Экологическая оценка состояния атмосферного воздуха по флуктуирующей асимметрии древесных пород

Размещено на http://www.allbest.ru/

Экологическая оценка состояния атмосферного воздуха по флуктуирующей асимметрии древесных пород

к.с.-х.н, доцент ГВУЗ «ПГАСА»

Яковишина Татьяна Федоровна

г. Днепропетровск

Диагностика состояния атмосферы методами биоиндикации обуславливается высокой степенью сопряженности растительных сообществ с наличием и концентрацией загрязняющих веществ в атмосферном воздухе при низкой себестоимости исследований. Растения являются очень чувствительными индикаторами, указывающими на наличие загрязнения ранними морфологическими реакциями, как то: изменение окраски листьев, появление некрозов, преждевременное увядание и дефолиация листвы.

Объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух по Днепропетровской области составляет 952,290 тыс. т из них более половины приходится на перерабатывающую промышленность: производство кокса, продуктов нефтепереработки и ядерных материалов -- 0,9%, металлургическое производство и производство готовых металлических изделий -- 91,9% т.е. 36,487 т на км² или 343,960 кг на одного жителя.

Вклад в загрязнение атмосферы Индустриального района г.Днепропетровска вносят ряд автомагистралей, котельных и промышленных предприятий, среди которых экологически опасными являются крупнейшие транспортные артерии города проспект им. Газеты «Правда», Донецкое шоссе и ОАО «Интерпайп Нижнеднепровский трубопрокатный завод». Следствием деятельности этих объектов является загрязнение атмосферного воздуха большим количеством разнообразных газообразных и конденсированных продуктов, таких как: оксиды углерода, азота и серы в 1,3-2,3 ПДК, фомальдегидом в 2,7_6,7 ПДК, бенз(а)переном в 1,6 ПДК, фенолом в 2,0 ПДК.

По мере уменьшения токсичности для растений газообразные соединения располагаются в следующей последовательности: фтор > водород > хлор > сернистый ангидрид > окислы азота > хлороводород > формальдегид > туман серной кислоты > аммиак > бензол > метанол > циклогексан > сероводород > окислы углерода; твердые аэрозоли: пыль алюминиевого производства > машиностроительного > цинкового > цементного > металлургического. Окись углерода становится токсичной для растений, когда ее концентрация превышает 1%, для сравнения содержание СО в доменном газе составляет до 30% (ОАО «Днепропетровский металлургический завод им. Петровского»).

Анализ состояния загрязнения атмосферы выбросами промышленных предприятий показывает, что загрязнение является сильным лимитирующим, а в отдельных случаях и летальным фактором для жизнедеятельности растений. Древесные растения в зоне выбросов промышленных предприятий играют роль биофильтров. На растение действуют химические и сопутствующие факторы влияния (тепловое загрязнение, засуха, засоление и т.д.). Поглощение токсикантов в избыточных количествах может привести к гибели деревьев.

Исходя из этого, выделяют три этапа, которые переживает биофильтр растения:

1) внутриклеточной утилизации токсикантов;

2) биохимической детоксикации;

3) некроз генерации, т.е. распад ткани.

Способность древостоя противостоять действию загрязнителей атмосферного воздуха, а также скорость, с которой зеленые насаждения смогут восстановиться после их негативного воздействия может выступать биоиндикационным признаком загрязнения атмосферы.

В связи с этим возникла необходимость оценки качества атмосферного воздуха методами биоиндикации с последующей разработкой мероприятий по улучшению экологической ситуации.

Цель работы заключалась в биоиндикации атмосферного воздуха Индустриального района г. Днепропетровска по состоянию древесной растительности.

Для достижения цели необходимо было решить следующие задачи:

· изучить состояние и состав зеленых насаждений Индустриального района;

· установить степень загрязнения атмосферного воздуха по флуктуирующей асимметрии листьев клена остролистного (Acer platanoides L.), березы бородавчатой (Betula verrucosa Ehrh.) и тополя бальзамического (Populus balsamifera);

· разработать мероприятия по улучшению состояния атмосферного воздуха путем восстановления экологических функций зеленых насаждений.

Объект исследования -- зеленые зоны по улицам Байкальская, Винокурова, Донецкое шоссе, проспектам им. Газеты «Правда» и Мира. Во время натурного исследования древесных пород было отмечено следующее: все деревья растут на городских улицах, преимущественно вдоль автодорог. Почва под деревьями почти полностью покрыта асфальтом, что существенно увеличивает температуру прикорневого пространства и во многом повышает запыленность. Деревья высажены в один ряд, с большими интервалами. Ко всем этим неблагоприятным факторам добавляется зимнее засоление за счет использования для борьбы с гололедом солесодержащих материалов. На участке по пр. им. Газеты «Правда» видовая составляющая представлена кленом остролистным и березой бородавчатой, возраст деревьев 25_30 лет, плотность одно дерево на 15_18 м². По ул. Винокурова преобладают березы и тополя, возраст 20_25 лет, плотность одно дерево на 20_25 м². По ул. Байкальской растет только тополь бальзамический, возраст 25_30 лет, плотность одно дерево на 22_30 м². Вдоль всего Донецкого шоссе древесный состав однообразный, растет только тополь бальзамический, возраст которой составляет примерно 20_25 лет с плотностью одно дерево на 10_14 м². На Левобережном 3 кроме исследуемых пород встречаются также акация белая и липа. Возраст деревьев составляет примерно 20_25 лет, плотность одно дерево на 12_16 м².

Листья деревьев покрыты толстым слоем пыли и сажи, которые являются следствием выбросов от автомобильного транспорта. Степень повреждения древостоя зависит от химического состава и агрегатного состояния токсикантов, их концентрации и продолжительности воздействия.

В растении она определяется соотношением двух прямо противоположных процессов:

1) скоростью поступления промышленных токсикантов во внутреннюю ткань листа и другие органы;

2) детоксикацией или включением в метаболизм без нарушения функций и структуры органов ассимиляции.

Преимущество одного из них в растении зависит от анатомо-морфологического строения листьев и их физиолого-биохимических свойств. Древесные растения в зоне выбросов промышленных предприятий играют роль биофильтров, однако поглощение токсикантов в избыточных количествах может привести к гибели дерева, которое начинается с образования хлорозов и некрозов. Как показали результаты исследований, состояние древостоя неудовлетворительное: деревья сильно ослаблены, крона редкая со значительным количеством усохших веток, верхушки в большинстве случаев сухие, листья мелкие, прирост практически отсутствует, значительные участки отмершей коры.

По ул. Байкальской и Винокурова у тополя бальзамического наблюдался точечный некроз листовой пластинки и отмирание боковых побегов. У березы бородавчатой по ул. Винокурова был отмечен краевой и верхушечный некрозы. У листьев собранного по пр. им. Газеты «Правда» на краевой и верхушечный некрозы накладывался межжилковый, что в некоторых случаях приводило к образованию некроза типа «рыбий скелет». По Донецкому шоссе у тополя отмечен точечный некроз листовой пластины и в отдельных случаях отмирание побегов. На пр. Мира, где постоянно находится большое количество автотранспорта (маршрутные такси) обнаружены следующие повреждения листьев: у березы бородавчатой -- краевой и верхушечный некрозы, у клена остролистного -- повреждения в виде пятнистого и краевого некрозов.

Показателем загрязнения атмосферного воздуха согласно О.П.Мелеховой (2007) выступает отклонение в билатеральной симметрии листовой пластины древесных пород [1, с. 74]. Согласно коэффициента флуктуирующей асимметрии степень загрязнения атмосферного воздуха Индустриального района г. Днепропетровска колеблется от сильной (Донецкое шоссе, пр. Мира, пр. им. Газеты «Правда») к слишком сильной (ул. Винокурова и Байкальская) и обусловливается качественным и количественным составом загрязняющих веществ, поступающих с выбросами автотранспорта и промышленных предприятий в атмосферу.

Методами математической статистики, исходя из величин коэффициентов асимметрии и эксцесса установлено, что значительные отклонения в билатеральной симметрии объясняются снижением концентрации загрязнителей в атмосферном воздухе по мере удаления от источника выбросов ОАО «Интерпайп Нижнеднепровский трубопрокатный завод». Асимметричное распределение по кривой Максвелла типично для явлений и процессов с преобладающим влиянием какой-либо систематической причины, которой в нашем случае выступают выбросы промышленных предприятий и автотранспорта (табл. 1).

Таблица 1. Статистические характеристики флуктуирующей асимметрии

Учитывая наличие многочисленных повреждений листьев и значение коэффициента флуктуирующей асимметрии становится ясно, что выполнять свое экологическое назначение «зеленых легких города» древесные растения в полной мере не способны. Поэтому для улучшения состояния атмосферного воздуха путем восстановления экологических функций зеленых насаждений необходимо провести специальные мероприятия по их восстановлению, а именно:

· осуществить подбор видов газостойких древесных растений с учетом видового состава конкретного загрязнения и высадить их группами с соблюдением современных агротехнологий;

· оздоровить почву перед проведением посадок;

· уменьшить количество асфальтового покрытия и увеличить газонное, что снизит температурный режим корневой системы и уменьшит запыленность зеленых насаждений;

· запломбировать дупла и срезы на деревьях, своевременно убирать больные деревья для недопущения заражения других здоровых особей группы; атмосфера биоиндикация билатеральный древесный

· опрыскивать защитными эмульсиями, которые поглощают газообразные токсины;

· постепенно отказаться от солесодержащих посыпных материалов зимой, с качественной заменой на более экологичные.

Подытоживая выше сказанное следует отметить, что внедрение этих мер позволит не только улучшить состояние зеленых насаждений г. Днепропетровска, но и существенно повысить качество атмосферного воздуха Индустриального района, который сильно загрязнен выбросами промышленных предприятий и выхлопными газами автомобилей судя по флуктуирующей асимметрии листовой пластинки древесных пород.

Список литературы

1. Мелехова О. П. Егорова Е. И. Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование. -- М.: Академия, 2007. -- 288 с.

Размещено на Allbest.ru