Якасць атмасфернага паветра

Петриковская районная конференция научных биолого-экологических работ учащихся

«Молодёжь и экологические проблемы современности»

Отдел образования Петриковского райисполкома

ГУО «Птичский детский сад- средняя школа»

«   Мониторинг воздушной среды методом лихеноиндикации»

Выполнила

Лобанова Ксения Валерьевна

Кудравец Анастасия Сергеевна

учащиеся 8 класса

Руководитель

Говин Светлана Степановна,

учитель биологии

Птичь, 2021

Введение

Загрязнение атмосферного воздуха – это одна из проблем  окружающей среды. Качество атмосферного воздуха является важнейшим фактором, определяющим состояние живой природы и здоровья человека.

В настоящее время  важнейшими загрязнителями выделяют оксиды азота, диоксид серы, оксид углерода,  углеводороды, альдегиды, тяжёлые металлы (Pb, Cu, Zn, Cd, Cr), аммиак, атмосферная пыль и др.

При изучении степени загрязнения окружающей среды промышленными газами, важно изучить реакцию биологических объектов на загрязняющие вещества - поллютанты. Экологический мониторинг - это система наблюдения за реакцией биологических объектов на воздействие поллютантов, вызываемых антропогенным воздействием.

Существует множество источников антропогенного характера, которые вызывают загрязнение атмосферы. Химическая индустрия загрязняет воздух смесью опасных газов. В выхлопах транспортных средств находятся угарный газ, несгоревшие летучие углеводороды, окись азота.

В воздух, который прилегает к территории оживленных дорог, попадает много вредных выхлопных газов. Увеличение в воздухе содержания ядовитых газов у человека ведет к ухудшению самочувствия, повреждению легких, сердечной системы, возникает раздражение глаз, слизистых оболочек носа и рта. Загрязнение атмосферы оказывает отрицательное влияние на живые организмы, что ведет к сокращению численности видового разнообразия животных и растений.

Составные части атмосферного воздуха подразделяются на три группы: постоянные (О₂-21%, N₂ -78%,благородные газы- 1%) , переменные (CO₂ – 0,02% - 0,04% водяной пар) и случайные (SO₂ , NH₃).

Очень восприимчивы к загрязнению воздуха лишайники.

Именно сейчас, лишайники могут служить инструментом экологического мониторинга загрязнения атмосферного воздуха. Это связанно с тем, что лишайники распространены по всему Земному шару и их реакция на внешнее воздействие довольно выраженная, в то время, как их собственная изменчивость незначительна и чрезвычайно замедленна по сравнению с другими организмами. К тому же, разные виды лишайников по-разному реагируют на загрязнение воздуха.

Именно поэтому, лишайники, можно использовать как биоиндикаторы. Из всех экологических групп лишайников наибольшей чувствительностью обладают эпифитные лишайники (или эпифиты), т.е. лишайники, растущие на коре деревьев. Поэтому они и являлись объектом нашего мониторинга.

Наиболее резко лишайники реагируют на SO₂ (сернистый газ), который, возможно, быстро разрушает и без того небольшое количество их хлорофилла. Как «здоровье» лишайника, и их химический состав используются для индикации «качества» местообитания. Таким образом, можно следить за присутствием тяжелых металлов или других загрязнителей вокруг промышленных центров.[1]

Актуальность работы – сравнительный мониторинг воздуха через количественное (за последние три года) и качественное определение содержания различных газов и методом лихеноиндикации.

Объект исследования – воздух в агрогородке Птичь.

Предмет исследования – видовое разнообразие и численность эпифитных лишайников

Гипотеза: если содержание вредных газов в воздухе велико, то и численность лишайников и их видовое разнообразие на территории агрогородка низкое

Цель исследования: оценка состояние  воздуха при помощи  метода лихеноиндикации.

Задачи:

1. Ознакомиться с методом исследования качества воздуха -лихеноиндикация
2. Провести лихеноиндикационные исследования воздуха на территории агрогородка Птичь

Теоретическая значимость работы: материалы и выводы работы вносят вклад в развитие теоретических и экспериментальных подходов к решению задач экологического мониторинга.

Практическая значимость работы:

•        Результаты исследования могут быть использованы в учебном процессе на уроках биологии, географии, окружающего мира, кружках экологической направленности.

•        Ежегодные исследования атмосферного воздуха на территории агрогородка позволяют определить степень загрязнения атмосферного воздуха близлежащими предприятиями, автотранспортом.

Глава 1. Загрязнители атмосферы.

Важную роль для организмов среды играет состав воздуха, который в наше время терпит качественные изменения.

В воздухе могут присутствовать разнообразные примеси и вредные газы. Основными источниками этих соединений служат автотранспорт и промышленность.

От транспорта в атмосферу попадают выхлопные газы, угарный газ, копоть, бензол, свинец, смолы, (всего более 200 вредных веществ).

В данных веществах содержатся углеводороды – несгоревшие (окись углерода, соединения свинца и альдегиды) или не до конца сгоревшие топливные компоненты. При сгорании литра горючего вещества в воздух попадает 200-500 мг свинца. Автомобиль выбрасывает около килограмма данного металла в течение года.

При длительном влиянии на человеческий организм альдегиды вызывают раздражение слизистых оболочек глаз и дыхательных путей, а при увеличении содержания отмечаются слабость, головная боль, бессонница, потеря аппетита.

Воздух никогда не бывает чистым. В атмосфере постоянно присутствует большое количество загрязняющих соединений, как натурального, так и антропогенного происхождения.

Загрязнители естественного происхождения являются структурной частью природного баланса химического состава воздуха, который может быть расстроен лишь источниками деятельности человека.

Загрязняющие соединения поступают в воздух в различных агрегатных состояниях:

• аэрозолей и пылеватых частиц;
• вредных газов (оксид углерода, диоксид углерода, оксид азота, сернистый ангидрид, аммиак и т.д.);
• сажи, асбеста и других твердых веществ;
• соединений тяжелых металлов (свинец, ртуть, медь, кобальт и т.д.).

Данные вещества имеет довольно обширный спектр влияния на живые организмы. Твердые частицы и тяжелые металлы за счет атмосферных процессов стремительно встраиваются в иные среды природы, то газообразные выбросы постоянно присутствуют в воздухе. Все эти соединения губительны для человеческого организма.

Глава 2. Лихеноиндикация как метод экологического мониторинга.

В связи с возрастающим действием человека на окружающую природу появилась необходимость в разработке удобных, надежных и выгодных экономически методов установления уровня этого воздействия. Наряду с физическими, химическими и другими способами установления антропогенных воздействий используются биоиндикационные методы.

Лишайники представляют собой сложные организмы на основе водоросли и гриба. Водоросли создают органическое вещество, а грибы защищают водоросль от высыхания и насыщают её водой и минеральными солями, содержащиеся в частицах пыли.

Эпифитные лишайники владеют всеми необходимыми критериями биоиндикаторов. Многообразие видов лишайников, отличающихся уровнем восприимчивости к степени загрязнения, абсолютная подвластность окружающим их водным условиям и условиям минерального питания, большая продолжительность существования, обитание на деревьях, высокая встречаемость и покрытие наиболее простых в определении видов – все это делает эпифитные лишайники одним из самых удобных тест-объектов биомониторинга.

В настоящее время в лихеноиндикации используются разнообразные способы исследования.

Морфологические методы отмечают видоизменение пигментации талломов, их фертильности, изменение формы и размеров слоевищ.

Флористическими методами изучают видовой состав и размещение лишайников в областях с разнообразной степенью загрязнения среды.

Лишайники различно воспринимают загрязненность воздуха: некоторые из них не выносят даже незначительного загрязнения и гибнут, другие, наоборот, чаще произрастают в городах и иных населенных пунктах, хорошо адаптировавшись к надлежащим антропогенным обстоятельствам.

На лишайники оказывают вредное влияние, соединения, увеличивающие кислотность среды и ускоряющие окислительные процессы, такие соединения, как двуокись серы (SO₂), окиси азота (NO, NO₂), фторо- (HF) и хлороводород (HCl), озон (O₃). Наиболее чувствительны лишайники к диоксиду серы.

Для определения состояния атмосферы использовали метод лихеноиндикации, описанный А.В. Пчелкиным и А.С. Боголюбовым.[2].

Оборудование: лупа, рамка для определения степени покрытия лишайниками стволов деревьев.

Выполнение работы.

1. Необходимо определить местность, на которой буду проводить исследование.
2. Составила карту местности, обозначила на карте близлежащие заводы, дороги с интенсивным транспортным движением.
3. Выделила на территории квадраты  5х5 метров.
4. Выбрала 10 отдельно стоящих старых, но здоровых, деревьев.
5. На каждом дереве подсчитала число видов лишайников. Обратила внимание на их форму и цвет слоевища. Для более верного подсчета применила лупу.
6. Все обнаруженные виды разделила на 3 группы: листоватые, кустистые, накипные.
7. Провесла оценку уровня покрытия древесного ствола. Для этого на высоте 30-150 см на наиболее заросшую лишайниками часть коры наложила рамку. Высчитала процент общей площади рамки, занятой лишайниками. В простейшем варианте сеточка - это Плотный прозрачный пластик размером 20 на 20 см., который раз линеен через каждый сантиметр. Рамку накладываю на ствол и фиксирую (кнопками, булавками). Сначала считаю число квадратов сеточки, в которых лишайники занимают на глаз больше половины площадки квадрата (а), условно приписываю им покрытие, равное 100%. Затем подсчитываю число квадратов, в которых лишайники занимают менее половины площадки квадрата (b), условно приписываю им покрытие, равное 50%. Общее проективное покрытие в процентах (Н) вычисляется по формуле: Н=(100а + 50b)/с, где с - общее число квадратов сеточки ( 20x20 см с ячейками 1x1 см, с = 400).
8. Полученные результаты занести в таблицу.

Таблица №2

Обработка результатов.

Определила степень загрязнения воздуха по таблице

Таблица №3

Сделала вывод о степени загрязнения воздуха.

Глава 3. Мониторинг экологического состояния воздушной среды в агрогородке Птичь

Определила качественные показатели различных газов, содержащихся в воздухе в различных точках агрогородка Птичь.

Исследования проводила в течение 2 лет: сентябрь2019- сентябрь 2021.

Для изучения были взяты 3 участка:

1 участок – в 10 метрах от территории ОАО «Птичский комбикормовый завод»

2 участок - территория школы, где находится большое количество зеленых насаждений,

3 участок –лесной массив вдоль автомобильной дороги

На участках выделены квадраты 5*5 см.- пробные площадки.

В каждой пробной площадке выбрала по 10 деревьев. Модельные деревья приблизительно одного возраста  пометила краской. Породы деревьев сосна и береза, так как являются основными лесообразующими породами.

Качественный состав воздуха определила методом лихеноиндикации.

Считается, что наиболее чувствительны к загрязнению воздуха кустистые лишайники, а наиболее устойчивы накипные виды

1 участок - в 10 метрах от территории ОАО «Птичский комбикормовый завод»

Около данной территории произрастает лес.

Таблица №4

Расчеты по уровню покрытия древесного ствола лишайниками:

• 18 см² – 4,5%
• 23 см² – 5,8%
• 31см² – 7,8%
• 24см² - 6%
• 27см² – 6,8%
• 30см² – 7,5%
• 19см² – 4,8%
• 13см² – 3,3%
• 21см² – 5,3%
• 37см²– 9,3%

Степень покрытия древесного ствола лишайниками составляет в среднем 6,1 %

Сравнила полученные данные с таблицей №3 и сделала выводы, что воздух на 1 участке имеет  уровень загрязнения – средний. Объясняется это тем, что в 10 метрах находится территория завода.

2 участок – территория ГУО «Птичский детский сад-средняя школа»

Таблица №5

Расчеты по уровню покрытия древесного ствола лишайниками:

• 98 см² – 24,5%
• 103см² – 25,8%
• 95см² – 23,8%
• 142см² – 35,5%
• 97см² – 24%
• 116см² - 29%
• 99см² – 24,8%
• 169см² – 42,3%
• 81см² – 20,3%
• 174см²– 43,5%

Степень покрытия древесного ствола лишайниками составляет в среднем 29,35 %

Сопоставила полученные результаты с таблицей №3, сделала следующие вывод :

На школьной территории как показывают результаты, отсутствует загрязнение. Это объясняется тем, что на школьной территории много зеленых насаждений и количество транспорта, передвигающегося по примыкающей дороге незначительное.

3 участок - лесной массив вдоль автомобильной дороги

Таблица №6

Расчеты по уровню покрытия древесного ствола лишайниками:

• 59 см² – 14,8%
• 63см² - 16%
• 65см² – 16,3%
• 74см² – 18,5%
• 75см² – 18,8%
• 63см² - 16%
• 79см² – 19,8%
• 77см² – 19,3%
• 81см² – 20,3%
• 77см²– 19,3%

Степень покрытия древесного ствола лишайниками составляет в среднем 17,9 %

Сравнила полученные данные с таблицей № 3 , сделала выводы, что воздух на 3 участке  имеет уровень загрязнения – слабый. Объясняется это тем, что на территории движется большое количество грузового автотранспорта

Выводы

Выбрасываемые в атмосферу вредные примеси не только разрушают живую природу, негативно воздействуют на человеческий организм, но и способны  изменить свойства самой атмосферы, что может привести к негативным климатическим и экологическим последствиям.

Анализируя полученные сведения  сделала следующие выводы:

1. На основании данных метода лихеноиндикации выделила 3 зоны загрязнений:

-территории агрогородка со средней степенью загрязнения воздуха - участок  1

-территории агрогородка со слабой степенью загрязнения воздуха - участок  3

- территории агрогородка в которой загрязнение воздуха отсутствует- участок 2

2. Территории с сильно загрязнённым воздухом (лишайниковая пустыня) из исследованных территорий отсутствуют.

Таким образом, проведенные исследования по оценке состояния воздуха подтвердили рабочую гипотезу.

Список используемых источников

1. Боголюбов, А. С. Оценка загрязнения воздуха методом лихеноиндикации [Электрон. ресурс ] - Режим доступа: https://karpolya.ru/uploads/fajly/10lihen.pdf.- Дата доступа: 08.05.2021
2. Пчелкин, А.В. Использование водорослей и лишайников в экологическом мониторинге и биоиндикационных исследованиях [текст] / А.В. Пчелкин, В.Б. Слепцов // Московская городская станция юных натуралистов. - М. МГСЮН, 2004.