Оценка экологического состояния воздушной среды методом лихеноиндикации.

Управление образования администрации Уренского муниципального района Нижегородской области

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

«Арьёвская средняя общеобразовательная школа»

Оценка экологического состояния воздушной среды методом лихеноиндикации

                                  Автор: Галягина Ангелина, 17 лет

                                          Руководитель: Сметова Г. А.,

                 учитель химии

2012/2013

п. Арья

Содержание

                                                                                                                        Стр.

Введение……………………………………...………………..……………3

Глава  I. Биологический контроль окружающей среды………………….4

Глава II. Биоиндикация загрязнённости атмосферного

               воздуха с помощью лишайников

        §1.  Общие принципы использования биоиндикаторов ……………5

        §2. Особенности использования растений в качестве

               биоиндикаторов: лихеноиндикация……………………………..6

Глава III. Практическое определение качества воздуха

        §1.  Определение проективного покрытия лишайников…………….7

        §2.  Определение частоты встречаемости лишайников…………….10

        §3.   Определение относительной чистоты атмосферы……………..12

        §4.   Определение относительной чистоты атмосферы……………..14

Заключение…………………………………………………….....................16

Литература…………………………………………………………………..17

Приложения…………………………………………………………………18

Введение

Растительность как компонент окружающей среды, тесно взаимодействуя с водой, воздухом, почвой, участвует в поддержании равновесия биосферы и отдельных экосистем.   Важнейшим показателем состояния природной среды является газовый состав атмосферного воздуха, который определяет условия жизни людей и всех живых организмов. Усиление антропогенной деятельности, существенно изменяет химические, физические, механические и биологические параметры воздушной среды. Для меня лично экологическое состояние воздуха посёлка, в котором я живу, представляет особый интерес. Можем ли мы быть спокойными за наше здоровье?

Цель работы: определение степени загрязнённости воздуха посёлка Арья  методом лихеноиндикации.

 Так как лишайники растут очень медленно, они дают более общую картину качества воздуха, чем лиственные растения.

Задачи:

1. Изучить особенности использования растений в качестве биоиндикаторов

        2. Определить проективное покрытие лишайников

3. Определить частоту встречаемости лишайников

4. Определить показатель относительной чистоты атмосферы

Гипотеза:

Степень загрязнённости воздуха на различных пробных площадках отличается

 Объект исследования:

Образцы лишайников на различных пробных участках

Предмет исследования:

  Влияние качества воздушной среды на рост и развитие лишайников

Методы: наблюдение, оценка

Оборудование: палетка, компас, калькулятор, лабораторное оборудование

Глава  I. Биологический контроль окружающей среды.

          Биологический контроль биологической среде включает две основные группы методов: биоиндикацию и биотестирование. В современной науке  имеются возможности использования в биоиндикационных исследованиях живых организмов - индикаторных видов, которые в силу своих генетических, физиологических, анатомических и поведенческих особенностей способны существовать в узком интервале определённого фактора, указывая своим присутствием на наличие этого фактора в среде. Применение в качестве биоиндикаторов растений, животных и даже микроорганизмов позволяет проводить биомониторинг воздуха, воды и почвы. Благодаря специальным индексам и коэффициентам результаты биоиндикации оказываются достоверными и сопоставимыми.

          Биоиндикация- обнаружение и определение  экологически значимых природных и антропогенных нагрузок на основе реакций на них живых  организмов непосредственно в среде их обитания. Биологические индикаторы обладают признаками, свойственные системе или процессу, на основании которых производится качественная или количественная оценка тенденции изменений, определение или оценочная классификация состояния экологических систем, процессов и явлений. В настоящее время можно считать общепринятым, что основным индикатором устойчивого развития в конечном итоге является качество среды обитания.

          Биотестирование - процедура установления токсичности среды с помощью тест-объектов, сигнализирующих об опасности не зависимо от того, какие вещества и в каком сочетании вызывают изменения жизненно важных функций у тест-объектов. Для оценки параметров среды используются  стандартизованные реакции живых организмов (отдельных органов, тканей, клеток или молекул). Контроль качества окружающей среды с использованием биологических объектов в последние десятилетия оформился как актуальное научно-прикладное направление.

Глава II. Биоиндикация загрязнённости атмосферного воздуха с помощью лишайников

§1.  Общие принципы использования биоиндикаторов

Состояние биологической системы (организм, популяция, биоценоз) в той или иной степени характеризует воздействие на неё природных или антропогенных факторов и условий среды и может применяться для их оценки.

          Биоиндикаторы – организмы, присутствие, количество или особенности развития которых служат естественных процессов, условий или антропогенных изменений среды обитания. Их индикаторная значимость определяется экологической толерантностью биологической системы. В пределах зоны толерантности организм способен поддерживать свой гомеостаз. Любой фактор, если он выходит за пределы «зоны комфорта» для данного организма, является стрессовым. В этом случае организм реагирует ответной реакцией различной интенсивности и длительности, проявление которой зависит от вида и является показателем его индикаторной ценности. Именно ответную реакцию определяют методы биоиндикации. Биологическая система реагирует на воздействие среды в целом, а не только на отдельные факторы, причём амплитуда колебаний физической толерантности модифицируется внутренним состоянием системы – условиями питания, возрастом, генетически контролируемой устойчивостью.

           В качестве объектов для биоиндикации применяются разнообразные организмы – бактерии, водоросли, высшие растения, беспозвоночные животные, млекопитающие. Для гарантированного выявления присутствия в природных средах токсичного агента неизвестного химического состава, как правило, используется, набор объектов, представляющих различные группы сообщества.

          Для биоиндикации необходимо выбирать наиболее чувствительные сообщества, характеризующиеся максимальными скоростью отклика и выраженностью параметров.

§2. Особенности использования растений в качестве биоиндикаторов: лихеноиндикация

           Растения – крайне важный и интересный объект для характеристики состояния окружающей природной среды.  Важность оценки состояния  природных популяций растений состоит в том, что именно растения являются основными продуцентами, их роль в экосистемах  трудно переоценить.

         Растения – чувствительный объект, позволяющий оценивать весь комплекс воздействий, характерный для данной территории в целом, поскольку они ассимилируют вещества и подвержены прямому воздействию одновременно и двух сред: из почвы и из воздуха. В связи с тем, что растения ведут прикреплённый образ жизни, состояние их организма отражает состояние конкретного локального места обитания. Удобства использования растений состоит  в доступности и простоте сборов материала для исследования.  Биомониторинг может осуществляться путём наблюдений за отдельными растениями – индикаторами, популяцией определённого вида и состоянием фитоценоза в целом. Биоиндикация с помощью лишайников является лихеноиндикацией.

    Лишайники растут очень медленно. Накипные лишайники редко растут более, чем на 1 мм. В год, другие могут подрастать за год на 5 мм. Лишайники широко используются. Северные олени питаются ими зимой. Из лишайников получают антибиотики, индикатор лакмус, различные красители. Лишайники являются хорошими индикаторами загрязнения атмосферы, так как они очень чувствительны к химикатам, содержащимся в воздухе. Кустистые лишайники наиболее чувствительны к загрязнениям, листовые менее чувствительны, а накипные наиболее устойчивы к загрязнениям. Так как лишайники растут очень медленно, они дают более общую картину качества воздуха в данной области, чем лиственные растения.

Глава III. Практическое определение качества воздуха

§1.   Определение проективного покрытия лишайников

     Проективное покрытие лишайников определяется на отдельно стоящих, растущих вертикально деревьях одной породы. На территории зелёного насаждения можно брать сразу несколько пород для сравнения. Для определения проективного покрытия берут выборку не менее 10 стволов.

Оборудование: лупа, компас, палетка, рулетка

Ход работы:

Палетка представляет собой прозрачный кусок материала размером 10х10 см 2, расчерченный линиями на квадраты 1х1 см2.

Площадь палетки принимается за 100%, соответственно один квадрат будет составлять 1%.  При измерении проективного покрытия надо плотно прижать палеткой их слоевища к поверхностим коры Объект измеряется с четырёх сторон света на постоянных высотах – 2 высоты: 1,3м и 0,5м.

                           Данные заносятся в таблицу (Приложение №1-5)

Результаты:

Вывод: Наибольшая площадь проекционного покрытия наблюдается на участке №4 «Лес», наименьшее значение на участке №1 «Дорога».

§2.  Определение  видового состава и частоты встречаемости лишайников

    Видовой состав представлен следующими образцами:

Группы лишайников      

Вывод: наибольшее число видов представлено на участке №4 «Лес», наибольшие значения частоты встречаемости зафиксированы для ксантории настенной.

§3.  Определение качественного уровня загрязнения воздуха

3.1  Определение уровня загрязнения воздуха:

Используя данные по наличию лишайников определённых жизненных форм мы произвели качественную оценку уровня загрязнённости атмосферного воздуха газообразными и твёрдыми поллютантами.                                                                                                            

Результаты:

Вывод: На всех пробных участках определяется высокий уровень загрязнения воздуха.

 3.2 Определение содержания сернистого газа

Используя таблицу по Менинг и Федер, 1985, мы определили концентрацию диоксида серы в воздухе

Результаты:

Вывод: На всех пробных участках определяется содержание  SO2  0,20- 0,30  мг./м3.

§4.    Определение относительной чистоты атмосферы.

Существует методика определения относительного показателя чистоты атмосферы. Для этого мы использовали ранее полученные значения коэффициента встречаемости и переводили их в бальную систему. Перевод происходил по таблице №3.

                                                                                                               Таблица №3.

Далее мы вычисляли показатель относительной чистоты атмосферы по формуле:

ОЧА=(Н+2Л+3К)/30

Результаты:

Чем ближе значение к единице, тем чище атмосфера.

Вывод: Наибольшее значение чистоты атмосферы наблюдается на участке №4 «Лес», наименьшее значение на участке №3 «ЖБИ». Следует заметить, что все показатели ниже 0,5, что говорит о значительном загрязнении атмосферы.

Интересным было сравнить две методики для определения чистоты воздуха. Поэтому мы применили шкалу    качества воздуха по проективному покрытию лишайниками стволов деревьев

Результаты:

Вывод: Соотношение полученных данных показало, что на всех участках существует относительное загрязнение воздуха. Самым чистым участком по обеим методикам определяется №4 «Лес».

Заключение

В ходе выполнения исследования были получены следующие результаты:

1. Изучены особенности использования растений в качестве биоиндикаторов

 2. Определено проективное покрытие лишайников: наибольшая площадь проекционного покрытия         наблюдается на участке №4 «Лес», наименьшее значение на участке №3 «Дорога»

3. Определена частота встречаемости лишайников: наибольшее число видов представлено на участке №4 «Лес» (пять видов), наибольшие значения частоты встречаемости зафиксированы для ксантории настенной.

4. Определен показатель относительной чистоты атмосферы: на всех пробных участках определяется высокий уровень загрязнения воздуха, определяется содержание  SO2  0,20- 0,30  мг./м3.

5. Определён показатель чистоты атмосферы: наибольшее значение чистоты атмосферы наблюдается на участке №4 «Лес», наименьшее значение на участке №3 «ЖБИ». Следует заметить, что все показатели ниже 0,5, что говорит о значительном загрязнении атмосферы.

Литература

1. Ашихмина Т. Я. Школьный экологический мониторинг М:, изд. АГАР 2000.
2.     Биоиндикация загрязнений наземных экосистем / Под редакцией  

     Р.Шуберта. Пер.с нем. -  М.: Мир, 1988.

3. Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование: учебное пособие для студ. высш. учеб. заведений/О.П. Мелехова. – М: «Академия». -2007.
4. Вайнерт, Э. Биоиндикация  загрязнений  наземных  экосистем / Э. Вайнерт, Р. Вальтер, Т. Ветцель и др. - М. - 1988.
5. Вронский, В.А. Прикладная экология / В.А. Вронский. Р. на-Дону. - 1996.
6. Владимиров, В.В. Расселение и экология / В.В. Владимиров. - М. - 1996.
7. Гунар, И.И. Практикум по физиологии растений / И.И. Гунар. - М. - 1972.
8. Иванова, Н.А. Титов Ю.В. Экология растений / Н.А. Иванова, Ю.В. Титов. Томск. - 2002.
9. Карташев, А.Г. Биоиндикация. Экологического  состояния   окружающей  среды / А.Г. Карташев. Томск. - 1999.
10.  Кремер, Б.П. Деревья / Б.П. Кремер.- М.-2002.
11.  Луканин, В.Н. Промышленно - транспортная экология / В.Н. Луканин. - М. - 2003.
12. Методы описаний лишайниковых сообществ:  М.В.Кравченко,  А.С.  

      Боголюбов.  – М.: Экосистема, 1996г.

13.  Машинский, Л.О. Город и природа / Л.О., Машинский. - М. - 1973.
14.  Розанов, С.И. Общая экология / С.И. Розанов. - М. - 2003.
15.  Тетюрев, В.А. Методика эксперимента по физиологии растений / В.А. Тетюрев.- М.-1955.
16.  Хабибуллин Р. Д. Методическое обеспечение исследовательской деятельности школьников и студентов по экологии. -Нижний Новгород: Изд. Ю. А. Николаева. -2008
17.  Шенников, А.П. Экология  растений / А.П. Шенников. - М. - 1950.