Оценка уровня антропогенного загрязнения в урбанизированной среде методом биоиндикации

Введение

Современное развитие населенных пунктов и промышленных предприятий приводит к прогрессирующему сокращению и к уничтожению естественных ареалов растений. Особое значение приобретает информация об уровнях загрязнения, характере и интенсивности ответной реакции биологических объектов на влияние токсикантов, поэтому целесообразным становится поиск биологических индикаторов отклонений в экосистемах.

Актуальность нашей исследовательской работы состоит в том, что в условиях возрастающей антропогенной нагрузки на сообщества городской среды быстро и без специального оборудования можно определить уровень загрязненности почвы с помощью растений биоиндикаторов.

Цель: экспериментальная оценка возможностей использования высших растений в контроле качества урбосреды для комплекса природно-климатических условий аридной зоны на примере г. Соль-Илецка.

 Для достижения цели работы были поставлены следующие задачи ( Слайд    )

Объект исследования выступили почва и кора деревьев с различных участков г.Соль-Илецка.

Предмет исследования явились влияние загрязненности почвы и воздуха на развитие проростков растений-биоиндикаторов.    

Была выдвинута гипотеза: Если почва и атмосферный воздух содержат следы антропогенного загрязнения, то это отрицательно повлияет на развитие и состояние растений-биоиндикаторов.

Определены методы исследования и его практическая значимость.

   Исследовательская работа по использованию метода биоиндикации для оценки загрязнения почвы  на территории школы была проведена в октябре – декабре 2014 года. Для решения задач исследования и достижения его цели мы применяли методику использования кресс-салата как тест-объекта для оценки загрязнения почвы и воды, описанную Т.Я.Ашихминой (3, с.155-157).

Кресс-салат – однолетнее овощное растение, обладающее повышенной чувствительностью к загрязнению почвы тяжелыми металлами, а также к загрязнению воздуха газообразными выбросами автотранспорта. Этот биоиндикатор отличается быстрым прорастанием семян и почти стопроцентной всхожестью, которая заметно уменьшается в присутствии загрязнителей.

   Кроме того, побеги и корни этого растения под действием загрязнителей подвергаются заметным морфологическим изменениям (задержка роста, искривление побегов, уменьшение длины и массы корней, а также числа и массы семян).

   Прежде чем ставить эксперимент по биоиндикации загрязнений с помощью кресс-салата, партия семян, предназначенных для опытов, проверяется на всхожесть. Всего было использовано 170 семян растения. Процент проросших от числа посеянных (всхожесть) составил 94%, что считается нормой (Слайд   ).

После определения  всхожести семян мы приступили  к проведению опытных экспериментов по проращиванию кресс-салата и определению экологического состояния  почв.

Мы  взяли почву  с трех разных участков:

1) Школьный двор  -  участок в районе железнодорожного вокзала  характеризуется преимущественно свинцовым загрязнением. Источниками загрязнения являются железнодорожный и автомобильный транспорт.  

2) Лесхоз -  участок в районе микрорайона «Ташкент» предположительно характеризуется  отсутствием загрязнения.  

3) Парк им. Персиянова - участок в центре города расположеный в центре города,  между улицами с интенсивным автомобильным движением, характеризуется преимущественно свинцовым загрязнением.  Источником  загрязнения является  автотранспорт.  (            ).

Нами были получены следующие результаты:  слайд

Данные эксперимента показали, что почва на различных участках  города имеет различный уровень загрязнения. Самый высокий уровень загрязнения оказался на территории школьного двора, менее сильный на территории парка Персиянова. Самая чистая почва оказалась на территории лесхоза. Результаты, полученные в ходе эксперимента, отражены на диаграмме 1.

Следующим шагом стало определение содержания ионов тяжелых металлов, кислотности и засоренности почвы путем химического анализа.

  Сумарное содержание ионов тяжелых металлов в почве опытных участков отражено на диаграмме .

Помимо химического анализа почвы проводилась и визуальная оценка состояния почвы. Результаты исследования отражены в таблице.

Таким образом,  химический анализ почвы подтвердил наши предположения и объяснил результаты, полученные при выращивании кресс-салата на почвах с различных участков города.

В качестве индикатора атмосферных загрязнений была использована кора вяза  мелколистного и тополя.  Для анализа была приготовлена вытяжка из коры деревьев.

  Результаты исследования отражены в таблице.

Результаты обобщенного анализа коры деревьев представлено на диаграмме 3.

Таким образом, анализ данных позволяет сделать вывод о том, что кора деревьев может аккумулировать ионы тяжелых металлов и газообразные продукты антропогенного происхождения. Обобщая данные, полученные в результате проведенных экспериментов, можно с уверенностью сказать, что высшие растения возможно использовать в качестве биологических тест- объектов биоиндикации.

На основании полученных результатов исследования можно сделать следующие выводы:

1. Высшие растения можно использовать как тест-объекты для экологического мониторинга загрязнения окружающей среды.

2.С помощью растений-биоиндикаторов принципиально возможно обнаруживать места скоплений в экологических системах различного рода загрязнений, проследить скорость происходящих в окружающей среде изменений.

3. По изменению морфологического строения и общему состоянию растений-индикаторов можно судить о степени вредности тех или иных веществ для живой природы и прогнозировать дальнейшее развитие экосистемы.

Проведенный эксперимент подтвердил выдвинутую нами  гипотезу о том, что если окружающая среда  содержит следы антропогенного загрязнения, то это  можно обнаружить с помощью растений-индикаторов.

Мы считаем, что необходимо преимущественно использовать в урбанизированном ландшафте быстрорастущие тополя и ивы, имеющие высокий адаптивный потенциал.

Биоиндикация растений в условиях техногенного загрязнения – актуальный и перспективный метод исследования состояния окружающей среды. Она позволяет существенно повысить точность прогнозов изменений в окружающей среде, вызванных деятельностью человека.