Мониторинг загрязнения атмосферного воздуха городской среды по состоянию растительности на примере г. Нижнекамска Республики Татарстан

В статье авторы исследуют загрязнение атмосферного воздуха городской среды по растительности на примере березы повислой (Betula pendula).

Ключевые слова: экологический мониторинг, атмосфера, загрязнение воздуха, метод флуктуирующей асимметрии.

Экологический мониторинг является процессом наблюдения за состоянием окружающей среды. Мониторинг выявляет негативные последствия деятельности человека. Этот подход помогает выявить как изменения, происходящие в естественных процессах, так и те, возникающие под конкретным антропогенным воздействием. Благодаря результатам проведённого мониторинга, выносится справедливая оценка и рассчитывается динамика изменений, происходящая под влиянием естественного и человеческого факторов в условиях естественной жизнедеятельности экологической системы [2].

Наиболее важной целью экологического мониторинга является определение степени влияния антропогенных факторов на природные условия и информирование населения исследуемой территории о возможных последствиях. Работы по мониторингу проводятся в соответствии с международными требованиями. В основе экологического мониторинга лежат наземные исследования, направленные на оценку физико-химических показателей объектов в околоземном слое атмосферы, почвы и растительных сообществ. [1].

Загрязнение воздуха — это главная причина массовой экологической угрозы. Воздух загрязняют всевозможные вещества: газообразные, твердые и жидкие, если они содержаться в нем в количествах, превышающих их дозволенное содержание. Загрязнение атмосферного воздуха распределяется на пылевое и газовое. [5].

Реакции растительного сообщества на все виды загрязнения атмосферного воздуха диоксидом серы беспокоит многих ученых. Некоторые виды растений намного более чувствительны, чем человек. К тому же небольшие концентрации газов в атмосфере могут вызвать увядание, а иногда и гибель растений. Большинство выбросов в атмосферу влияют на растительность. Существуют предельные условия для каждого вида растений, при которых происходит насыщение листьев токсичным веществом. В зонах с критическим содержанием загрязняющих веществ растения уже в процессе вегетации накапливают максимальное (пороговое) количество загрязнителей. Чистота воздуха определяется несколькими методами: передвижными, стационарными, маршрутными постами и другим [6].

Береза повислая (Betula pendula) была выбрана в качестве тест — объекта, потому что на территории Республики Татарстана и в том числе г. Нижнекамске она распространена повсеместно. Береза повислая (Betula pendula) подвергается воздействию двух сред — воздуха и почвы, что делает этот вид очень чувствительным. Выбор этого тест-организма был также обусловлен тем, что береза повислая является многолетним видом и может отражать длительное воздействие неблагоприятных факторов среды. При оценке показателя флуктуирующей асимметрии использовался лист как орган, который проявляет большую экологическую восприимчивость [3].

Объем выборки: каждая выборка включала в себя 100 листьев (по 10 листьев с 10- ти деревьев). Листья взяты из средней части кроны, на уровне поднятой руки; собирались по окружности дерева. По каждому дереву листья хранились отдельно, не смешивались. Собирались они в полиэтиленовый пакет, на каждом пакете была своя этикетка. На данной этикетке были указаны: место, дата сбора материала и номер выборки [4].

Экспериментальные исследования проводились в период с сентября 2023 г. по октябрь 2023 г., материал для исследования собирался после остановки роста листьев. Объектами исследования были парк «Семья», пр. Вахитова «Магнит семейный», ул. Лесная. Всего за период исследований 2023 г. было собрано и промерено 300 листовых пластинок березы повислой (Betula pendula).

Метод биоиндикации по определению класса повреждений листьев основан на выявлении зависимости степени повреждения листьев от загрязнения воздуха в районе произрастания березы повислой ( Betula pendula ) [5].

Согласно методическим рекомендациям, проводились вычисления по определению оценки качества среды по состоянию растительности. Эта методика утверждена Распоряжением Росэкологии от 16. 10. 2003 № 460-р.

Средняя величина является интегральным показателем относительного несоответствия между сторонами листовой пластинки на признак. Этот показатель рассчитывается как среднее арифметическое от суммы относительной величины асимметрии по всем анализируемым признакам [4].

Для оценки степени отклонений в стабильности развития берёзы повислой (Betula pendula) использовалась пятибалльная оценка (табл.1).

Таблица 1

Значение показателя асимметричности по шкале В. М. Захарова

Используя табл. 1, мы определили величину отклонения организма от принятой нормы на участках исследования г. Нижнекамск.

Основываясь на полученной таблице, мы делаем вывод, что состояние воздушной среды в городе Нижнекамске можно считать удовлетворительным на основании следующего: по состоянию листов березы повислой (Betula pendula) на обследованных участках, можно сделать вывод, что г. Нижнекамска из обследованных участков самым благоприятным является участок № 1: класс загрязнения II — воздух относительно чистый («норма») (табл. 2). На остальных участках состояние хуже, воздух загрязненный — III — V классы (табл. 3, табл. 4).

Таблица 2

Состояние березы повислой на участке № 1 «Парк Семья»

Таблица 3

Таблица 4

Состояние березы повислой на площадке № 3 «Улица Лесная»

Загрязнение атмосферы является наиболее опасным из всех видов загрязнения, поскольку оно мобильно и может загрязнять практически все компоненты окружающей среды на обширных территориях. Использованный нами метод исследования — флуктуирующая асимметрия — в оптимальных и близких к оптимальным условиям его значение минимально, а под воздействием антропогенных или естественных стресс-факторов — близко к максимуму.

В ходе определения нарушений степени развития была выбрана береза повислая (Betula pendula). Вид этой березы встречается по всей территории Европы. В Республике Татарстан она широко распространена.

Полученные результаты показывают, что исследуемая территория г. Нижнекамск в основном не подвергается опасности и не угрожает окружающей среде и здоровью человека. Однако одна из исследуемых участков все же имеет критический балл загрязнения, который равен V. Поэтому необходимо предпринять меры по очистке воздуха в г. Нижнекамск.

Таким образом, проанализировав листья березы повислой (Betula Pendula Roth) на территории города Нижнекамск, мы установили, что состояние воздушной среды в городе можно считать удовлетворительным. Самым незагрязненным является обследуемый участок в городском парке «Семья», класс загрязнения равен II баллу — воздух относительно чистый («норма»). На остальных участках загрязненности больше, баллы соответствуют — III — V классам загрязнения.

Литература:

1. Акимова, Т. А. Экология. Природа — Человек — Техника: учебник для вузов / Т. А. Акимова. — М.: Изд-во «Юнити-Дана», 2021. — 343 с.
2. Загрязнение городской воздушной среды / Ю. В. Голунков, В. А. Аллянова, В. В. Казакова, О. Л. Кутева. — Ульяновск: УлГУ, 2021. — 256 с.
3. Захаров, В. М. Здоровье среды: методика оценки / В. М. Захаров, А. С. Баранов, В. И. Борисов, А. В. Валецкий, Н. Г. Кряжева, Е. К. Чистякова, А. Т. Чубинишвили. — М.: Центр экологической политики России, 2000. — 68 с.
4. Захаров, В. М. Методические рекомендации по выполнению оценки качества среды по состоянию живых существ (оценка стабильности развития живых организмов по уровню асимметрии морфологических структур) /. Утверждена Распоряжением Роскомэкологии от 16.10.03. № 460 / В. М. Захаров, А. Т. Чубинишвили и др. — М., 2003.
5. Корытный, Л. М. Экологические основы природопользования: учеб. пособие для СПО / Л. М. Корытный, Е. В. Потапова. — 2-е изд., испр. и доп. — М.: Издательство Юрайт, 2019. — 374 с.
6. Луцкан, Е. Н. Биоиндикационная оценка состояния окружающей среды города Алдана на основе анализа флуктуирующей асимметрии березы плосколистной / Е. Н. Луцкан, Е. Г. Шадрина / Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований, 2013. — № 8–2. –139–14.