Оценка качества среды поселка Цементного по состоянию

1
Автор: Терещенко Елизавета Евгеньевна, ученица 7 класса
муниципального автономного общеобразовательного учреждения средней
общеобразовательной школы п. Цементный. e-mail: irinat.1977@mail.ru
Руководитель: Тумбаева Татьяна Юрьевна e-mail: tut-45@yandex.ru
ОЦЕНКА КАЧЕСТВА СРЕДЫ ПОСЕЛКА ЦЕМЕНТНОГО ПО
СОСТОЯНИЮ БЕРЕЗЫ ПОВИСЛОЙ (BETULA PENDULA ROTH.)
Развитие научно-технического прогресса наряду с общим улучшением
качества жизни людей оказывает на окружающую природную среду мощнейшее
техногенное воздействие. По данным статистики ежегодный общий объем выбросов
вредных веществ попадающих в атмосферу составляет более 400 млн. т. Из них доля
российских выбросов составляет 7,9% [3].
Источниками загрязнения окружающей среды городов и рабочих поселков
являются транспорт, промышленные предприятия и городская территория.
Наиболее опасными для здоровья человека примесями в атмосферном воздухе
являются бензапирен, кислотообразующие оксиды, пыль.
Исторически сложилось так, что Урал, и Свердловская область в том числе,
является одним из крупнейших промышленно развитых регионов страны. Здесь
основная доля загрязнения приходится на выбросы предприятия черной и цветной
металлургии, топливной энергетики, транспорта.
Наш поселок Цементный находится в окружении сразу трех крупных
промышленных предприятий, влияющих на его экологическое состояние. Это ЗАО
«Невьянский цементник» градообразующее предприятие поселка, Кировградский
медеплавильный комбинат (КМК) в 10 км на юго-запад и Верхнетагильская ГРЭС в
20 км на юго-запад от поселка.
По данным Государственного доклада о состоянии окружающей среды,
публикуемым ежегодно в Свердловской области, два последних относятся к числу
основных загрязнителей воздуха в регионе и выбрасывают в атмосферу около 50
тыс. т вредных веществ каждое. Да и количество выбросов нашего цементного
завода достигает в год порядка 6 тыс. т и они также содержат опасные для
организмов вещества.
Такое близкое соседство отрицательно влияют на здоровье жителей поселка,
особенно детей и людей преклонного возраста. По данным главного санитарного
врача Невьянского района, острые респираторные инфекции и заболевания верхних
дыхательных путей у детей школьного возраста в нашем поселке отмечаются на
12,3% чаще, чем в среднем по району. Поэтому, регулярное и комплексное
оценивание состояния среды поселка актуально для его жителей.
Но здесь возникает проблема: как в отсутствии специальных приборов
оценить качество окружающей среды населенного пункта?
На сегодняшний день среди эффективных, простых в применении и
экономичных методов, решающих данную проблему, зарекомендовали себя методы
оценки качества среды по показателям нарушения стабильности развития
организмов. Суть метода состоит в выявлении нарушения симметрии
морфометрических признаков листовой пластинки растения под действием
антропогенных факторов. Он также достаточно прост с точки зрения сбора,
хранения и обработки материала, не требует специального сложного оборудования,
2
но при этом позволяет получить интегральную оценку состояния организма при
всем комплексе возможных воздействий [2].
Итак, объектом данного исследования стали листовые пластинки березы
повислой (Betula pendula), произрастающей на участках с разной степенью
антропогенного влияния, а предметом - величина флуктуирующей асимметрии их
билатеральных признаков.
Гипотеза: уровень флуктуирующей асимметрии листовой пластинки березы
повислой тем выше, чем больше степень антропогенного влияния на участке ее
произрастания.
Цель работы: оценить качество среды в поселке Цементном по величине
флуктуирующей асимметрии листьев березы повислой.
Задачи:
1. Изучить особенности биоиндикационных методов как основы
экологического мониторинга.
2. Освоить методику определения стабильности развития березы по величине
флуктуирующей асимметрии листовых пластинок.
3. Подобрать участки произрастания березы повислой с разной степенью
антропогенного влияния и отобрать материал для исследования.
4. Провести необходимые измерения и расчеты, оценить качество среды в
поселке Цементном.
Для реализации поставленных задач использовались методы: анализ
теоретической и методической литературы, полученных данных, морфометрический
метод, методы статистической обработки результатов исследования.
Материалы и методика исследования.
1. Географическое положение и климатические условия поселка Цементный.
Поселок Цементный является частью территории муниципального
образования Невьянский городского округ Свердловской области. Его координаты
57028/ северной широты, 60010/ восточной долготы. Расположен на восточных
предгорьях Среднего Урала, к западу от районного центра - город Невьянск. Рельеф
местности слабо всхолмленный. Высоты над уровнем моря не превышают 300
метров. Почвы среднесуглинистые дерново-подзолистые.
Климат – умеренно-континентальный, с холодной зимой и теплым летом.
Уральские горы, несмотря на их незначительную высоту, преграждают путь массам
воздуха, поступающим с запада, из северной части России. Самый холодный месяц
– январь со средней температурой от −30 до – 35 °C. Самый теплый месяц – июль,
его среднесуточная средняя температура +29 °C. Среднегодовая температура 1,9 °C.
Относительная влажность воздуха – 69,9 %. Средняя скорость ветра – 3,3 м/с.
Сумма положительных температур за вегетационный период 1650 °C. Высота
снежного покрова – 60 см.[1]
2. Материалы и методика исследования.
Для проведения исследования использовалась методика сбора и обработки
материала для оценки стабильности развития березы повислой (Betula pendula Roth.).
Методика разработана группой ученых Калужского ГПУ им. К.Э. Циолковского Г.А.Шестаковой, А.Б. Стрельцовым и Е.Л. Константиновым [4]. Данная методика
утверждена Министерством природных ресурсов РФ в качестве нормативной и
рекомендуется для проведения оценки качества среды во всех географических зонах
3
на территории России, за исключением зоны тундр, полупустынь, пустынь и
высокогорья [2].
Объектом данного исследования являются листовые пластинки берез,
произрастающих на разных по антропогенному воздействию участках поселка
Цементного. Предмет исследования: величина флуктуирующей асимметрии ее
листовых пластинок.
Для отбора проб листьев березы были выбраны 5 точек – участков с разной
степенью антропогенного влияния. Расположение точек отбора проб на территории
поселка Цементного показано на рисунке 1.
Рис. 1. Схема расположения участков отбора листьев березы повислой в п. Цементном:
1 – аллея на ул. Ленина; 2 – территория школы; 3 – сквер у проходной ЗАО «Невьянский
цементник»; 4 – территория больничного городка; 5 – березовый колок за поселком (контроль).
Участок №1 – березовая аллея, расположенная на самой оживленной
транспортной магистрали поселка, улице Ленина; длина аллеи – 50 метров.
Участок №2 – находится на пришкольной территории в 100 метрах от ул.
Ленина и в километре от цементного завода.
Участок №3 – в сквере у проходной ЗАО «Невьянский цементник».
Участок №4 – находится на территории больничного городка в 200 метрах от
улицы Ленина и в 1,3 км от цементного завода.
Участок №5 (контроль) – в березовом колке в одном километре от поселка и в
1,5 километрах от цементного завода.
Сбор листьев и их измерения проводились согласно используемой методике 35 сентября 2014 г. Данные заносились в расчетные таблицы программы Microsoft
Office Excel 2010. Затем в этой же программе рассчитывался интегральный
показатель флуктуирующей асимметрии. Для оценки качества среды использовалась
пятибалльная шкала степени нарушения стабильности развития листьев березы,
разработанная В.М. Захаровым и др.[2].
3. Результаты исследования и их обсуждение.
4
Результаты расчетов показателя флуктуирующей асимметрии листьев березы
для исследуемых участков представлены в таблице 1.
Как видно из таблицы 1, на всех обследованных участках интегральный
показатель флуктуирующей асимметрии листьев березы, превышает норму (<
0,040).
Наиболее высокий показатель зафиксирован в районе проходной (участок №3)
цементного завода - 0,068, что соответствует V баллу по шкале оценки качества
среды по величине флуктуирующей асимметрии и характеризуется как критическое
состояние окружающей среды.
Также существенное отклонение показателя флуктуирующей асимметрии
отмечено у листьев берез, растущих вдоль улицы Ленина - 0,053 (IV балл). Это
связано, вероятнее всего, с высокой чувствительностью листьев березы к токсичным
выхлопным газам автомобилей, движущимся по главной транспортной артерии
поселка. Угнетение роста листьев находится в прямой зависимости от степени
загазованности местообитания: чем выше загрязнение воздуха, тем меньше
морфометрические параметры листа и больше их билатеральная асимметрия.
Показатели флуктуирующей асимметрии листьев березы на обследованных
участках.
Таблица 1
Номер
Место сбора
Интегральный
Балл
точки сбора
образцов
показатель ФА состояния
образцов
1
Аллея на ул. Ленина
0,053
IV
2
Территория школы
0,046
III
Сквер у проходной ЗАО
3
0,068
V
«Невьянский цементник»
Территория больничного
4
0,045
III
городка
Березовый колок за
5
0,044
II
поселком (контроль)
А вот на территории школы и больничного
городка показатель
флуктуирующей асимметрии находится в пределах 0,045 – 0,046, что соответствует
баллу III по шкале оценки качества среды и характеризуется как среднее
отклонение от нормы. Возможно, что такое незначительное расхождение в
асимметрии листьев этих двух участков свидетельствует о том, что в целом
состояние среды в поселке находится на одном уровне и может быть оценено как
среднее.
Наименьший показатель асимметрии листьев берёзы - 0,044 – зафиксирован в
берёзовом колке. Он также превышает норму, но загрязнение среды на этом участке
незначительное.
Заключение.
Изучив материалы различных источников информации, можно сделать
следующие выводы:
- качество среды обитания человека – это интегральная характеристика
природной среды, обеспечивающая сохранение здоровья и комфортное проживание
человека. Оценка качества среды является ключевой задачей практической экологии.
5
- Наиболее простым, экономичным, интегративным методом оценки качества
среды является биоиндикационный метод. Он дает возможность по реакции
организмов-индикаторов судить об изменениях состояния среды и прогнозировать
направление этих изменений. В качестве организмов индикаторов могут быть
использованы растения, животные, микроорганизмы и организмы-симбионты.
- Степень отклонения среды от нормы определяется по нарушению
стабильности развития организмов, и рассчитывается по величине флуктуирующей
асимметрии билатеральных морфологических признаков, которая позволяет оценить
суммарную величину антропогенной нагрузки.
В данном исследовании оценки качества среды в поселке Цементном в
качестве объекта биотестирования использовалась береза повислая. Расчет
флуктуирующей асимметрии ее листьев показал, что качество среды на территории
поселка не одинаково. Наибольшее загрязнение среды, характеризующееся как
критическое, зафиксировано в районе проходной цементного завода - 0,068, где на
показатель стабильности развития березы, скорее всего, влияет сильная
запыленность и загазованность воздуха. Чуть меньше (0,053) показатель ФА - на
улице Ленина, где интенсивное движение транспорта вызывает загрязнение воздуха
выхлопными газами. Но уже в километре от завода, на большей территории поселка
и за его пределами, интегральный показатель стабильности развития березы
повислой снижается на 32% – 35%, и соответствует среднему, а в березовом колке,
незначительному отклонению от нормы.
Таким образом, гипотеза подтвердилась, уровень флуктуирующей асимметрии
листовой пластинки березы повислой оказался чувствительным к химическому
загрязнению среды и возрастал при увеличении антропогенного влияния.
Полученные результаты исследования были доведены до сведения учащихся
школы, родителей и других жителей поселка через средства массовой информации и
школьный сайт.
В дальнейшем планирую составить программу мониторинговых исследований
на территории поселка Цементного, и подключить к этой деятельности других
членов кружка «Основы исследовательской деятельности», так как, на мой взгляд,
от качества окружающей среды сегодня зависит наше здоровье завтра.
В заключении, хочу выразить благодарность моему руководителю, Татьяне
Юрьевна, за помощь в проведении математических расчетов и консультации при
написании работы.
Литература.
1. Гафуров Ф.Г. Почвы Свердловской области. – Екатеринбург: Изд-во Урал.
Ун-та, 2008. - 396 с.
2 Захаров В.М., Баранов А.С., Борисов В.И., и др. Здоровье среды: методика
оценки — М.: Центр экологической политики России, 2000. 68 с..
3 Хабарова Е.И., Иванова С.А. Экология в таблицах. 9 кл.: Справочное
пособие. – М.: Дрофа, 1999. – 128 с.
4. Шестакова Г.А., Стрельцов А.Б., Константинов Е.Л. Методика сбора и
обработки материала для оценки стабильности развития березы повислой (Betula
pendula Roth.). – Калуга: Изд-во КГПУ им. К.Э. Циолковского. 2004. - 199 с.