Качество атмосферного воздуха

КАЧЕСТВО АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

Задание 5.1  Изучить степень загрязнения атмосферного воздуха методами биоиндикации в микрорайоне учреждения образования

Дата выполнения: ноябрь 2020, май 2021

Участники: учащиеся 8,9 классов; 

Ответственный педагогический работник:  Шульская Надежда Игоревна, учитель биологии; Головань Надежда Александровна, учитель химии

Количество участников –  16 человек

Список учащихся:

Выполнение задания:

Проблема загрязнения природной среды - одна из глобальных проблем современного мира. В последнее время всё больше строится промышленных объектов: заводов, фабрик, электростанций, на огромных площадях вырубаются леса, увеличивается количество транспорта, особенно автомобильного, увеличиваются объёмы добычи полезных ископаемых.  В связи с интенсивным развитием промышленности и транспорта, в атмосферу, гидросферу, литосферу поступает все большее количество вредных выбросов. На земном шаре практически невозможно найти место, где бы ни присутствовали, в той или иной концентрации, загрязняющие вещества.

Среди веществ, загрязняющих воздух, наибольшее значение имеет сернистый газ, галогены и их соединения, оксид углерода, сероводород, аммиак, этилен. А также копоть, пепел, твердые частицы пыли (цемента, извести, кремния, каменного угля, металлов и их соединений).

В последнее время возрастает интерес, каким воздухом мы дышим в своей местности, так как от этого зависит наше здоровье, как узнать степень загрязнения воздуха своего населённого пункта. Природа обладает уникальным свойством самоочищения, а это значит, что существуют организмы, способные поглощать вредные вещества из атмосферы.

Для того  чтобы определить степень загрязнения воздуха, необходимо изучить  растения – биоиндикаторы. Ответ достаточно прост, следует только провести исследование лишайников, произрастающих на конкретной территории. Благодаря уникальным свойствам лишайников, их стали использовать для общей оценки степени загрязненности атмосферного воздуха. На этой основе стало развиваться особое направление индикационной экологии - лихеноиндикация. Для определения чистоты воздуха необходимо изучить методы лихеноиндикации и применить их на практике.

Цель исследования: изучить  видовое разнообразие лишайников окрестностей  государственного учреждения образования и определить  влияние экологических факторов на рост и  распространение   лишайников.

  Задачи исследования:

• Изучить литературу по теме исследования
• Провести полевые исследования
• Изучить и определить виды и группы лишайников в окрестностях нашей местности
• Выяснить влияние экологических факторов   на рост и  распространение    лишайников

Объект изучения: лишайники

Методы исследования:

• Изучение информационных источников и литературы.
• Экскурсия в природу
• Фотографирование лишайников.
• Анализ собранного материала.

Методика исследования:

В окрестностях государственного учреждения образования  проводили изучение лишайников.  Для этого было исследовано несколько видов деревьев (клён, берёза,  липа, тополь),   мёртвая древесина,  камни. Лишайники были сфотографированы, а так же был собран гербарный материал.   С помощью  дополнительного литературного материала, рисунков, и компьютерного определителя изучили и определили виды и группы собранных лишайников.

 Теоретическая значимость работы: методика данной работы  доступна и проста   в применении как в курсе обучения биологии и экологии,  так и во внеурочной работе, в работе   объединений по интересам.

Практическая ценность работы: результаты исследований могут быть использованы в школьном курсе биологии и экологии;  в природоохранных мероприятиях.

Чувствительность лишайников к загрязнению обусловлена несколькими причинами:

1. Лишайники представляют собой симбиоз гриба и водорослей и любое, даже не значительное, влияние может изменять баланс взаимодействия между симбионтами, что сказывается на их жизнеспособности;
2. Лишайники поглощают аэрозоли и газы всей поверхностью талломов, а также периодически подвергаются дегидратации талломов (обезвоживанию), что приводит к росту концентрации загрязняющих веществ в талломах до высоких уровней;
3. Водоросль требуксия (Trebuxia), входящая в состав 80% видов лишайников, обладает высокой чувствительностью к повышенным концентрациям сернистого газа в атмосфере;
4. Четкая зависимость лишайников от величины кислотности субстрата (рН среды), поллютанты могут изменять значения рН в ту или иную строну, и эти значения могут выходить за пределы выносливости одних видов и поселению на данном субстрате других.

Методы оценки загрязненности атмосферы по встречаемости лишайников основаны на следующих закономерностях: 1. Чем сильнее загрязнен воздух, тем меньше встречается в нем видов лишайников. 2. Чем сильнее загрязнен воздух, тем меньшую площадь покрывают лишайники на стволах деревьев. 3. При повышении загрязненности воздуха исчезают первыми кустистые лишайники, за ними — листоватые, последними — накипные.

5. На основании этих закономерностей можно количественно оценить чистоту воздуха в конкретном месте.

Определение частоты встречаемости лишайников

Таблица оценки частоты встречаемости и степени покрытия по пятибалльной шкале.

Относительную чистоту воздуха можно высчитать по формуле

ОЧА = (Н + 2 х Л +3 х К)/ 30

Чем выше показатель ОЧА (ближе к единице), тем чище воздух местообитания. Имеется прямая связь между ОЧА и средней концентрацией диоксида серы в атмосфере, таким образом, по данным исследования       ОЧА₁ = (3+0+10):30=0,1 – показатель соответствует  «зоне угнетения» (флора бедна- пармелия обыкновенная и пармелия оливковая) , воздух в районе Вишневец загрязнён.

ОЧА₂ = (1+0+0):30=0,033 – показатель соответствует , лишайниковой пустыне” (лишайники практически отсутствуют)

Учитель химии Головань Надежда Александровна провела изучение качество атмосферного воздуха по состоянию иглицы сосны гималайской.

1. Определение состояния хвои сосны гималайской

Цель исследования: изучить влияние антропогенных факторов на состояние иглицы сосны гималайской.

Объект исследования: иглица сосны, подрост сосны гималайской.

Оборудование: тетрадь, лупа, линейка, пакетики для сбора иглицы.

Участки обследования: участок №1 – участок древесных насаждений без антропогенного воздействия; участок № 2 – участок возле автомобильной стоянки (3-4 метра).

  Биологическая индикация – это оценка состояния окружающей среды по реакциям растений и животных. Для оценки содержания токсических примесей в воздухе наиболее целесообразно использовать растения. Они осуществляют в десятки раз более интенсивный газообмен по сравнению с животными и человеком, обладают высокой чувствительностью и стабильностью ответной реакции на действие внешних факторов.

  На загрязнение воздуха наиболее сильно реагируют хвойные древесные растения. Характерными признаками неблагополучия газового состава воздуха служат появления разного рода хлорозов (отсутствие хлорофилла) и некрозов (отмирание тканей), уменьшение размеров ряда органов (длины хвои, побегов текущего года и прошлых лет, их толщины, размера шишек, сокращение величины и числа заложенных почек).

       Сосна гималайская — дерево высотой 30-50 м. Хвоинки 12-18 см длиной, хорошо гнутся. Шишки длинные, 16-32 см длиной, желтоватые при созревании. Семена 5-6 мм длиной, с 20-30 миллиметровым крылышком. В молодости несколько чувствительна к морозам, относительно устойчива к городскому климату, плохо переносит постоянные ветра, нуждается в защищённом от снега и ветров месте, так как ветви ломаются под снегом, древесина хрупкая, дерево долго не живёт, резистентность против пузырчатой ржавчины оценивается неоднозначно. Состояние насаждений гималайской сосны может использоваться как индикатор степени загрязнения окружающей среды. Хвоинки сосны чувствительны к загрязнению воздуха: это проявляется в виде повреждений (хлорозы – мелкие желтые точки и некрозы – черные или темно-серые точки равномерно рассеянные по поверхности листовой пластинки) и усыханий.

         Для оценки загрязненности атмосферного воздуха можно провести следующие исследования:

1)  Определение состояния хвои сосны гималайской;

 Методика индикации чистоты воздуха по состоянию хвои сосны:

1. Любое время года.
2. На нескольких участках (отличающиеся степенью антропогенного воздействия) для исследования выбирают 5–10 одновозрастных сосен. С боковых побегов на высоте 1,5-2 метра отбирают 100-200 пар (и более) хвоинок второго и третьего года жизни.
3. Анализ хвои проводят в лаборатории. Всю хвою осматривают и сортируют на три части: неповрежденная хвоя, поврежденная хвоя (хлорозы и некрозы) и хвоя с усыханием, затем подсчитывается количество хвоинок в каждой группе. Данные вносим в таблицу.
4. Повреждения хвои (хлорозы и некрозы), а также усыхание хвои дополнительно оценивают по шкале
5. Полученные данные заносятся в таблицу 2.
6. Сделать вывод о состоянии хвои на разных участках микрорайона школы.

 Результаты учетов состояния хвои сосны гималайской:

Участок №1 – участок насаждений сосны за школьным бассейном без антропогенного воздействия;

Участок № 2 – участок возле автомобильной стоянки школьного транспорта (3-4 метра от дороги).

 Таблица 1. Повреждение и усыхание хвои сосны гималайской в разных зонах

 Таблица 2. Результаты изучения классов повреждений и усыханий хвои сосны гималайской.

Выводы:

1)    Из данных таблицы 1 видно, что наиболее чистый атмосферный воздух характерен для участка №1 (древесные насаждения), так как здесь хвоя характеризуется меньшим повреждением (59 %) и меньшим усыханием (4%) по сравнению с участком № 2, где повреждения хвои составляют 88 %, а усыхание – 5%.

2)    Из данных таблицы 2 видно, что неповрежденных хвоинок (хвоинок 1 класса) на участке № 1 составляет 33 %, а на участке №2 всего 2 %. Кроме того, хвоинки сосны произрастающей возле автодороги (участок № 2) имели налет пыли, что также говорит о загрязнении атмосферного воздуха на данном участке. Количество хвоинок второго класса на  1 участке составляет 53 %, третьего класса – 14%. На участке же №2 , возрастает количество хвоинок третьего класса (53 %) и уменьшается количество хвоинок с повреждениями второго класса (45%), что говорит об антропогенном воздействии, главным образом, воздействии выбросов автотранспорта на состояние хвои сосны, и, следовательно, состояние атмосферного воздуха.

По классам усыхания также прослеживается антропогенное влияние на состояние хвои сосны: количество хвои (усыхание 1 класса) на участке древесных насаждений за бассейном  и участке возле стоянки служебного транспорта составляет соответственно 95% и 93%. Количество хвоинок с усыхание второго, третьего и четвертого классов на первом участке составляет 2%, 2% и 1 % соответственно. На участке же возле ороги эти показатели увеличиваются: 4%, 2% и 1 % - хвоинок с усыханием второго, третьего и четвертого классов.

3)  Таким образом, на состояние хвои сосны, а соответственно, и чистоту атмосферного воздуха оказывает влияние близость дороги.

     Вредные вещества, содержащиеся в воздухе, влияют на состояние и продолжительность жизни хвои сосны гималайской Мы пришли к этому выводу на основании того, что по мере удаления от автомобильной дороги улучшается состояние хвои, увеличивается продолжительность ее жизни.  Деревья, растущие по обочинам автомобильной дороги, очищают воздух от выхлопных газов автомобилей. Накапливая вредные вещества в своем организме, они подают нам сигнал о неблагополучии окружающей среды по изменениям, которые происходят с их органами. Поэтому от прогулок вдоль автомобильной дороги нужно отказаться.