Оцінка екологічного стану атмосферного повітря у м. Луцьку за допомогою методу ліхеноіндикації

Іванців Ольга, 16 р., спеціалізована школа І-ІІІ ступенів №1, м Луцьк

Вступ

Актуальність теми. Кожна людина прагне бути здоровою та жити довго і благополучно. Всім відомо, що якість життя людини залежить від якості їжі, води, яку ми споживаємо. Але набагато рідше кожен з нас замислюється над тим, яким повітрям ми дихаємо.

Це визначає актуальність даного дослідження, присвяченого аналізу екологічного стану повітря, без якого людський організм здатен існувати лічені хвилини.

Мета і завдання наукової роботи.Мета проведеного дослідження полягала в тому, щоб на основі вивчення та аналізу екологічного стану повітря методом ліхеноіндикації оцінити його якість (на прикладі кількох житлових та промислових мікрорайонів м. Луцька).

Для реалізації цієї мети були поставлені такі завдання:

1. Провести оцінку існуючих біоіндикаційних методів дослідження хімічного складу атмосферного повітря, зокрема – методу ліхеноіндикації.
2. Оцінити екологічний стан атмосферного повітря на дослідженій території, використовуючи метод ліхеноіндикації.
3. Побудувати ліхеноіндикаційну оціночну карту території, що вивчалася.

Об’єктом дослідження єекологічний стан повітря у Центральний районі, район вул. Львівської – Потебні та Цукрового заводу (м.Луцьк).

Предметом дослідження були біоіндикаційні методи визначення екологічного стану повітря, зокрема, метод ліхеноіндикації, практичні можливості застосування даного методу у нашому місті та перспективи оцінки ступеня кислотного забруднення повітря в населених пунктах без спеціальних дорогих лабораторних хімічних аналізів.

Поняття про ліхеноіндикацію

Лишайники– це особливі організми, утворені в результаті симбіозу гриба й водорості, з новими морфологічними, фізіологічними та екологічними властивостями. Відомо понад 20 тисяч видів лишайників. Лишайники завдяки особливостям своєї організації і життєдіяльності є одними з найкращих біоіндикаторів чистого повітря. Вони поширені по всій планеті, ростуть на різних субстратах, здатні витримувати суворі умови існування, і у той же час їм властива висока чутливість до забруднення атмосфери. Види лишайників по-різному реагують на речовини-забруднювачі. Вивчивши такі властивості лишайників, можна використовувати їх для оцінки ступеня забруднення довкілля, особливо повітря. На цій основі почав розвиватись особливий напрям екології – ліхеноіндикація, тобто індикація за допомогою лишайників.

Ліхеноіндикацію зручно проводити в конкретній обмеженій місцевості (наприклад, у невеликому місті і його околицях). Лишайники не вибагливі до умов середовища і характеризуються високою стійкістю проти впливу несприятливих факторів. Вони можуть рости в найрізноманітніших умовах освітлення й вологості, легко витримують тривалу нестачу води, різкі коливання температури, однак по-різному реагують на забруднення повітря. Деякі з них не витримують навіть малого забруднення повітря і гинуть, інші – живуть лише в населених пунктах, у тому числі в промислових містах. Стан повітряного басейну певного району можна визначити по наявності чи відсутності в ньому відповідних видів лишайників за допомогою спеціальних шкал. Серед них слід виділити шкали, які розробив Х.Трасс. Шкала стійкості до міських умов лишайників Х.Трасса, включає десять класів (див. таблицю 1), до кожного входять різні види цих організмів.

Таблиця 1. Шкала для визначення забруднення повітря по видовому складу лишайників (Х.Трасс)

При проведенні екологічного моніторингу ми використовували саме методику, запропоновану цим естонським дослідником. Вона розроблена для природних умов, близьких до тих, що ми спостерігаємо у м. Луцьку, є досить простою чіткою, доступною в застосуванні.

Дослідження екологічного стану атмосферного повітря у м. Луцьку методом ліхеноіндикації

Методика проведення дослідження

Об’єктом проведеного дослідженнябувекологічний стан повітря у ряді районів м. Луцька (Центральний район, район вул. Львівської – Потебні та район Цукрового заводу).

Основним завданням проведеного нами протягом 2013 – 2014 р.р. дослідження поширеності лишайників різних видів у мікрорайонах м. Луцька було встановлення взаємозв’язку між ступенем покриття лишайниками дерев та екологічним станом атмосферного повітря в мікрорайоні.

В якості досліджуваного субстрату у визначених мікрорайонах Луцька ми використали липу дрібнолисту. Район дослідження розділяли на квадрати, в кожному з яких підраховується загальне число досліджуваних дерев і дерев, які покриті лишайниками. Для оцінки забруднення атмосфери конкретної магістралі, вулиці або парку описують лишайники, котрі ростуть на деревах по обидві сторони вулиці чи алеї парку на кожному третьому, п’ятому або десятому дереві. Досліджувана ділянка обмежується на стовбурі дерева дерев’яною рамкою (палеткою), наприклад, розміром 10х10 см, котра розділена в середині тоненькими дротиками на квадратики по 1 см². З цією метою можна використовувати шматок прозорого поліетилену, на якому ручкою накреслені ті самі квадратики зі сторонами 1х1 см.

Відмічають, які види лишайників зустрічаються на ділянці, який процент загальної площі рамки займає кожний вид лишайника, що там росте. Крім того, вказують особливості життєдіяльності кожного екземпляра: чи є у нього плодове тіло, здорова чи пошкоджена слань. На кожному дереві описують мінімум чотири пробні ділянки: дві біля основи стовбура (з різних його сторін) і дві на висоті 1, 4 – 1, 6 м. Таким чином, для кожної ділянки і для кожного типу лишайників (накипних, листкуватих і кущистих) виставляються бали покриття.

Чим більший показник ступеня покриття стовбура дерев лишайниками (чи він ближчий до 100 %), тим чистіше повітря у районі дослідження. Є прямий зв’язок між середнім ступенем покриття дерев лишайниками і концентрацією диоксиду сірки в атмосферному повітрі.

Результати спостережень та їх оцінка

Під час вивчення поширення лишайників ми зібрали велику колекцію їх видів. Найпоширеніші види лишайників на території м. Луцька: накипні – графіс (світло-сірий), ксанторія (зелено-жовтий), леканора (зелений); кущисті – уснея, кладонія, ісландський мох; листуваті – гіпогімнія (попелясто-сірий кущик), паргелія (зелено-жовтий кущик).

Етапи визначення рівня забрудненості повітря методом пасивної ліхеноіндикації були наступними:

1. У мікрорайоні вибираємо до двадцяти старих дерев, які розташовані на певній відстані.
2. На кожному дереві підраховуємо у процентах ступінь покриття стовбура лишайника за формулою: (Число цілих квадратів)+ (Число нецілих квадратів/2)=Ступінь покриття лишайниками(%)
3. Для цього використовуємо палетку(10 на 10см з прозорого матеріалу). Її прикладаємо на висоті 150-180 см і рахуємо число квадратів, вкрите лишайниками (фото на рис. 1).
4. Ведемо розрахунки за формулою (Число цілих квадратів)+ (Число нецілих квадратів/2)=Ступінь покриття лишайниками(%)
5. Приклад: 5 цілих квадратів(тобто які заповнені повністю лишайниками)+8 нецілих квадратів(тобто які наполовину або менша половина квадратика заповненна) / 2 = 9% (загальний ступінь покриття)
6. Результат вносимо в таблицю.(треба бути уважними так, як листуваті лишайники часто наростають на накипних, тому обчислення потрібно вести окремо накипні, окремо листуваті).
7. Користуючись табл.1, оцінюємо ступінь забрудненості атмосферного повітря на досліджуваній території.

У таблиці 2 представлено приклад зведених результатів дослідження для району, що прилягає до Цукрового заводу.

Таблиця 2. Результати ліхеноіндикації в районі, прилеглому до Цукрового заводу. Об’єкт дослідження – 15 дерев, дерево – липа дрібнолиста.

За допомогою пасивної ліхеноіндикації ми провели аналіз стану атмосферного повітря в ряді районів м. Луцька: в Центральному районі (вул. Соборності), Центральному парку ім. Лесі Українки, у районах вул. Львівської та Володимирської, у ботсаду на вул. Потебні, в районі цегельного заводу та в районі цукрового заводу м. Луцька. Після проведення польового дослідження отриману інформацію проаналізували статистично і зробили висновки стосовно якості атмосферного повітря в населеному пункті.

У таблиці 3 представлено отримані результати дослідження. За даними обстеження мікрорайонів міста також було розроблено картосхеми зон поширення лишайників та індикації екологічного стану повітря у досліджених районах Луцька. Кольором виділені зони різного ступеня покриття лишайниками дерев у досліджуваних районах та зони низького, середнього та високого забруднення повітря.

Таблиця 3. Результати проведених ліхеноіндикаційних досліджень у мікрорайонах м. Луцька

Аналіз отриманих нами результатів свідчить про досить загрозливий екологічний стан атмосферного повітря у промисловій зоні м. Луцька та вздовж основних автомагістралей. В цілому, чистими зонами, з точки зору ліхеноіндикації, виявилися лише паркові території. Так, у Центральному парку ім. Лесі Українки ступінь покриття 32, 3 %, у парку на вул. Потебні – маємо найвищий показник 42, 0 %. Компактне розміщення безпосередньо в заплаві Стира та підвищена вологість в парку на Потебні, очевидно, теж є причиною активного росту лишайників. Зонами середнього забруднення є райони, прилеглі до вул. Львівської, Володимирської, проспекту Соборності (показники 13, 1– 12, 0 – 14, 85 % відповідно). Це – магістралі з напруженим рухом, очевидно, що викиди оксидів сірки створюють пригнічуючи умови для росту лишайників. Та найбільш загрозливою є ситуація в промислових района Луцька. Ми проводили дослідження в зоні навколо цегельного заводу № 3 (вул. Промислова, район Львівської), одержано показник 11, 5 %, та навколо цукрового заводу, де одержано найнижчий результат – 7, 7 %. Це – зона сильного забруднення. Відмітимо, що цукрові заводи дають значний обсяг викидів в атмосферу, у тому числі оксидів сульфуру, які пригнічують розвиток лишайників. Ми проводили спостереження в період активної роботи заводу, і навіть без лабораторних аналізів було відчутно забрудненість повітря: запах, пара, дими спостерігалися щоденно.

Висновки

1. Метод ліхеноіндикації – це доступний, ефективний та недорогий спосіб оцінки екологічного стану атмосферного повітря в містах та на інших територіях. На відміну від лабораторного аналізу проб повітря, ліхеноіндикація не потребує спеціального обладнання, лабораторій, реактивів, це – візуальні та статистичні дослідження, проводити які можуть учні, студенти тощо.

2. Завдяки проведеному дослідженню ми оцінили загальний екологічний стан повітря в мікрорайонах Центральному, вул. Львівської, Володимирської та Цукрового заводу. Добрим і задовільним цей стан є лише в паркових зонах міста (ступінь покриття дерев лишайниками понад 30-40 %), а поблизу великих автомагістралей та промислових об’єктів (район цегельного заводу № 3 (вул. Промислова, район Львівської) спостерігається високий ступінь забрудненості кислотними аерозолями. Особливо загрозливою є ситуація в районі Цукрового заводу де одержано найнижчий результат – 7, 7 % покриття стовбурів дерев лишайниками.

3. На основі розробленої ліхеноіндикаційної карти районів дослідження можна визначити зони максимального та мінімального забруднення атмосферного повітря кислотними аерозолями. Дана карта може використовуватися науковцями, студентами, учнями та вчителями, фахівцями міських екологічних та комунальних служб та усіма громадянами, небайдужими до екологічного стану навколишнього середовища у м. Луцьку.