Изучение загрязнения воздуха улиц г. Гомеля при помощи лихеноиндикации

Биологическая индикация среды (или биотестирование) — это определение состояния и свойств среды с помощью организмов, называемых биологически­ми индикаторами.

Биоиндикация имеет ряд преимуществ перед инструментальными методами. Она отличается высокой эффективностью, не требует больших затрат и дает воз­можность характеризовать состояние среды за длительный промежуток времени.

Известно, что природные компоненты урбосреды, и, в первую очередь, лишайники используются как объекты мониторинга определения загрязнения воз­духа. Данный метод называется лихеноиндикацией [1].

Лишайник — это живой организм, образованный симбиозом гетеротрофного компонента (гриба) и автотрофным компонентом (водоросль или цианобактерия) [2].

Вегетативное тело лишайника — таллом, или слоевище. По внешнему виду различают три типа талломов лишайников: накипные, листоватые и кустистые. Корковые (накипные) лишайники, представленные в виде корочек, плотно при­растающих к субстрату и не отделяемых от него без повреждения; листоватые лишайники, представленные в виде дорзовентральных пластинок, соединенных с субстратом не так плотно, главным образом при посредстве ризоидоподобных от­ростков и легко отделяемых от него; кустистые лишайники, представленные в ви­де ветвящихся, часто округлых в сечении стволиков ит. и., соединенных с суб­стратом только основанием и в остальной части свободно от него отходящих [2].

Особая чувствительность лишайников объясняется тем, что они не могут выделять в среду поглощенные токсические вещества, которые вызывают фи­зиологические нарушения и морфологические изменения. По мере приближе­ния к источнику загрязнения слоевища лишайников становятся толстыми, компактными и почти совсем утрачивают свою жизнеспособность. Под воздей­ствием оксида углерода происходят изменения биохимического состава, анато­мических и морфологических признаков, структуры популяций, видового со­става и структуры лишайниковых сообществ [3]. Дальнейшее загрязнение ат­мосферы приводит к тому, что лопасти лишайников окрашиваются в белова­тый, коричневый или фиолетовый цвет, их талломы сморщиваются, и растения погибают. По их видовому составу и встречаемости можно судить о степени за­грязнения воздуха. При повышении загрязненности воздуха исчезают первыми кустистые лишайники, за ними — листоватые, последними — накипные. На ос­новании этих закономерностей можно количественно оценить чистоту воздуха в конкретном интересующем нас месте [3].

Цель

Изучение загрязнения воздуха улиц г. Гомеля путем использования биоло­гической индикации среды — лихеноиндикации.

Материал и методы исследования

В соответствии с методикой «Лихеноиндикация загрязнения воздуха» на каждом участке для исследования были выбраны в случайном порядке деревья и на высоте 160-175 см. В местах, заселённых лишайниками, очерчивалась палетка 10 X 10 см. При работе с палеткой на каждом стволе измерения произво­дят четыре раза — с четырех сторон света. Подсчет лишайников на каждом участке ствола производят следующим образом. Сначала считают число квадра­тов, в которых лишайники занимают на глаз больше половины площади квадра­та (а), условно приписывая им покрытие, равное 100 %. Затем подсчитывают число квадратов, в которых лишайники занимают менее половины площади квадрата (b), условно приписывая им покрытие, равное 50 %. Общее проективное покрытие в процентах (R) вычисляют по формуле: R = (100 а + 50 b) / С, где С — общее число квадратов палетки (например, при использовании палетки 10 х 10 см с ячейками 1×1 см, С = 100). В результате анализа фиксировались характери­стики каждой группы лишайников [5].

Наблюдение проводилось на пяти объектах г. Гомеля: ул. Лазурная (объект 1), Гомельский дворцово-парковый ансамбль (объект 2), проспект Победы (объект 3), ул. Крестьянская (объект 4), ул. Барыкина (объект 5). Определено морфологиче­ское разнообразие лишайников.

Изучена диаграмма загрязнений улицы Барыкина, филиала Гомельоблгидромет [4].

Проведены анализ и обобщение научно-методической литературы.

Результаты исследования и их обсуждение

При изучении объекта 1 было исследовано около 500 деревьев на наличие ли­шайников. Накипных лишайников было более чем на 350 деревьях, чуть менее листоватых (200 деревьев), наименьшее количество кустистых лишайников (100 де­ревьев). В районе этой улицы находятся такие объекты как автомойка и автомо­бильная заправочная станция. Лишайники занимали 45 % поверхности деревьев.

При изучении объекта 2 было изучено около 500 деревьев. Замечены кусти­стые лишайники (150 деревьев), ещё большее количество листоватых (200 дере­вьев). Накипные лишайники встречались на каждом дереве. Парк находится вдали от автомагистралей, рядом лесополоса и река Сож. Лишайники на дан­ном объекте занимали 65 % поверхности деревьев.

При изучении объекта 3 было исследовано около 550 деревьев. На 200 де­ревьях были замечены накипные лишайники, на 60 — листоватые, на 20 — ку­стистые. Лишайники занимали 40 % поверхности деревьев.

На объекте 4 было изучено около 300 деревьев. Было обнаружено малое ко­личество накипных лишайников (<50 деревьев). Кустистые и листоватые ли­шайники не обнаружены. Лишайники занимали 25 % поверхности деревьев.

На объекте 5 было исследовано около 4 км данной улицы и около 450 дере­вьев. Было замечено очень малое количество накипных лишайников (<100 де­ревьев). Листоватые и кустистые лишайники не были обнаружены. В районе этой улицы находятся ТЭЦ (Теплоэлектроцентраль), шиномонтажная станция, на улице интенсивное движение транспорта как городского, так и рейсового. Лишайники занимали 15 % поверхности деревьев.

По данным сайта Гомельоблгидромет концентрация СО₂ на улице Барыки­на варьируется в зависимости от погодных условий и количества проезжаемого транспорта. Концентрация СО₂ превышает норму (среднесуточная норма ПДКсс = 3,0 мг/м³) только в том случае, когда погодные условия не могут воз­местить ущерб, нанесенный транспортом. В 2019 г. таких дней было 15. Рас­четная максимальная концентрация СО₂ с вероятностью её превышения 0,1 % для района ул. Барыкина составила 3,1 ПДК.

Результаты встречаемости морфологического разнообразия лишайников представлены в таблице 1.

Таблица 1 — Встречаемость морфологических групп лишайников на участках исследования

Также было проведено детальное исследование лишайников для каждого объекта. Дана оценка встречаемости и покрытия по 5-балльной шкале:

• очень редко (менее 5 %) — 1 балл;
• редко (5-20 %) — 2 балла;
• редко (20-40 %) — 3 балла;
• часто (40-60 %) — 4 балла;
• очень часто (60-100 %) — 5 баллов.

Используя методику степени загрязнения воздуха в зависимости от морфо­логической группы и плотности размещения лишайников нами установлена степень загрязнения воздуха на исследуемых объектах:

• объект 1-4 балла;
• объект 2-5 баллов;
• объект 3-3 балла;
• объект 4-3 балла;
• объект 5-2 балла.

Выводы

Наиболее чистый воздух по данным лихеноиндикации является объект №2 — Гомельский дворцово-парковый ансамбль. Здесь встречаются все три группы лишайников: накипные, листоватые и кустистые. Лишайники на данном объ­екте занимали 65 % поверхности деревьев. Это можно объяснить тем, данная территории находится вдали от автомагистралей, большое разнообразие флоры, а также протекает река Сож. Относительная чистота атмосферы на данной площадке составила 1,6 ПДК.

По частоте встречаемости минимальное количество лишайников наблюда­ется на объекте № 5 — улица Барыкина, так как в районе этой улицы находят­ся ТЭЦ, шиномонтажная станция, а также по данной улице интенсивное дви­жение транспорта как городского, так и рейсового. Относительная частота ат­мосферы на данной площадке составила 3,1 ПДК.

Таким образом, чем больше индустриализована улица, тем более загрязнен воздух, тем меньше встречается на данном объекте лишайников, тем меньшую площадь на стволах деревьев они покрывают.

Литература

1. Давлетова, А. Ш. Лихеноиндикация качества воздуха в Ишпмбайском заказнике республики Башкорто­стан / А. Ш. Давлетова // Фундаментальная математика н ее приложения в естествознании. — 2016. — С. 385.
2. Чеблоков, С. В. Экологический мониторинг Ильменского заповедника методом лпхеноиндикации / С. В. Чеблоков, Д. Е. Чуяшенко // Экология Южной Сибири и сопредельных территорий. — 2015. — С. 125-126.
3. Скударнова, В. О. Лпхенопндпкацпя загрязнения и воздуха / В. О. Скударнова, И. Н. Майорова. // Рос­сия молодая: сб. матер. IX Всерос. науч.-практ. конф, молодых ученых с междунар, участием. — 2017. — С. 147-150.
4. Филиал «Гомельоблгпдромет» [Электронньш ресурс]. — Режим доступа: https://gomel.belgidromet.by/. — Дата доступа: 24.02.2021.
5. Чеснокова, С. М. Лпхенопндпкацпя загряненпя окружающей среды: практикум / С. М. Чеснокова. — Владимир, 1999.

Авторы: П.А. Кислякова, А.И. Лащенко
Источник: Проблемы и перспективы развития современной медицины: сб. науч. ст. XII Респ. науч.-практ. конф. с междунар. участием студентов и молодых ученых, Гомель, 6-7 мая 2021 г.: в 9 т. / Гомел. гос. мед. ун-т; редкол.: И. О. Стома [и др.]. – Гомель: ГомГМУ, 2021. – Т. 9. – С. 45–47.