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.