Среди экологических проблем проблема загрязнения атмосферного воздуха является одной из самых важных. Основным источником загрязнения воздуха населенных мест вне городов, являются выбросы автотранспорта. Автомобиль является источником поступления в атмосферу паров бензина, оксида углерода, оксида азота, двуокиси серы, взвесей. Особенно актуальна проблема загрязнения атмосферы для территорий, входящих в состав ООПТ, в частности, национальных парков.
С одной стороны, поступление загрязняющих веществ в воздух сказывается на представителях флоры и фауны на охраняемых территориях. С другой стороны, на территориях национальных парков все активнее развивается экологический туризм. Люди приезжают в национальные парки для отдыха и оздоровления и ожидают найти здесь чистые воду и воздух. При этом перемещаются они к местам отдыха на автомобилях, что может заметно увеличивать выброс вредных веществ в летнее время.
Оценка качества воздуха может проводиться традиционными физико-химическими методами. Но при невысоких концентрациях загрязнителей в воздухе кажется, результаты, полученные такими методами, при не высоких концентрациях загрязнителей может вызвать у местного населения и администрации населенных мест ложную успокоенность. И здесь могут помочь методы биологического мониторинга. Биоиндикация — это комплексная оценка интенсивности и последствий длительного загрязнения окружающей среды или др. воздействия на нее по наличию индикаторных организмов, таксономическому составу биоценозов, по нарушениям в функционировании сообщества либо по др. отклонениям в нормальном развитии организмов. Соответственно, живые организмы, по наличию, состоянию и поведению которых можно судить об изменении в окружающей среде, называются биоиндикаторами. Часто в качестве биоиндикаторов используются растения. Наименее устойчивыми к газовому и пылевому загрязнениям атмосферы, традиционно, считаются сосна и ель. Фитоиндикация является основным компонентом биологического мониторинга, проводимого в целях разработки мероприятий по рациональному природопользованию и охране природы.
Методы биоиндикации и биотестирования имеют ряд существенных преимуществ перед прочими методами:
- Измерение физических и химических параметров загрязнения природной среды более сложны по сравнению с методами биологического мониторинга.
- В окружающей среде нередко есть несколько токсичных компонентов.
- Биологические индикаторы чувствительны часто даже к незначительным загрязнениям.
Из-за газообмена растений, который значительно превышает газообмен человека. От загрязнения атмосферы больше страдают растения. Поэтому растения более подходят для выявления изменений в составе воздуха. Традиционно для решения этих задач используют анализ состояния хвойных растений. Информативными по техногенному загрязнению являются морфологические и анатомические изменения и продолжительность жизни хвои сосны и ели. В незагрязненных лесах основная масса хвои сосны здорова, не имеет повреждений и только малая часть хвоинок имеет светло-зеленые пятна и некротические точки микроскопических размеров, равномерно рассеянные по всей поверхности. В основном рассматривается несколько групп по степени повреждения и эти данные сопоставляются с данными, полученными иными методами. Таким образом совмещая физико-химические методы с методами фитоиндикации можно получить более объективную оценку качества воздушной среды, чем каждой группой методов в отдельности.
Наши исследования проводились в июле 2017г. На территории национального парка «Валдайский». Пробы отбирались ежедневно на двух площадках. Площадка № 1 находилась в заповедной части национального парка с минимальной степенью антропогенного загрязнения. Площадка № 2 находилась в районе села Никольское вблизи автотрассы и съездов к турбазам и туристическим стоянкам на берегу оз. Вельё. На каждом из двух участках были выбраны по 10 молодых деревьев, произрастающих на открытой местности. С каждого дерева отбирались по 100 хвоинок. С каждого дерева отбирались по 100 хвоинок. Хвоя отбиралась с нескольких боковых побегов в средней части кроны деревьев в 15–20 летнем возрасте, брались хвоинки второго и третьего года жизни.
Для оценки повреждения хвои используется традиционная методика М. Андреева. Анализ хвои проводится по площади повреждения: хлорозы, некрозы по внешнему виду точки, пятна их количеству и интенсивности.
Учитывались следующие степени повреждения:
- Повреждения хвои;
- Усыхание хвои;
Классы повреждения хвои:
1 — Хвоя без пятен;
2 — Небольшое число мелких пятен;
3 — Большое число желтых и черных пятен.
Классы усыхания хвои:
1 — Отсутствие сухих участков;
2 — Сухой кончик на 2–5 мм;
3 — Усохла треть хвоинки;
4 — Усохло более половины длины;
5 — Хвоя желтая и суха
Определив класс повреждения и продолжительность жизни хвои, можно оценить класс загрязненности воздуха:
I- идеально чистый воздух,
II- чистый,
III- относительно чистый («норма»),
IV- заметно загрязненный («тревога»),
V- грязный («опасно»),
VI- очень грязный («вредно»).
Такой анализ хвои дает возможность оценить жизненное благополучие растений-индикаторов и судить о степени загрязнения атмосферы на исследуемом участке.
В дополнение к данным, полученным методом биоиндикации, были проведены физико-химические исследования при помощи индикаторных трубок GASTEC, которые широко используются для количественного экспресс-анализа загрязненности воздуха по ГОСТ 12.1.014–84. ГОСТ Р 51712–2001 и насоса-пробоотборника GV-100S. Для анализа данных использовались среднесуточные предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в воздухе населенных мест, приведенные в РД 52.04.186–89.
Результаты исследований атмосферного воздуха приведены в таблицах 1–4.
Как видно из таблицы 1, концентрации загрязнителей в воздухе не велики на обеих площадках, однако, на площадке вблизи дороги показатели чуть выше. В таблицах 2, 3 и 4 приведены результаты повреждения хвои.
Таблица 1
Концентрация загрязняющих веществ в воздухе на участках № 1 и № 2 Никольского лесничества на территории национального парка «Валдайский»
№ п/п |
Вещество |
Концентрация, полученная при измерении (доли ПДК) на площадке 1 |
Концентрация, полученная при измерении (доли ПДК) на площадке 2 |
|
Азота диоксид |
Менее 0,1 |
0,3 |
|
Азота оксид |
Менее 0,1 |
0,2 |
|
Бензин (в пересчете на углерод) |
Менее 0,1 |
0,2 |
|
Серы диоксид |
Менее 0,1 |
0,1 |
|
Оксид углерода |
Менее 0,1 |
0,1 |
|
Взвешенные вещества |
Менее 0,1 |
0,2 |
Таблица 2
Распределение хвоинок по классам поражения в % от общего числа подверженной данному типу поражения хвои
Классы повреждения хвои: |
Ель уч.№ 1 |
Ель уч.№ 2 |
Сосна уч.№ 1 |
Сосна уч.№ |
Классы повреждения хвои по пятнам |
||||
Небольшое число мелких пятен; |
100 |
91 |
99 |
87 |
Большое число желтых и черных пятен. |
0 |
9 |
1 |
13 |
Классы усыхания хвои |
||||
Сухой кончик на 2–5 мм; |
96 |
91 |
93 |
85 |
Усохла треть хвоинки; |
4 |
6 |
6 |
11 |
Усохло более половины длины; |
0 |
2 |
1 |
3 |
Хвоя желтая и суха |
0 |
1 |
0 |
1 |
Анализируя приведенные данные, можно констатировать, что большая часть поврежденной хвои и сосны и ели относятся к 2 классу повреждения, что указывает на незначительную степень загрязнения на исследуемой территории. Хвоинки сосны на участке рядом с автострадой повреждены сильнее, чем хвоинки ели.
Таблица 3
Состояние хвои ели в расчете на 1000 хвоинок в %
Повреждения |
Ель |
|
на площадке 1в % |
на площадке 2 в % |
|
Неповреждённые |
90 |
86 |
С пятнами |
3 |
5 |
С усыханием |
7 |
9 |
Оценка качества воздуха |
1 |
2 |
Таблица 4
Состояние хвои сосны обыкновенной в расчете на 1000 хвоинок в %
Повреждения |
Сосна |
|
на площадке 1 в % |
на площадке 2 в % |
|
Неповреждённые |
96 |
71 |
С пятнами |
0 |
12 |
С усыханием |
4 |
15 |
Оценка качества воздуха |
1 |
2 |
Данные индикационных исследований показали, и ель и сосна достаточно чувствительны к загрязнениям, однако сосна оказалась несколько более чувствительной. По результатам фитоиндикации по степени загрязненности площадка № 1 может быть отнесена к классу I, а площадка № 2 к классу загрязненности II. На обоих участках качество воздуха является удовлетворительным, хотя на участке 2 отмечается антропогенное воздействие со стороны транспортной магистрали и проходящего по ней автотранспорта. Увеличение количества автотранспорта, проходящего по территории ООПТ может привести к заметному ухудшению качества воздушной среды. Данные индикационных исследований показали, и ель и сосна достаточно чувствительны к загрязнениям, однако сосна оказалась несколько более чувствительной. Сосна является доминирующим видом в исследуемых фитоценозах. Если загрязнение будет продолжаться на том же уровне или увеличиваться, то со временем численность популяции сосны может сократится, а структура фитоценоза измениться. Эти процессы крайне не желательны на ООПТ, особенно если они носят статус биосферных резерватов.
Литература:
- Алексеев С. В., Груздева Н. В., Муравьев А. Г., Гущина Э. В.
- Практикум по экологии: Учебное пособие / Под ред. С. В. Алексеева. — М.: АО МДС, 1996. — 192 с.
- Биоиндикация загрязнений наземных экосистем / Под редакцией Р.Шуберта. Пер.с нем. — М.: Мир, 1988. — 102 с.
- Буйволов Ю. А., Боголюбов А. С. «Методика оценки жизненного состояния леса по сосне», М., «Экосистема», 1998 г.
- Экологический мониторинг. Учебное пособие под редакцией Т. Я. Ашихминой. М.: Академический Проспект, 2005, — 416 с.