Большая роль в загрязнении атмосферы отводится биологическим загрязнителям. В результате антропогенного воздействия или каких-либо других факторов, при попадании в среду обитания микроорганизмов, нехарактерных для нее, происходит биологическое загрязнение атмосферы. К моменту внедрения чужеродных микроорганизмов в экосистему иммунитет человека не справляется. В результате возникают новые болезни, инфекции, эпидемии. Помимо общих правил вакцинации и соблюдения гигиены людей необходимо прибегать к помощи от природы. Учитывая способность растений очищать воздух от микроорганизмов, изучение влияния зеленых насаждений на микрофлору воздуха является актуальным.
Цель исследования: определить влияние зеленых насаждений на микрофлору воздуха.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- Выбрать участки с зелеными насаждениями для проведения исследования;
- Определить породы деревьев и произвести оценку сомкнутости крон зеленых насаждений выбранных участков;
- Произвести оценку микрофлоры воздуха на выбранных участках в зависимости от количества на них зеленых насаждений и сомкнутости крон деревьев;
- Определить роль зелёных насаждений в очищении атмосферного воздуха.
Предмет исследования: влияние количества зеленых насаждений на микрофлору атмосферного воздуха.
Гипотеза. Предположим, что зеленые насаждения уменьшают количество вредных веществ и микроорганизмов в атмосферном воздухе.
Методы исследования. При проведении исследования использовались следующие методы: сбор, систематизация и обобщение информации из литературных источников о загрязнении атмосферного воздуха в городах и влиянии зеленых насаждений на чистоту воздуха, оценка сомкнутости крон и проективного покрытия древостоя и травянистой растительности, посевы микроорганизмов из воздуха, осмотр, подсчет, измерение и описание колоний микроорганизмов, фотографирование, ведение дневника наблюдений, анализ полученных результатов, формулирование выводов.
Научная новизна. В своей работе мы выявили взаимосвязь количества микроорганизмов в атмосферном воздухе с количеством зеленых насаждений, сомкнутостью крон древостоя и обилием проективного покрытия травянистой растительности.
Практическая значимость. Полученные в ходе исследования результаты могут быть использованы для разработки проектов по озеленению территорий г. Самары с малым количеством деревьев и кустарников.
Проблема загрязнения атмосферного воздуха в городе Самаре
В нашем городе сосредоточены предприятия строительной, нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, электротехнической, металлургической, авиаприборостроительной, энергетической отраслей промышленности, а также развит автомобильный и железнодорожный транспорт, деятельность которых оказывает негативное влияние на состояние атмосферного воздуха.
Атмосферный воздух является одним из основных жизненно важных элементов окружающей нас среды. За сутки человек вдыхает около 12–15 м3 кислорода. Содержащиеся в атмосфере вредные вещества воздействуют на человеческий организм при контакте с поверхностью кожи или слизистой оболочкой. Загрязненный воздух раздражает большей частью дыхательные пути, вызывая бронхит, эмфизему, астму. К раздражителям, вызывающими эти болезни, относятся сернистые и азотистые пары, взвешенные частицы. Наряду с органами дыхания, загрязнители поражают органы зрения и обоняния, слизистую оболочку гортани.
Роль зеленых насаждений в борьбе за чистоту атмосферного воздуха
В системе градостроительных мероприятий, направленных на решение проблемы охраны и улучшения качества окружающей среды в городе, особое место занимают зеленые насаждения, которые обладают комплексом оздоровительных и средозащитных свойств. Одно из них — повышение комфортности микроклимата. Общегородские и внутриквартальные зеленые насаждения являются важным и обязательным элементом города и в санитарно-гигиеническом отношении.
Содержание кислорода в атмосфере сохраняется на уровне 21 % в течение 200 миллионов лет. Основным продуцентом кислорода является Мировой океан, дающий около 70 % кислорода на Земле.
Функции же зеленых насаждений в городах заключаются в другом — очищении атмосферного воздуха от химического загрязнения, их благоприятном воздействии на городской климат и снижении уровня шума.
Зеленые насаждения не только способствуют очищению атмосферного воздуха и снижают скорость ветра, но также регулируют температурно-влажностный режим городской среды и условия инсоляции территории, особенно в летний период.
Среди множества факторов, влияющих на микрофлору воздуха, особое место отводится фитонцидам. Фитонциды — летучие и нелетучие, выделяемые растениями и защищающие их вещества, способные подавлять рост, тормозить развитие вредных болезнетворных бактерий, микроорганизмов и таким образом оздоровлять воздух.
Выбор участков для исследования на них атмосферного воздуха
Участки для изучения атмосферного воздуха подбирали в зависимости от количества произрастающих на них зеленых насаждений. Зеленые насаждения представляли собой деревья и травянистую растительность. Участки отбирали однотипные, площадью около 100 кв.м. Отбор проб производился на участках, представляющих собой территории, не имеющие рядом стоящих высокоэтажных зданий, закрывающих солнце. Покров травянистой растительности на этих участках был полностью сомкнут и достигал в высоту 10–15 см. А также на участке, расположенном во дворе многоэтажных домов, в котором отсутствуют зеленые насаждения. Определение пород лиственных и хвойных деревьев определяли по листьям согласно Определителя деревьев и кустарников.
Исследование загрязненности воздуха (по количеству колоний микроорганизмов)
Для проведения исследования мы подготовили стерильные чашки Петри и приготовили питательную среду. Питательная среда — это однокомпонентный или многокомпонентный субстрат, применяемый для культивирования микроорганизмов. Затем, в заранее подготовленные стерильные чашки Петри налили по 1 столовой ложке питательной среды, закрыли крышки и простерилизовали (Рис.1).
Рис. 1. Подготовка материалов для исследования (фото автора)
После этого чашки пронумеровали и произвели на поверхность питательной среды в них посевы микроскопических частиц воздуха.
Отбор проб производили на участках, где:
Отсутствуют зеленые насаждения на территории площадью 100 кв. м,
Мало зеленых насаждений на территории площадью 100 кв. м,
Много лиственных деревьев на территории площадью 100 кв. м,
Много хвойных деревьев на территории площадью 100 кв. м,
К. Контрольный образец на чистоту среды и лабораторной посуды.
Посев в каждую из чашек производился в безветренную погоду в одинаковых условиях, а именно: заранее подготовленные стерильные чашки Петри со стерильной питательной средой оставляли открытыми в течение 10 минут на участках территорий с разным количеством зеленых насаждений. Все исследуемые территории находились на расстоянии не менее 10 -15 м от оживленных автотрасс.
Для подтверждения стерильности питательной среды одну чашку оставили без посевов и маркировали «К», то есть контроль чистоты среды.
Когда во все чашки Петри были произведены посевы микроорганизмов, их вместе с контрольным образцом вверх дном поместили в термостат, где они выдерживались при температуре 27,5 градусов в течение 4 дней. По истечении 4 дней извлекли чашки Петри с посевами из термостата и произвели анализ полученных результатов.
По истечении 4 дней извлекли чашки Петри с посевами из термостата и произвели анализ полученных результатов. При осмотре в чашке «К» никаких колоний микроорганизмов не образовалось, то есть питательная среда была подготовлена нами правильно и осталась стерильной на всем протяжении проведения эксперимента. Во всех остальных чашках визуально определены колонии микроорганизмов, которые распределились неравномерно (Рис 2).
Рис. 2. Чашки Петри с колониями микроорганизмов (фото автора)
На следующем этапе мы провели детальный анализ выросших колоний в каждой чашке с использованием специального прибора счетчика колоний микроорганизмов, в трехкратной повторности. А затем составили таблицу 1, в которой фиксировали номер чашки, количество колоний микроорганизмов, размер колоний, их цвет и форму.
Таблица 1
Подсчет и описание колоний микроорганизмов
|
Номер чашки |
Характеристика исследуемого участка по количеству зеленых насаждений |
Количество колоний (ед.) (среднее) |
Цвет колоний |
Размер колоний (средний), мм |
Форма колоний |
Оптические свойства |
|
К |
- |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
Отсутствие зеленых насаждений |
69 |
Желтый, коричневый, черный, молочный |
5–42 |
Округлая, точечная, амебовидная |
Матовая, шероховатая |
|
2 |
Единичные зеленые насаждения |
58 |
Св. коричневый, молочный, желтый |
3–26 |
Округлая точечная |
Полупрозрачная, матовая |
|
3 |
Обильно произрастающие лиственные деревья |
4 |
Молочный, белый |
3–12 |
Округлая, амебовидная |
Полупрозрачная |
|
4 |
Обильно произрастающие хвойные деревья |
1 |
молочный |
5 |
Округлая |
Матовая, полупрозрачная |
Для большей наглядности своего исследования мы построили диаграмму по результатам количества выросших колоний микроорганизмов на плотной питательной среде в чашках Петри (Рис 3).
Рис. 3
На диаграмме видно, что в контрольной чашке с маркировкой «К» отсутствуют колонии микроорганизмов, что подтверждает стерильность питательной среды и лабораторной посуды. В чашке с посевами воздуха в месте без зеленых насаждений с маркировкой № 1 обнаружено наибольшее количество колоний микроорганизмов (69 шт.), в чашке № 2 (в месте с малым количеством зеленых насаждений) количество колоний на 11 единиц меньше, чем в предыдущей чашке. В местах с большим количеством лиственных насаждений (чашка № 3) обнаружено значительно меньше колоний микроорганизмов — всего 4 единицы. В чашке № 4 с посевами воздуха в местах с большим количеством хвойных насаждений обнаружен наименьший результат — 1 колония.
Учитывая полученные результаты, можно утверждать, что зеленые насаждения влияют на количество микроорганизмов в атмосферном воздухе. Таким образом, цель нашей работы достигнута, поставленные задачи решены. Гипотеза подтвердилась, зеленые насаждения уменьшают количество вредных веществ и микроорганизмов в атмосферном воздухе. Атмосферный воздух чище в тех местах города, где имеется много зеленых насаждений. В местах с большим количеством хвойных насаждений воздух чище, что может быть связано с тем, что хвойные растения выделяют фитонциды и тем самым обеззараживают воздух.
По данным государственного лесного реестра по состоянию на 01.01.2021 общая площадь лесов Самарской области составляет 767,9 тыс. га, в том числе покрытая лесом площадь 689,3 тыс. га, лесистость — 12,8 %, т. е. область малолесная. Лесовосстановление на территории лесного фонда Самарской области проводится в соответствии с Лесным планом Самарской области, утвержденным постановлением Губернатора Самарской области от 19.02.2019 № 17 в рамках федерального проекта «Сохранение лесов» национального проекта «Экология».
Сам я тоже принял участие в посадке зеленых насаждений. В частности, вместе с другими школьниками Самары принимал участие в областной акции «Сад памяти», приуроченной к всенародной акции «Лес победы», посвященной году памяти и славы, где мы высаживали саженцы голубой ели.
Также, несколько лет назад я посадил грецкий орех, сначала в кашпо, а позднее высадил на даче. Сейчас деревцу несколько лет. Оно радует нас своей красотой, очищает атмосферный воздух и дает вкусные и полезные плоды.
Выводы
- По результатам исследования микрофлоры воздуха в зависимости от количества зеленых насаждений выявлено наибольшее количество колоний микроорганизмов в чашке с посевами воздуха в местах отсутствия зеленых насаждений, а наименьшее — в местах с большим количеством хвойных насаждений. Таким образом, увеличение количества зеленых насаждений значительно уменьшает количество микроорганизмов в атмосферном воздухе.
- Зеленые насаждения (хвойные, лиственные деревья и кустарники) хорошо очищают атмосферный воздух от вредных выбросов автомобильного транспорта. Для улучшения экологического состояния в городах необходимо высаживать больше зеленых насаждений, которые препятствуют распространению пыли, газов и микроорганизмов в атмосферном воздухе.
Литература:
- Аникеев В. В., Лукомская К. А. Руководство к практическим занятиям по микробиологии. — М.: Просвещение, 2005.
- Ванин А. И. Определитель деревьев и кустарников. — М: Лесная промышленность, 1967. — 241с.
- Государственный доклад об экологической ситуации в Самарской области за 2020 год. Выпуск 31. — Самара, 2021. — 165 с.
- Зеленая природа города: Учебное пособие для ВУЗов/В. А. Горохов. — издание 2-е дополненное и переработанное.–М.:Архитектура-С, 2005. — 592 с.
- Мягков М. С., Губернский Ю. Д., Конова Л. И., Лицкевич В. К. Город, архитектура, человек и климат. — М.: «Архитектура-С», 2007.
- Полевая практика по геоботанике в средней полосе Европейской России: Метод. пособие /В. В. Неронов; Благотворительный фонд «Центр охраны дикой природы». — М.: Изд-во Центра охраны дикой природы, 2002. — 138
- Экологический бюллетень Самарская область за 2020 год
