Екологія/6.Екологічний моніторинг

К.с.г.н., доц. Яковишина Т.Ф., студ. Гончарова К.В., студ. Гуленко К.О.

Державний вищий навчальний заклад

“Придніпровська державна академія будівництва та архітектури”, Україна

Екологічна оцінка забруднення атмосферного повітря жовтневого району м. Дніпропетровська за асиметрією листя берези опушеної Betula pubescens Ehrh.

Підвищення інтенсивності впливу антропогенного навантаження на урбоекосистеми потребує екологічної оцінки усіх її складових, насамперед, атмосферного повітря. Це можуть забезпечити методи біоіндикації, особливо ті, що базуються на морфогенетичному підході, який засновано на внутрішньоіндивідуальній мінливості морфологічних структур, а саме, ступені прояву флуктуаційної асиметрії. Відхилення в білатеральній симетрії може бути показником забруднення атмосферного повітря. Отже основною вимогою методу є наявність у рослин чітко вираженої двосторонньої асиметрії. Стосовно вище зазначеного методу в міському середовищі оптимальними біоіндикаторами будуть виступати деревні рослини, тому що, по-перше, у деревних форм щорічно формується листя, а, по-друге, багато видів має широке розповсюдження й чітко виражені ознаки, отже це дає можливість проводити постійний моніторинг. Принцип дослідження базується на порушені симетрії листової пластинки у деревних форм рослин під впливом антропогенного фактору. Серед біоіндикаторів, які використовують для експрес-оцінки якості атмосферного повітря за флуктуаційною асиметрією, виміряють у берези та тополі першу жилку від основи листа; гостролистого клену – середню жилку бокових пластин праворуч і зліва; мати-й-мачухи – другу жилку від основи черешку; клена американського, яглиці та конюшини повзучої – першу жилку від черешку.

Серед переваг вище зазначених рослин-біоіндикаторів слід зазначити наступні: 1) листя у них формується кожен рік, що дає змогу проводити дослідження щорічно; 2) види мають чітко виражені ознаки, широкий ареал і масове розповсюдження.

Експрес оцінку забруднення атмосферного повітря міста проводили використовуючи як біоіндикатор березу опушену Betula pubescens Ehrh. Згідно методики О.П.Мелехової та О.І.Єгорової (2007) [1] збирали по 10 листків берези опушеної Betula pubescens Ehrh. з 10 дерев, так щоб на кожній дослідній ділянці загальна кількість листків становила 100. Слід зазначити, що береза бородавчата Betula pendula і близький до неї вид береза опушена Betula pubescens Ehrh. здатні схрещуватися між собою і утворювати міжвидові гібриди, які будуть наслідувати ознаки обох видів. Тому треба дуже уважно відбирати дерева з чітко вираженими ознаками виду Betula pubescens Ehrh.

При відборі матеріалу враховували:

Ø належність дерев до одного виду беріз Betula pubescens Ehrh.;

Ø положення листя у кроні (листки збирали з других гилок знизу, передостанні на пагоні);

Ø вік у досліджуємих дерев повинен бути однаковим (вік дерева визначали за допомогою вимірювання діаметра стовбуру;

Ø розмір листя (збирали листя приблизно одного розміру: в ширину не більше 6 см, а по довжині 8 см);

Ø рівень пошкодження листя (усе листя повинне бути без видимих уражень, одного кольору, без плям, неушкоджене комахами);

Ø однорідні умови зростання в кожній досліджуємій зоні.

Весь відібраний матеріал аналізували в лабораторії протягом 1-3 діб. Дослідження листя проводили за параметрами, які наведені на рис. 1.

Рис. 1. Параметри вимірювань листа берези опушеної Betula pubescens Ehrh. для розрахунку флуктуаційної асиметрії:

1 – ширина половинки листа (лист складають навпіл, потім розгинають і по зморшці, що утворилась, проводять виміри; 2 – довжина другої жилки від основи листа; 3 – відстань між основами першої і другої жилок; 4 – відстань між кінцями цих жилок; 5 – кут між головною і другою від основи жилками.

Жилки вимірювали курвіметром або лінійкою з точністю до 1 мм. Потім визначали відсоток асиметрії за даними показниками. Окремо фіксували “загнутість” верхівки листа (рис. 2). Величину флуктуаційної асиметрії оцінювали за допомогою інтегрального показника – величини середньої відмінності.

Рис. 2. Приклади “загнутості” верхівки листа:

1 – не загнута; 2 – загнута вліво; 3 – загнута вправо; 4 – хвіст ластівки

Для цього значення виміру ознаки з лівого та правого боку позначали як X_л та X_п. Для кожного з 10 листків одного дерева визначали відносну відмінність у вимірах кожної з 5-ти ознак з обох сторін листка за формулою:

.

Потім визначали середню відносну відмінність на одну ознаку для кожного окремого листка. Для цього суму відносних відмінностей за кожною з п’яти ознак поділяли на 5, тобто на число виміряних ознак:

.

Нарешті, визначали середню відносну відмінність на одну ознаку для даної вибірки листя, тобто для 10 листків одного дерева, а потім аналогічно для групи з 10 дерев:

.

Цей показник характеризує ступінь асиметрії організму за 5-ти бальною шкалою (О.П.Мелехова та О.І.Єгорова, 2007), у якій 1 бал (до 0,055) – чисте повітря, 2 бали (0,055-0,060) – відносно чисте повітря, 3 бали (0,060-0,065) – забруднене повітря, 4 бали (0,065-0,070) – сильно забруднене повітря, а 5 балів (більше 0,070) – надто сильно забруднене повітря.

Таблиця 1

Ступінь забруднення атмосферного повітря Жовтневого району

Місце відбору проб	Флуктуаційна асиметрія		Характеристика стану атмос-ферного повітря
	середнє значення	бали
Цирк	0,043	1	чисте повітря
Парк Шевченко, Палац студентів	0,051	1	чисте повітря
вул. Стартова, транспортно-економічний коледж	0,063	3	забруднене повітря
Перехрестя бульвару Слави та вул. Набережна Перемога	0,056	2	відносно чисте повітря
вул. Набережна Перемоги, кільце	0,061	3	забруднене повітря

Жовтневий район м. Дніпропетровська є відносно екологічно безпечним, завдяки практично повній відсутності промислових підприємств на його території, тому в чотирьох з шести місцях відбору проб атмосферне повітря можна характеризувати, як чисте (1 бал, коефіцієнт асиметрії < 0,055). Джерелом надходження забруднюючих речовин в атмосферу в нашому випадку здебільшого є викиди автотранспорту. Забруднення атмосферного повітря навколо автодоріг відбувається внаслідок викидів вихлопних газів транспорту при згоранні моторного палива. Вид палива та його якісні характеристики впливають на ступінь повноти згорання, склад відпрацьованих газів, кількість і склад вуглеводнів, які потрапляють до атмосфери за рахунок випаровування. Розглянемо традиційні види палива.

Бензин являє собою суміш рідких вуглеводнів (пептана, гексана, гептана, октана, нонана, декана) з температурою кипіння 20-180 ⁰С, а дизельне паливо – вуглеводнів з довжиною ланцюга від С13 до 25, температура кипіння яких лежить в інтервалі 220-370 ⁰С. Теоретично при згоранні палива в присутності кисню повинні утворюватись лише двоокис вуглероду та вода:

C_nH_2n+2 + O₂ = CO₂ + H₂O,

де n – складає 5-10 для бензину та 13-25 для дизельного палива. В дійсності продуктів згорання у вихлопних газах набагато більше (табл. 2). Причина цього нерівноважні умови горіння палива, присутність в ньому різних домішок (у тому числі органічних похідних азоту та сірки), які зосталися при перегонці нафти, а також додавання як антидетонатора тетраметил- та тетраетил свинцю [2]. Підраховано, що в середньому викид на одну автомашину тетраетил свинцю становить 0,009 г на 1 км пробігу.

Набережна Перемоги – крупна транспортна артерія, яка поєднує з центром житлові масиви Перемога, Придніпровськ через Південний міст, Сокіл через вул. Космічну, тому саме тут спостерігається найвищий коефіцієнт асиметрії. Поблизу вул. Стартової (район транспортно-економічного коледжу) є транспортна розв’язка, а саме: дорога на аеропорт та чотирьох полосне Запорізьке шосе, через яке відбувається виїзд із міста. Отже, коефіцієнт флуктуаційної асиметрії становить 0,063, що відповідає забрудненому атмосферному повітрю.

Таблиця 2

Забруднюючі речовини вихлопних газів автомобілів

Забруднюючі речовини	Викид на одну автомашину, г/км пробігу
СО	32,604
СНх	5,927
Окис азоту	1,852
Окис сірки	0,148
Тетраетил свинцю	0,009
Сажа	0,044
Всього	40,584

Підсумовуючи вище зазначене, слід відмітити, що вихлопні гази автотранспорту можуть спричиняти досить сильне забруднення атмосферного повітря, що підтверджує ситуація, яка склалася в Жовтневому районі м. Дніпропетровська, а проведення екологічної оцінки повітря за асиметрією листя берези опушеної Betula pubescens Ehrh. є досить перспективним напрямком досліджень прикладної екології урбоекосистем.

Література:

1. Мелехова О.П., Егорова Е.И. Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование. – М.: Академия, 2007. – 288 с.

2. Лозановская И. Н., Орлов Д, С., Садовникова Л. К. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении: Учеб. пособие для хим., хим.-технол. и биол. спец. вузов. – М.: Высш. шк. – 1998. – 287 с.