Экология практикум М

Первый балл шкалы – условная норма. Значение интегрального показателя асимметрии, соответствующее одному баллу, наблюдается для растений, произрастающих в достаточно благоприятных условиях, где уровень антропогенного загрязнения невысок. Пятый балл – критическое значение, наблюдаемое в крайне неблагоприятных условиях, угнетающих развитие растений.

Задание 4. Биоиндикация загрязнения атмосферного воздуха по состоянию хвои сосны

Хвойные растения также чувствительны к загрязнению среды. Они особенно сильно страдают от сернистого газа. Продолжительность жизни хвои у сосны составляет 3 – 4 года. За это время она накапливает такое количество сернистого газа, которое может существенно превысить пороговые значения.

Под влиянием токсиканта у сосны происходят следующие изменения:

уменьшение продолжительности жизни хвои;

отмирание побегов;

появление некрозов (омертвление тканей);

изреживание кроны;

уменьшение ширины годичных колец.

Хвоепад (листопад) у сосны происходит осенью. Зеленые хвоинки располагаются на прошлогодних и побегах этого года, а желтые на более старых, которым уже более 3 лет. Также у сосны происходит изреживание кроны, появляется много сухих веток, покрытых редкой короткой хвоей. Сернистый газ поглощается растением через устьица, растворяется в жидкой фазе клеток (цитоплазме) и вызывает отравление живых тканей (рисунок 3.1).

Скорость поступления фитотоксиканта сильно зависит от влажности воздуха и насыщенности листьев водой. Увлажненные хвоинки поглощают сернистый газ в несколько раз больше, чем сухие. Растение интенсивно накапливает в тканях серу. Молодые хвоинки (молодые деревья) активнее поглощают сернистый газ, чем старые. Поэтому возраст сосновой хвои указывает на степень загрязнения. При концентрации сернистого газа 1:1000000 хвоя сосны опадает, фотосинтез полностью прекращается.

Некрозы – это омертвение в живом организме отдельных органов, их частей, тканей или клеток. Некрозы обычно появляются весной, сразу после образования хвои, а затем увеличиваются незначительно. Некротические реакции у деревьев, находящихся на продуваемых местах, выражены сильнее, чем в случае густого насаждения.

Различают следующие виды некрозов:

краевой некроз (по краям хвоинки);

21

срединный некроз;

точечный – отмирание тканей листа в виде пятен, рассыпанных по всей поверхности хвоинки (рисунок 3.2).

Р и с у н о к 3 . 1 – Влияние кислотных дождей на хвойные растения.

Р и с у н о к 3 . 2 – Класс повреждения и усыхания хвои.

22

Изреживание кроны происходит в результате обесхвоенности (дефолиации), когда воздействие загрязняющих веществ (в том числе и сернистый газ) приводит к разрушению верхней части дерева.

Существует удобный способ определения возраста хвои с помощью мутовок (рисунок 3.3).

Р и с у н о к 3 . 3 – Схема определения продолжительности жизни хвои сосны.

Этапы проведения работы:

подготовительный – выбор на территории объектов исследования;

обследование состояния хвои сосен, произрастающих в намеченных точках.

При обследовании повреждений хвои основными параметрами являются некрозы и длина хвоинок. В точке обследования необходимо отобрать молодые деревья примерно одинакового возраста, произрастающие на открытом месте (обочине, опушке леса). Из них отобрать 5 деревьев высотой 1 – 2 метра, отстоящие друг от друга на расстояние 10 – 15 метров. И с каждого дерева взять по 20 хвоинок. При этом объектом обследования является верхушечная часть ствола, хвоинки участка бокового побега предыдущего года (второй сверху мутовки).

Определяется класс повреждения и усыхания по рисунку 3.2 (данные заносятся в таблицы 3.5 и 3.6).

23

Т а б л и ц а 3 . 5 – Определение класса повреждения хвои

Класс повреждения

1

2

3

хвои

Хвоинки с

большим числом

Хвоинки с

черных и желтых

Степень

Хвоинки без пятен

небольшим числом

пятен, некоторые

повреждения

пятен

из них крупные, во

всю ширину

хвоинки

шт

%

шт

%

шт

%

1

2

3

4

5

Т а б л и ц а

3 . 6

– Определение класса усыхания хвои

Класс

1

2

3

4

усыхания хвои

Вся хвоинка

У хвоинки нет

Усох кончик

Усохла треть

желтая или

Степень

хвоинки на 2 –

более

сухих участков

хвоинки

усыхания

5 мм

половины ее

длины сухая

шт

%

шт

%

шт

%

шт

%

1

2

3

4

5

Продолжительность жизни хвои оценивается при обследовании верхушечной части ствола за последние годы: каждая мутовка, считая сверху – это год жизни. Определяется, сколько лет сохраняется хвоя (максимальный возраст хвои), причем, если на самом нижнем из охвоенных участков часть хвоинок опала, то оценивается примерная долю сохранившихся. Таким образом, полный возраст хвои определяется числом участков ствола с полностью сохраненной хвоей плюс доля сохраненной хвои на следующем за ним участке. Данные сводятся в таблицу 3.7.

24

Т а б л и ц а 3 . 7	– Определение продолжительности жизни хвои
№ дерева		Продолжительность жизни
1
2
3
4
5

Т а б л и ц а	3 . 8 – Определение класса загрязнения воздуха
Максимальный	Класс повреждения хвои на побегах 2-го года жизни
возраст хвои	1	2	3
4	I	I – II	III
3	I	II	III – IV
2	II	III	IV
1	–	IV	V – VI

Условные обозначения класса загрязнения воздуха: I – идеально чистый; II – чистый; III – относительно чистый («норма»); IV – загрязненный («тревога»); V – грязный («опасно»); VI – очень грязный («вредно»).

Для сравнения морфологических признаков проводятся измерения хвоинок на побегах при помощи линейки.

Статистический анализ включал в себя расчет средней арифметической, составление вариационных рядов и определение частоты встречаемости каждого класса хвоинок (таблица 3.9).

	Т а б л и ц а		3 . 9 –	Состояние хвои сосны			обыкновенной
произрастающей в районах с разной антропогенной нагрузкой
	Район				Длина хвоинки, см
исследования			max		min		средняя
улица		1
		2
		3
		4
		5

Для сравнения районов между собой необходимо составить для каждого района исследования вариационный ряд. Нужно разбить хвоинки в зависимости от их длины на 7 классов и высчитать частоту встречаемости каждого класса в разных выборках (таблица 3.10).

25

Т а б л и ц а 3 . 1 0			– Частота встречаемости (%) хвои разных
классов длин в районах исследования
Класс	Длина хвои,		Район исследования			Район исследования
	см		штук		%	штук	%
1
2
3
4
5
6
7
	Итого:				100		100

Предполагается, что при благоприятных условиях среды длина хвои будет максимальной. Причем, преобладание хвои 1 и 7 классов свидетельствует об экологическом неблагополучии. И наоборот, преобладание хвои 3 – 4 классов говорит об удовлетворительном состоянии окружающей среды.

Под влиянием специфических экологических условий вблизи источников загрязнения у растений могут изменяться внешний вид (облик), морфологические особенности и анатомическая структура. У хвойных пород уменьшается длина хвои и увеличивается число хвоинок на побеге, рано опадает хвоя старших возрастов, уменьшается ассимиляционная поверхность. Иногда при состоянии экологического неблагополучия появляются некрозы. Цвет повреждений бывает самым разным: красновато-бурым, желто-коричневым, буровато-сизым.

Исследования состояния хвои сосен, произрастающих в районах обследования, показали следующие результаты: улица «____________». Максимальный возраст хвои – ___ лет; ___ % хвоинок – без пятен, на ___

% небольшое число мелких пятен жёлтого цвета, у ___ % много пятен по всей длине, сухих участков на ___ % хвоинках, но ___ % хвоинок – полностью сухие. Класс повреждения хвои – ___ –___. Средние длины хвоинок составили ___ см, преобладают ___ и ___ классы длин хвои (___

– ___ см).

Полученные в ходе исследований результаты размещаются в таблице 3.11.

Т а б л и ц а 3 . 1 1 – Данные обследования состояния хвои сосен

	Район	Класс	Класс	Возраст хвои	Класс
		повреждения			загрязнения
	обследования		усыхания хвои	(год)
		хвои			воздуха
	Улица

26

Вывод включает в себя:

анализ полученных в ходе исследований результатов показал: состояние атмосферного воздуха на исследуемой территории можно оценить ________________________;

высокую степень загрязненности воздуха по сравнению с контрольным районом, можно объяснить влиянием __________________.

Вопросы для самопроверки

1.Перечислите виды веществ, встречающихся в биосфере. Приведите примеры.

2.На какую высоту (глубину) распространились живые организмы в биосфере?

3.Какие геосферы входят в состав биосферы?

4.Перечислите слои атмосферы.

5.В каком слое атмосферы сосредоточена максимальная концентрация озона?

6.Назовите основные способы разрушения почвенного покрова.

7.Каким образом живые организмы приспособились жить в наземно-воздушной, водной, почвенной среде обитания и другом живом организме.

8.В чем различие между понятиями «экологический кризис» и «экологическая катастрофа».

9.При каких условиях биосфера перейдет в стадию развития ноосфера.

27

ТЕМА 4 ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА И СРЕДА ОБИТАНИЯ

Семинарское занятие 4 Изучение среды обитания и влияния ее состояния на организм

человека

Вопросы семинара

1.Среда жизни человека. Качество жизни.

2.Влияние состояния окружающей среды на здоровье человека.

3.Вредное вещество и токсикант, их особенности. Классификация токсикантов. Токсичность и канцерогенность.

4.Устойчивость живого организма к загрязнению.

5.Влияние внешних факторов на здоровье человека.

Основные понятия изучаемой темы

Сущность понятий среда обитания и ее основных компонентов: природная, квазиприродная, артеприродная и социальная среда. Показатели качества жизни: здоровье, уровень образования, занятость и качество трудовой жизни, время и досуг, возможность приобретения товаров и пользования услугами, личная безопасность и правовые органы, социальные возможности и социальная активность. Классификация болезней: наследственные болезни, экопатологии, эндемические заболевания, болезни старения.

Изучение основ токсикологии: ксенобиотики, токсиканты, канцерогены и их классификаций. Виды устойчивости живых систем: инертность, постоянство, упругость. Последствия экологических стрессов на уровне организмов, популяций, экосистем и биосферы.

Влияние внешних факторов на здоровье человека: пыль, шум, ультразвук, вибрация, инфразвук, электромагнитные поля, лазерное излучение, химические вещества, биологические загрязнители.

Задание 1. Комплексная оценка качества атмосферы промышленного предприятия и города

Цель работы: овладение методикой комплексной оценки качества атмосферы промышленного предприятия и города.

Общие положения. В настоящее время известно немало различных подходов и показателей, применяемых для оценки загрязненности атмосферного воздуха. Для оценки степени загрязнения атмосферы средние и максимальные концентрации веществ относят к величине средней (максимальной) концентрации вещества-токсиканта или к санитарно-гигиеническому нормативу, например, к предельнодопустимой концентрации (ПДК).

28

Анализ критериев и моделей, описывающих экологическое состояние воздушной среды, показывает, что существует возможность системного анализа данных по качеству и состоянию воздушной среды. В основе такой системы могут находиться ряд параметров, используемых для характеристики антропогенного воздействия человека на среду.

Одним из основных параметров, характеризующих источники выбросов загрязняющих веществ, является категория опасности предприятия (КОП), которая учитывает суммарную массу выбросов вредных веществ в атмосферу от источника выбросов, приведенную к одному классу опасности. Физический смысл КОП заключается в некотором условном объеме загрязненного воздуха от предприятия, который разбавлен до ПДК и приведен к одной токсичности.

Расчет загрязнения атмосферы выбросами от промышленных предприятий

Категория опасности предприятия (КОП) используется для характеристики изменений качества атмосферы через выбросы, осуществляемые стационарными источниками, с учетом их токсичности.

КОП определяется через массовые характеристики выбросов в атмосферу:

m	m		M i	i
КОП КОВi					(4.1)
				,
i 1	i 1		ПДКi

где m – количество загрязняющих веществ, выбрасываемых предприятием; КОВi – категория опасности i-го вещества, м3/с;

Mi – масса выброса i-ой примеси в атмосферу, г/с;

ПДКi – предельно допустимая среднесуточная концентрация i-го вещества в атмосфере населенного пункта, мг/м3 (таблица 4.1);

i – безразмерная константа, позволяющая соотнести степень вредности i-го вещества с вредностью диоксида серы (таблица 4.2).

Т а б л и ц а 4 . 1 – Предельно допустимые концентрации и класс опасности для используемых загрязнителей

		ПДКм.р.	Класс
Наименование вещества		ПДКс.с.
			опасности
		ОБУВ
1		2	3
Диоксид серы		0,005	3
Диоксид азота		0,04	2
Бенз(а)пирен		1 10-6	1
	29

Продолжение таблицы 4.1

1	2	3
Зола бурого угля	0,3	ОБУВ
Мазутная зола	0,002	2
Оксид азота	0,40	3
Хрома (VI) оксид	0,0015	1
Взвешенные вещества	0,15	3
Оксид углерода	3,00	4
Пыль древесная	0,1	ОБУВ
Ксилол	0,200	3
Железа оксид	0,04	3
Бутиловый спирт	0,100	3
Толуол	0,600	3
Бутилацетат	0,100	4
Пыль неорганическая: 20 – 70% SiO2	0,3	3
Уайт-спирт	1,000	ОБУВ
Марганец и его соединения	0,01	2
Ацетон	0,350	4
Этилацетат	0,1	4
Корунд белый	0,04	ОБУВ
Гидразин-гидрат	0,001	3
2-этоксиканол	1,00	3
Фториды хорошо растворимые	0,03	2
Углерод черный (сажа)	0,15	3
Углеводороды предельные С12 – С19	1,00	4
Сероводород	0,008	2
Этиловый спирт	5,00	4
Керосин	1,2	ОБУВ
Аммиак	0,20	4
Бензин нефтяной	5,00	4
Масло минеральное	0,05	ОБУВ
Меди оксид	0,002	2
Никеля оксид	0,001	2
Серная кислота	0,30	2
Хлористый водород	0,200	2
Свинец и его соединения	0,001	1
Смесь углеводородов предельных С1 – С5	50,00	ОБУВ

Т а б л и ц а 4 . 2 – Значение коэффициента i для разного класса опасности загрязняющих веществ

Класс опасности вещества	1	2	3	4
i	1,7	1,3	1,0	0,9

Значения КОП рассчитывают при условии, когда Мi / ПДКi > 1. При Мi / ПДКi < 1 значения КОП не рассчитываются и

приравниваются к нулю.

30