Исследовательская работа "Влияние загрязненности воздуха на токсичность почв в пределах мкр.Мелькомбинат"

МАОУ «Средняя общеобразовательная школа № 12

им. Героя Советского Союза Ж.Е. Тулаева»

 г. Улан-Удэ

Влияние загрязнённости воздуха на токсичность почв

в пределах микрорайона Мелькомбинат

Авторы: Назимова Маргарита Дмитриевна

 Чернигова Наталья Вячеславовна

5 класс

Руководитель: Иванова Елена Владимировна,

 учитель биологии и географии

Улан-Удэ, 2017

Содержание

Введение	3
Методика исследования	4
Результаты исследования	5
Заключение	8
Литература	9
Приложения

Введение

Сегодня столица республики приближается к таким городам, как Улан-Батор и Санкт-Петербург, где давно сложилась неблагоприятная экологическая обстановка.

По результатам исследований специалистов Санкт-Петербургского института прикладной экологии и гигиены (ИПЭГ), экологическая ситуация в Улан-Удэ остается неблагоприятной В ходе исследований, которые длились около двух лет, были проведены работы по созданию общегородского сводного тома «Охрана атмосферы и предельно допустимые выбросы» и компьютерного банка данных по мониторингу и охране атмосферного воздуха в столице республики.

На основании полученной информации был создан компьютерный банк данных Улан-Удэ, который состоит из 3467 промышленных источников загрязнения атмосферы, 717 машин, более чем 20 тысяч автономных источников теплоснабжения. От них в атмосферу поступает 209 видов вредных веществ [6].

Город Улан-Удэ занял 50-е место среди городов-лидеров по количеству легковых автомобилей. Автопарк столицы республики насчитывает 92,3 тысячи машин, 73,3 % из которых иностранной марки (на 1 января 2015 года) [5].

Специалисты установили, что один легковой автомобиль ежегодно поглощает из атмосферы в среднем более 4 тонн  кислорода, выбрасывая с отработанными газами примерно 800 килограммов оксида углерода, около 40 килограммов окислов азота и почти 200 кг различных углеродов. Если помножить эти цифры на 800 млн. ед. мирового потока автомобилей, можно представить себе степень угрозы, таящейся в чрезмерной автомобилизации.

По автотранспорту в нашем городе обнаружено превышение диоксида азота. Проблема - в самом расположении города. Улан-Удэ находится в неблагоприятных с точки зрения загрязнения атмосферного воздуха климатических условиях. Примеси не рассеиваются, а скапливаются [5].

В экологическом мониторинге используют различные методы исследования. Возможности использования живых организмов в качестве показателей определенных природных условий писали  ещё ученые древнего Рима и Греции. В трудах М.В. Ломоносова и А.Н. Радищева есть упоминание о растениях-указателях особенностей почв, горных пород, подземных вод.

            По современным представлениям биоиндикаторы – организмы, присутствие, количество или особенности развития которых, служат показателями естественных процессов, условий или антропогенных изменений среды обитания.  Биоиндикация – метод, который позволяет судить о состоянии окружающей среды [1].

Наша школа располагается в районе Мелькомбинат, мы решили изучить токсичность почвы. Обозначили 7 мест и взяли там почву.

Почва – один из главных объектов окружающей среды, центральное связующее звено между биотическим и абиотическим компонентами биосферы. Повсеместно идущая деградация почв выступает в качестве одной из главных причин снижения продуктивности сельскохозяйственных угодий и неблагоприятно влияет на состояние природных экосистем.

Негативные изменения в почвах длительно накапливаются с годами, а загрязняющие вещества задерживаются почвенными структурами надолго (десятки лет!).

Объект исследования: почвы микрорайона Мелькомбинат

Предмет: влияние автотранспорта на токсичность почв в пределах микрорайона Мелькомбинат.

Гипотеза: токсичные вещества, выделяемые автотранспортом, накапливаются в почве.

Цель:  изучить влияние автотранспорта на токсичность почв в пределах микрорайона Мелькомбинат.

Задачи исследования:   

1.      Изучить литературу;

2.      Дать характеристику автотранспорта г. Улан-Удэ;

3.      Изучить влияние автотранспорта на токсичность почвы методом биоиндикации.

Методика исследования

Улан-Удэ -  город республиканского подчинения в России, столица Республики Бурятия. Образует городской округ город Улан-Удэ.

Крупный культурный, научный, промышленный центр Восточной Сибири.
Население — 430 550 человек (2016) [7].

Автомобильный парк на начало 2008 г. насчитывал больше 11тыс. единиц. А на данный момент увеличился до 92 тыс. единиц. При суммарном годовом объеме выбросов от стационарных и передвижных источников загрязнения, равном 13301 тонн, доля автотранспорта составила 11440 тонн или 92,3%. Это приводит к тому, что на отдельных магистралях поселка в часы пик содержание вредных веществ в воздухе превосходит допустимые концентрации в 10 и более раз. Затем эти вещества оседают на почву и накапливаются в ней.

Методы:

1.      Реферативно-аналитический – анализ литературы;

2.      Методика определения токсичности почв:

Навеску почвы в количестве 20-60 г помешают в чашку Петри (опыт проводят нестерильно). Почву увлажняют водой до состояния густой пасты и тщательно размазывают по чашке Петри металлическим шпателем до получения ровной поверхности. На поверхности пластинки раскладывают от 10 до 50 семян испытуемого растения (в зависимости от размера семян), предварительно замоченных   в водопроводной воде в течение суток. Контрольные семена замачивают в воде и раскладывают на увлажненной вате, покрытой фильтровальной бумагой. Семена проращивают 5-7 дней при температуре 25 °C и каждый день почву увлажнять равным объемом водопроводной воды. Через каждые сутки отмечать количество проросших семян.

Степень токсичности почвы определяют по разнице ряда показателей в опыте и контроле.

Для всесторонней оценки степени токсичности почвы следует определять: показатели прорастания семян (всхожесть, энергия прорастания, дружность прорастания, скорость прорастания) и показатели интенсивности начального роста. В своем исследовании мы взяли только показатели прорастания семян.

Показатели прорастания:

Всхожесть – число проросших семян, выраженное в % от общего количества семян, взятых для проращивания.

Энергия прорастания – число семян проросших семян за первые 3-е суток, выраженное в % от общего количества  семян, взятых для проращивания.

Дружность прорастания – средний процент семян, проросших за 1 день прорастания:

          Д=П/А

Где: Д ­­– дружность прорастания; П – полная всхожесть; А – число дней прорастания.

Скорость прорастания – сумма средних чисел семян, прорастающих ежедневно:

        С = а + б/2 + в/3 + г/4 ….

Где: С скорость прорастания: а – число семян, проросших за 1-е сутки; б – число семян, проросших 3-е сутки; г – число семян, проросшие за 4-е сутки и т.д.

Токсичными считают почвы, вызывающие угнетение прорастания семян на 20-30 % и более (Биоиндикация загрязнения наземных экосистем, 1988).

Результаты исследования

Под токсичностью почвы принято понимание снижение показателей, снимаемых с тест – объекта на исследуемой почве, по сравнению с контролем. Токсические свойства почвы обусловлены накоплением в ней вредных для живых организмов веществ, будь то сложные органические соединения (например, образуемые микрофлорой фитотоксины), либо простые неорганические вещества (например, тяжелые металлы).

В качестве с тест – объекта в зависимости от методики определения токсичности могут использоваться различные живые организмы: микроводоросли, планктонные рачки, высшие растения. Хорошие результаты дает использование семена растений. В качестве используемых семян можно брать семена различных растений. Лучшие результаты дают мелкие семена, обладающие не большим запасом питательных веществ и, следовательно, более подтвержденные влиянию внешней среды: кресс – салат, редис, горчица, пшеница. Желательно также использовать семена тех культур, которые возделываются на изучаемых почвах.

            Чем же привлекательны биологические индикаторы для исследования? В чем состоит актуальность биоиндикации окружающей среды? Таких причин несколько. Главная – реакция живого организма позволяет оценить антропогенное воздействие на среду обитания в показателях, имеющих биологический смысл, а за частую и таких, которые можно перенести на человека.

            Физические факторы или химические соединения, воздействуя на среду, иногда очень сильно модифицируются факторами живой и неживой природы; их окончательное влияние не всегда легко предвидеть. А биоиндикаторы дают точную, интегральную картину, которая учитывает и те «сбросы» загрязнителей, которые могла пропустить, просмотреть контрольная служба, время от времени производящая замеры параметров среды. («Биоиндикация наземных экосистем», 1988).

Требования:

1.      Относительная быстрота проведения.

2.      Получение достаточно точных и воспроизводимых результатов.

3.      Присутствие объектов, применяемых в целях биоиндикации, по возможности в большом количестве и с однородными свойствами.

4.      Диапазон погрешности по сравнению с другими методами тестирования должен быть не более 20%.

В своем исследовании как тест-объект мы выбрали редис по 50 семян.

Редис – это однолетнее овощное растение, обладающее повышенной чувствительностью к загрязнению почвы тяжёлыми металлами, а также к загрязнению воздуха выбросами автотранспорта. Этот биоиндикатор отличается быстрым прорастанием семян и почти стопроцентной всхожестью, которая заметно уменьшается в присутствии загрязнителей. (Сезонные работы в овощеводстве, 1999)

Степень токсичности почвы определяют по разнице ряда показателей в опыте и контроле, поэтому заложили контроль - 1) контроль – семена на вате. Для проведения исследования мы взяли почву в семи местах: 2) Остановка «Жили-Были» 3) Двор школы№ 12 4) Конечная остановка трамвая № 4 5) На против входа на рынок «Крестьянский» 6) Двор дома № 136 7) перекресток улиц Кольцова – Тулаева 8) Двор дома № 148.

Таблица 1. Результаты эксперимента.  Показатели прорастания семян.

Численность проростков	Контроль	Ост. «Жили-Были»	Школа 12	Конеч. ост. тр. № 4	рынок	Двор д.136	Перекресток Кольцова-Тулаева	Двор д.148
1 день	10	4	1	0	0	0	0	8
2 день	23	24	11	17	15	9	2	27
3 день	32	26	22	23	18	30	6	29
4 день	37	27	30	32	21	32	23	34
5 день	43	29	31	34	22	39	38	38
6 день	47	30	34	35	27	40	38	45
Всхожесть	94%	60	68	70		80	76	90
					54
Энергия прорастания	64%	52	44	46	36	60		58
							12
Дружность (семян/сутки)	8	5	5,6	5,8		6,6	6,3	7,5
					4,5

Из таблицы № 1 и по диаграммам в приложении 3 можно увидеть полученные результаты:

- По всхожести самые высокие показатели 90% и 80% во дворах домов 148 и 136, самый низкий показатель – 54 % напротив входа на рынок «Крестьянский» (Приложение 3).

- По энергии прорастания – 60 % и 58 % опять во дворах домов 136 и 148, самый низкий показатель – 12 % на перекрестке улиц Кольцова и Тулаева (Приложение 3).

- Дружность прорастания 7,5 во дворе дома 148, минимальный показатель – 4,5 напротив входа на рынок «Крестьянский» (Приложение 3).

Заключение

Степень токсичности почвы определяют по разнице ряда показателей в опыте и контроле. Для всесторонней оценки степени токсичности почвы следует определять: показатели прорастания семян (всхожесть, энергия прорастания, дружность прорастания, скорость прорастания) и показатели интенсивности начального роста. В своем исследовании мы взяли только показатели прорастания семян.

По всхожести самые высокие показатели 90% и 80% во дворах домов 148  и 136, самый низкий показатель – 54 % напротив входа на рынок «Крестьянский».

По энергии прорастания – 60 % и 58 % опять во дворах домов 136 и 148, самый низкий показатель – 12 % на перекрестке улиц Кольцова и Тулаева.

Дружность прорастания 7,5 во дворе дома 148, минимальный показатель – 4,5 напротив входа на рынок «Крестьянский».

Токсичными считают почвы, вызывающие угнетение прорастания семян на 20-30 % и более.

В общем можно сделать такой вывод, в пределах города на почву оказывается огромное отрицательное влияние. В основном более токсичные почвы близ дорог, крупных перекрестках. Малотоксичная и нетоксичная почва внутри многоэтажных домов.

Литература

   1.  Биоиндикация загрязнения наземных экосистем – М., Мир, 1988.

2. Бондарук  М.М. Дополнительные материалы к урокам по биологии.- Волгоград; Издательство «Учитель», 2007.
3. Мухин В. Д. Хозяйство; овощеводство – М.; Издательство Эксмо-Пресс, Издательство Лик пресс, 2000.
4. Пантиелев Я.Х. Сезонные работы в овощеводстве-М.: Агропромиздат, 1999.
5. Улан-Удэ занял 50-е место среди городов-лидеров по количеству легковых автомобилей /http://www.baikal-media.ru/news/transport/292121/
6.  По уровню загрязнения воздуха Улан-Удэ догнал Улан-Батор и Санкт-Петербург / http://www.infpol.ru/news/society/56327-po-urovnyu-zagryazneniya-vozdukha-ulan-ude-dognal-ulan-bator-i-sankt-peterburg/
7. Улан-Удэ / https://ru.wikipedia.org

Приложение 1.

Карта-схема микрорайона исследования и места сбора почв

Приложение 2.

Проведение исследования

Рис. Подготовка Почвы	Рис. 2. Подготовка семян редиса
Рис.3. Первый день	Рис. Шестой день
Рис. Подсчет проростков	Рис. 6. Подсчет проростков

Приложение 3.

Всхожесть семян, Энергия прорастания семян, Дружность прорастания семян

Энергия прорастания (%)

Приложение 3 (продолжение)

Дружность прорастания