Наукова робота. Оцінка забруднення атмосферного повітря у місті Сокаль методами ліхеноіндикації

Роботу виконала:
Бик Ірина Петрівна,
учениця 9 класу
Сокальського ліцею № 1
імені Олега Романіва

Науковий керівник:
Бик Мирослава Богданівна,
вчитель географії КЗ ЛОР
Сокальської загальноосвітньої
санаторної школи імені Т.Г.Шевченка
лауреат V Всеукраїнського Інтернет-конкурсу
„УЧИТЕЛЬ РОКУ – 2020” за версією
науково-популярного природничого
журналу „КОЛОСОК” у номінації „Географія”

Вступ

Компоненти екосистем міста вивчені науковцями недостатньо, особливо це стосується лишайників. Вивчення лишайників є дуже актуальне, оскільки вони надзвичайно чутливі до найменшого забруднення атмосфери, що призводить до їх якісного і кількісного змінення.

Однією з серйозних проблем нашого міста є забруднення атмосфери. Лишайники мають високу ступінь чутливості до змін концентрації забруднювачів у повітрі, тому є кращим простим об’єктом екологічних досліджень, що не потребує значних витрат. З усіх екологічних груп лишайників найбільшою чутливістю володіють лишайники-епіфіти, які також дуже поширені в урбанізованих містах. Тому актуальним є визначення стану повітря за допомогою ліхеноіндикації.

Темою дослідження є аналіз забрудненості атмосферного повітря міста Сокаль за допомогою одного з біоіндикаційних методів – методом ліхеноіндикації.

Мета і завдання наукової роботи. Мета проведеного дослідження полягала в тому , щоб визначити рівень забрудненості атмосферного повітря в місті Сокаль методом ліхеноіндикації.

Для реалізації цієї мети були поставленіі такі завдання:

  1. Дослідити методи ліхеноіндикацї;
  2. Оцінити екологічний стан атмосфери повітря в м. Сокаль, використовуючи метод ліхеноіндикації;
  3. Побудувати ліхеноіндикаційну оціночну карту території, що вивчалася;
  4. Проаналізувати рівень забруднення атмосферного повітря в м. Сокаль, та виявити джерела забруднення.

Обєктом дослідження є екологічний стан нижнього шару атмосфери у м.Сокаль.

Предметом дослідження є біоіндикаційні методи дослідження навколишнього середовища, зокрема ліхеноіндикаційний, практичні можливості застосування даного методу в нашому місті,  якісний та кількісний аналіз лишайникового покриття дерев та стан забруднення атмосферного повітря м.Сокаль.

Актуальність теми. Чистота атмосферного повітря в приземних його шарах має пряме відношення до здоров’я людей.  Що може бути дорожче від життя і здоров’я. Сокальський район,  і  місто Сокаль,  в тому числі, відносяться до одних з найбільш забруднених регіонів Львівщини,  низька якість повітря негативно впливає на якість життя людей.  В м. Сокаль збільшилася кількість осіб  які хворіють на захворювання дихальних шляхів, почастішали звернення зі скаргами до лікаря ЛОРа.  Цю проблему більшість сокальчан  пов’язує з високим рівнем забрудненості атмосферного повітря.  Даний метод не потребує великих економічних затрат.

Методи дослідження: аналіз літературних та інтернет джерел, маршрутний, аналітичний, описовий, метод ліхеноіндикаційних індексів, статистична обробка отриманих результатів,  метод «палетки»,  картування,  узагальнення й оцінка даних.  При маршрутних дослідженнях нами використовувались порівняльно-описовий і пошуковий методи. А при камеральному – кількісний і якісний аналіз, методики проективного покриття,  методика візуальної оцінки за шкалою Браун-Бланке,  шкалою Х.Х. Траса,  визначення показника відносної чистоти повітря.

Наукова новизна. Новизна дослідження полягає в тому, що до цього часу, не проводилися наукові дослідження з визначення екологічного стану атмосферного повітря міста Сокаль методом ліхеноіндикації. Отже, ми займалися проблемою, яка зовсім не висвітлена у науковій літературі. Практичне значення. Практичне значення наукової роботи полягає в тому, що результати наших досліджень можуть бути використані студентами під час вивчення дисциплін «Біоіндикація», «Охорона атмосферного повітря», «Моніторинг довкілля». Результати досліджень можуть бути використані під час розробки екологічного паспорта міста Сокаль. Структура та обсяг роботи. Науково – дослідна робота складається зі змісту, вступу, розділів, висновків, списку використаних джерел, що містить найменування та додатки.

Розділ 1. Лишайники як біоіндикатори чистоти атмосферного повітря

1.1. Роль атмосфери в житті людини і природи

Значення атмосфери в природних процесах дуже велика. Наявність повітряної оболонки навколо земної кулі визначає тепловий режим планети, захищає від космічних випромінювань і метеоритів. Рух атмосфери впливає на клімат, через нього на ріки та грунти , від яких в свою чергу залежить рослинний і тваринний світ.

Атмосферне повітря є одним з найважливіших компонентів природи. Без повітря людина проживе лише 5- 10 хв., хоча важливим є не лише кількість, але і якість повітря. Атмосферне забруднення негативно впливає на живі організми, що призводить до зменшення чисельності і видового складу рослин і тварин, різноманітних хвороб у людей.

Джерел атмосферного забруднення, які впливають на процеси рівноваги в природі, надзвичайно багато, хоча до основних належить лише два: індустрія та транспорт. Суттєвий рівень забруднення повітря обумовлено, в основному, високими середньорічними концентраціями формальдегіду (Н2СО), фенолу (С6Н5ОН), фтористого водню (НF), бензапірену (С20Н12), аміаку (NH3), завислих речовин.

Державною гідрометеорологічною службою проводиться моніторинг за станом забруднення навколишнього природного середовища на території України. Здійснюються спостереження за забрудненням атмосферного повітря у 53 містах України на 163 стаціонарних, двох маршрутних постах спостережень та двох станціях транскордонного переносу [12].

Найбільш небезпечними забруднювачами є діоксид сірки, оксид азоту та сполуки фтору та азоту. Забруднення повітря діоксином сірки має негативний вплив на здоров’я населення та призводить до виникнення таких захворювань як хронічний та асматичний бронхіт, бронхіальна астма, емфізема легенів. Дуже несприятливо діє на організм оксид вуглецю (чадний газ), погіршується стан тканинного дихання, порушуються функції центрально-нервової та серцево-судинної системи. Дуже небезпечними для людини є сполуки азоту – нітрити та нітрати, що потрапляють у повітря разом з відпрацьованими газами автомобілів і під час внесення мінеральних добрив. Вдихання цих газів є причиною звуження дихальних шляхів, набряку легенів. Довготривале забруднення відбивається і на генетичному апараті людини. Це призводить до зниження народжуваності, народження недоношених дітей, до їх розумової та фізичної відсталості [18].

Рівень смертності від забруднення повітря у світі підвищується. В Україні кожен 918-й мешканець під ризиком смерті від забруднення атмосфери. Аналіз науковцями забруднюючих речовин в атмосферне повітря у Львівській області за 2009-2014 рр. свідчить, що у Сокальському районі одна найбільша питома вага викидів забруднюючих речовин в повітря, після Камянко-Бузького району [6, с.23] [Додаток А].

На території Сокальщини атмосферне повітря забруднене пилом та іншими завислими частинками, оксиду вуглецю, діоксинами сірки та азоту, сірководнем, сірковуглецевими сполуками, фтористим воднем, акреленеїном, фенолами, формальдегідом, аміаком. Переважна більшість речовин є мутагенами виродженої активності [17].

1.2. Поняття ліхеноіндикації

Ліхеноіндикація (від грец. λειχήν – лишай, лишайник і лат. indico – вказую, визначаю) – розділ екології, присвячений оцінюванню стану довкілля за допомогою лишайників [15].

Лишайники з’явилися на Землі більше ста мільйонів років тому, це рослини –піонери. Вони не лише не дуже вибагливі, але і дуже повільно ростучі організми. Північна кладонія, наприклад, виростає не більше ніж на 2 мм, ризокарпон географічний – 0.25-1 мм, умбілікарія циліндрична – 0.004мм, кладонія – 2-7 мм [5, с.117].

Лишайники – це своєрідна група організмів, які складаються з гриба і водорості. Лишайники – це симбіонти фотосинтезуючого організму (водорості або ціанобактерії) і гриба (мікобіонта). Взаємодія їх або взаємовигідна (мутуалізм), або гриб все-таки використовує водорості (контрольований паразитизм), причому в результаті тривалої еволюції він втратив здатність існувати окремо – будучи ізольованими від своєї «партнерки» грибні гіфи утворюють аморфне скупчення.

Обидва компоненти буквально годують і напувають один одного: лишайник всією своєю поверхнею вбирає атмосферну вологу з розчиненими мінеральними солями осмотичним (з використанням тиску) шляхом, від водорості гриб отримує вуглеводи, головним чином рібіт і глюкозу, віддаючи їм водний розчин солей [8, с.73].

Наука, що вивчає лишайники називається ліхенологією. Відомо понад 25000 видів , які поширені по всій земній кулі.

Лишайники поширені скрізь, їх багато в тропіках, але найбільше в помірних широтах і холодних регіонах суходолу. Місцями оселення лишайників є грунт, скали, стовбури дерев тощо. Ростуть лишайники на різноманітних субстратах, але головною умовою для їх поселення є тривале знерухомлення об’єкта [3 , с. 184].

В залежності від субстрату, на якому вони оселяються, лишайники поділяються на екологічні групи: епiфiтнi (на корi дерев), епiгейнi (на грунтi), епiлiтнi (на каміннях). Щодо забруднення повітря види лишайників поділяють на 4 групи:

  1. До групи видів, що є найчутливiшими до атмосферного забруднення, вiднесенi такi кущистi види як: евернiя сливова, рамалiна ясенева, анаптiхiя вiйкова; листуватi види: пармелiя дубова та блюдчата;
  2. До групи сильно- та середньочутливих лишайникiв вiднесенi види: гiпогімнiя здута, пармелiя борозентаста, фiсцiя зiрчаста;
  3. Цю групу складають стiйкi до атмосферних забруднень види: леканора грабова, ксанторiя багатоплідна;
  4. Четверту групу складають токситолерантнi накипні види − індикатори кислого забруднення середовища: сколiцiоспорум зелений, леканора Хагена і порохниста та обмежена кількість листуватих лишайників: фiсцiя луската та зелена, ксанторiя настінна [8, с.184].

За формою слані (талому) розрізняють три види лишайників:

  • Накипні (або кіркові) мають вигляд кірки, слань щільно прилягає до субстрату в зернистій або подібній пилу формі нальоту. Форма лусочок і кірок різної форми. Ці лишайники схожі до планарної кори, їх важко відокремити від субстрату. До кіркових лишайників належить графіс.
  • Листуваті лишайники. Якщо лишайники мають форму більш-менш розсічених пластинок (листочків), лишайники називають листуватими. Ці лишайники мають форму невеликих пластинок, пластівців, утримуються на поверхні тонким нитковим грибом. І ці лишайники досить легко відокремлюються від субстрату. Наприклад, цетрарія, пармелія та ксанторія. Мають вигляд листоподібної пластинки. До них відноситься більша частина найбільш розповсюджених видів, які можна зустріти на стовбурах дерев у приміських лісах і парках.
  • Кущисті лишайники схожі на невеличкі кущики.Вони або ростуть як маленькі кущі, або звисають з дерева вниз, як борода. Не маючи коріння, лишайники досить міцно прикріплюються до субстрату спеціальними придатками, розташованими з нижньої сторони. До кущистих лишайників належать уснея та ягель, який також називається кладонія, а в народі — «оленячий мох», яким живляться північні олені [4, с.135].

Лишайники здавна використовуються вченими як біоіндикатори. Ці складні організми , жовті чи червоні плями які ми бачимо на кронах дерев, дуже чутливі до забруднення повітря, зміни вологості і температури. В Європі вже більше століття використовують лишайники для визначення чистоти повітря.

Ліхеноіндикація найчастіше використовує епіфітні лишайники, тобто зростаючі на корі дерев, як найбільш поширені і доступні для спостереження і вивчення [2, с. 202].Лишайники отримують майже всі свої поживні речовини з атмосфери шляхом поглинання по всій їх поверхні. На відміну від судинних рослин, вони не мають кутикули і не мають органів, контролюючих поглинання поживних речовин, і вільний обмін газами і розчинами відбувається на клітинних поверхнях. Крім того, їх площа поверхні до маси дуже висока, а асиміляційна здатність відносно низька. Тому лишайники дуже чутливі до змін хімічного складу атмосфери і опадів, тому з цієї причини дають дуже чутливі показники таких змін.Дослідники встановили: чим більше індустрії в місті, тим більш забруднене повітря і тим менше зустрічається лишайників, вони рідко покривають стовбури дерев і мають низьку життєздатність. А ще відомо, що в разі підвищення ступеня забруднення повітря першими зникають кущисті лишайники, за ними — листові, а вже потім накипні. Трапляються навіть так звані лишайникові пустелі, де повітря настільки забруднене, що лишайників майже немає [9, с. 165].Вважається, що найбільший вплив на життєдіяльність лишайників спричиняють діоксид сірки, діоксид азоту, фториди, важкі метали; причому SO2 є домінуючим фактором. SO2 визначає поширеність багатьох епіфітних лишайників. Встановлено, що діоксид сірки в концентрації 0,08-0,1 мг/м3 викликає порушення процесу фотосинтезу, поява бурих плям в хлоропластах лишайникових водоростей, деградацію хлорофілу, пригнічення росту талома. При низьких значеннях рН атмосферної вологи (3,2-3,4) хлорофіл незворотньо окислюється, а при рН рівному 2-3 він перетворюється в феофітин і розщеплюється далі. Підвищення вологості призводить до посилення розчинення SO2 і підкислення середовища. З цієї причини лишайники дуже нестійкі до фітоксиканту при високій вологості, але можуть успішно виживати при досить великій концентрації SO2, якщо талом сухий. Також відомо, що молоді таломи більш чутливі, ніж старі.За стійкістю до забруднення середовища можна створити такий ряд « кущові –листуваті – накипні». Самими чутливими вважаються різноманітні види цетрарій , лобарій, пельтігер, калоплак [4, с. 136].Більшість токсичних речовин абсорбується в дощовій воді, а лишайники поглинають воду всією своєю поверхнею. Разом з водою і повітрям лишайники отримують і всі отруйні речовини. Лишайники не здатні виводи з свого організму шкідливі речовини, а накопичують їх в таломі. Тому у сильно забруднених частинах міста лишайники зустрічаються все рідше і рідше [7, с.65].Внаслідок проведення численних досліджень встановлено, що лишайники найбільш чутливі до вмісту у повітрі оксидів сульфуру і нітрогену. Дослідження Дмітрієва показали, що зі збільшенням концентрації забруднювачів у повітрі стан популяції лишайників зазнає таких змін:1)знижується видова різноманітність лишайників: на чистих територіях (віддалених від міста і джерел забруднення) кількість видів становить не мен- ше 15-20, тоді як на урбанізованих територіях скорочується до 2-3 видів, при цьому накипні лишайники – найбільш стійкі до забруднення, найменш стійкі – кущисті; 2) знижується чисельність лишайників: чисельність епіфітних лишайників знижується в середньому на 1 погонний метр від 45 до 3-5 %; 3) зменшується величина слані лишайників (у 4 – 6 разів), відзначається їх роз’єднаність і менш інтенсивне забарвлення, що свідчить про пригнічення життєдіяльності водоростевого компонента; 4) концентрація важких металів, виявлена за допомогою атомно-адсорбційної спектрометрії, у слані міських лишайників на декілька порядків вище, ніж у контрольних, що зростають на чистих ділянках: у тисячу разів більше свинцю, у сто разів більше заліза, марганцю і кремнію [13, с.33].  

1.3. Методика дослідження

Відомий ліхенолог Х. Трасс виділив три основних методи дослідження: активний (історичний) , пасивний, картографічний.

При активному спостереженні ступінь забруднення атмосферного повітря шкідливими речовинами оцінюють за кількістю ушкодженого талому (% від загальної площі лишайника) і за вмістом забруднюючих речовин у слані лишайника.

До активного методу дослідження відносять також трансплантацію лишайників у свій досліджуваний район. Через певні проміжки часу (зазвичай 4, 8, 12 місяців) оцінюються зміни пересаджених лишайників за 4-х бальною шкалою:

1-       пошкоджень немає

2-       деякі незначні пошкодження

3-       сильне пошкодження

4-       талом повністю пошкоджений. Крім того, аналізуються наступні ознаки змін: зміна кольору талому, поява різноманітних кольорових плям,зменшення ступеня прикріплення лишайника до субстрату,поява тріщин на талломах, зменшення числа плодових тіл, або зміна вегетативних утворень [11, с.45].

Уперше трансплантацію лишайників здійснив німецький учений Ф. Арнольд у 1892 році. Він переніс трохи надґрунтових видів цих рослин із сільської місцевості в місто Мюнхен. Незабаром усі “переселенці” загинули. У 1959 році з Хібін у Ботанічний сад Тартуського університету привезли п’ять арктоальпійських лишайників. Вже в перші місяці перебування на новому місці лишайники сполотніли, їх апотеції утратили свій ошатний вид, ріст припинився [10, с.12].

До пасивних методів належать спостереження за кількістю лишайників та їх видів, а також розміри покриття лишайниками поверхні субстрату в природному біотопі.

Для вивчення флористичного різноманіття лишайників і розміру покриття поверхні субстрату використовують різні методи. Найпоширенішими є методи рамки, лінійного проектування та рекогнісцювання.

Метод рамки полягає в тому що на субстрат накладається рамка розміром 10 см на 10 см , яка розділена на квадрати площею 1см2. Потім підраховують кількість клітинок, що повністю покривають лишайники й визначають проективне покриття (всю площу рамки приймають за 100%), відповідно кожна клітинка відповідає 1% від загальної площі рамки.

Метод лінійного проектування вважається більш точним, полягає в тому, що накладається гнучка стрічка з міліметровими поділками на поверхні стовбура дерева з фіксацією усіх перетинів її з сланню лишайників. В якості стрічки «метр» з міліметровими поділками.

Після вибору дерева визначають на стовбурі точку, що знаходиться на висоті 1,5 м від землі з північного боку. Потім на стовбур накладається мірна стрічка з поділками таким чином, щоб нуль шкали стрічки збігався з вибраною точкою, а збільшення чисел на шкалі відповідало руху за годинниковою стрілкою (з півночі на південь). Після повного обертання стовбуру стрічка закріплюється на стовбурі булавкою в нульовій точці. Сполучаючи останні поділки й нуль стрічки, визначають довжину окружності стовбура, її при подальших вимірах приймають за 100%. Після кожного виміру, фіксують початок і кінець кожного перетину стрічки з тілом лишайників.

Після завершення вимірів, проводять розрахунок проективного покриття лишайників на основі лінійних перетинів, який визначає відношення «зарослих» лишайниками частин стовбура до загальної поверхні. Знаючи загальну довжину окружності стовбура й приймаючи її за 100% розраховують проективне покриття лишайників.

При методі рекогнісціювання візуально визначається оцінка проективного покриття кожного виду лишайника на стовбурі дерева й відповідно до таблиці значення переводяться в бали (Наявність лишайників на території 10 на 10 см дорівнює 1 балу).

Оцінка ступеня забруднення повітря по видовому складу лишайників визначається за шкалою Х.Х.Траса [ Додаток Б].

Також до пасивних методів можна віднести розрахунок різних синтетичних індексів та їх модифікацій: індекс полетолерантності, індекс чистоти атмосфери.

Найбільш наглядним способом презентації наглядності даних є складання карт або картосхем, тому широко використовують метод картографування. Карти поширення даних видів відображають наявність або відсутність видів на території. Дана група карт відображає якісні флористичні дослідження пов’язані з описом розподілу видів під впливом різних джерел забруднень [8, с. 75].Другу групу карт складають ті, які поряд з якісною дають ще і кількісну характеристику: покриття, трапляння, життєвість, фертильність, тощо.До третьої групи карт можна віднести ті які дають уявлення про кількість видів лишайників.Група карт створених на основі синтетичних показників утворюють індикаційні карти основаних на різних індексах, які кількісно відображають стан лишайникових угрупувань. Найчастіше мова іде лише про два індекси чи їх модифікації: індекс полеотолерантності Х. Х. Траса та індекс чистоти атмосфери Де Слувера та Ле Блана [17, с. 117].У вигляді карт також оформлюють поширення окремих індикаторних видів лишайників, тобто картування поширення видів з подібною чутливістю до забруднення атмосферного повітря.В ліхеноіндикаціїйних дослідженнях на території України в 1990-х роках були використані лише картування видової зміни різноманіття епіфітних лишайників, картування поширення окремих видів або груп видів подібних за чутливістю до джерел забруднення, а також метод розрахунку індексу чистоти атмосфери [7, с.134].  

1.4. Історія становлення методу ліхеноіндикації

 В 1866 році француз Нюляндер назвав лишайники «гігієно метрами», звернувши увагу на зникнення лишайників там де для освітлення міських вулиць використовували певні види палива. Це явище було визнане і називалось явищем «міського ефекту».Спочатку його пов’язували з вугільною сажею, згодом токсичним агентом був визнаний сірчистий ангідрид.В 1920 роках в Стокгольмі вперше було виділено лехіноіндикаційні зони, на основі вивчення епіфітних лишайників Сернардером. Було виділено такі зони : зона “лишайникової пустелі”, де лишайники майже відсутні, “зона змагання”, де видовий склад лишайників бідний, а самі вони володіють зниженою життєздатністю, і “нормальна зона”. У Великобританії для вивчення поширення лишайників було залучено 15000 школярів для створення карти комплексної оцін- ки стану атмосферного повітря [3, с.182-185]. Але у зв’язку з недостатністю інформації про виміри і обрахунки рівнів забрудненості, ліхеноіндикаційні дослідження не впроваджувалися аж до 1960 рр.В 1968 році була створена перша біоіндикаційна шкала за якою дані вивчення рівнів лишайникових угрупувань дають змогу визначити рівні забруднення повітря SО2. Крім того майже одночасно в різних країнах, зокрема Канаді та Естонії, було запропоновано індекси синтетичних показників, зокрема «індекс чистоти повітря» канадських дослідників Де Слувера та Ле Блана, «індекс поле толерантності» запропонований естонським дослідником Х. Трассом. В Європі також почали використовувати метод трансплантації індикаторних видів у забрудненні території, для того щоб визначити вплив різноманітних речовин на талом лишайника [8, с.75]. До переваг ліхеноіндикаційних методів слід віднести те, що вони є порівняно дешевими, швидкими, а також дають змогy провести оцінку екологічної ситуації навколишього середовища. З даного питання сьогодні є дуже численна література і впродовж останніх 30 років видається спеціальне зведення літератури щодо вивчення лишайників у зв’язку з забрудненням атмосфери.  Однак, до oстаннього часу в Україні подібних зведень не було підготовлено, хоча в останні роки спостерігається досить значне пожвавлення у друкуванні окремих моногpафій щодо лишайників України (Маревич и др. 1982; Копачевская 1986; Байрак та ін. 1988; Kondartyuk 1998; Kondratyuk et аl. 1998,2003; Kondratyk & Coppins 1998; Ходосовцев 1999; Федоренко та ін.). Навіть в масштабах колишнього СРСР було видано зовсім мало популярних видань (посібників) (Солдатенкова 1977; rолубкова 1977; Шапиро 1991).Опубліковані вітчизняні посібники є дуже короткими і містять в основному посилання на іншу спеціалізовану літературу [8, с .8]. Першим містом в якому дослідили рівень забрудненості атмосфери був Львів, згодом лехіноіндикаційні дослідження були проведені у ряді інших великих і середніх міст: Харків, Луцьк, Івано-Франківськ,Рівне, Тернопіль, Херсон, Чернігів, тощо.

Розділ 2. Дослідження забруднення атмосфери в місті Сокаль

При досліджені ми користувались пасивним методом, визначали кількість та види, а також розміри покриття лишайниками дерев. При цьому користувались методом рамки та рекогнісціювання. На основі розрахованого індексу відносної чистоти атмосферного повітря складено ліхеноіндикаційну карту «Спупінь забруднення атмосферного повітря міста Сокаль» і виділено дві ізотоксичні зони: з середнім та досить сильним забрудненням.

Дослідження епіфітних лишайників ,за якими можна здійснити оцінку забруднення атмосферного повітря ми розпочали з поділу міста на райони , визначаючи промислові і селітебні зони нашого населеного пункту.

Місто Сокаль ми розбили на декілька зон дослідження :

  1. вул. П.І. Чайківського ( промисловий район, поблизу завод у «Датський текстиль»;
  2. міський парк (зона відпочинку сокальчан);
  3. вул.А. Шептицького 1-100( частина вулиці, яка веде до центру міста);
  4. вул. Св. Петра і Павла (яка є об’їзною і має велике техногенне навантаження);
  5. вул. Героїв УПА та вул. Українська (спальні райони міста);
  6. парк поблизу училища;
  7. вул.В. С. Стуса (від заводу Датський текстиль до центру міста);
  8. вул. Миру;
  9. вул. Тартаківська ;
  10. вул.М. С. Шашкевича (спальний район);
  11. вул. А. Шептицького 100-250 (частина вулиці, яка веде до смт. Жвирка).

Оскільки для ліхеноіндикаційного картування потрібно використовувати матеріали лише з однієї породи дерев ми використовували – липу, яка найчастіше зустрічається в озеленені нашого міста. За відсутності даної породи матеріали відбирали з інших дерев , зокрема-ясен, вишня,клен, каштан.

Матеріали відбирали лише з дорослих і здорових дерев, які добре освітлені. В процесі роботи нами було досліджено 107 дерев [Додаток В].

При дослідженні території і проведенні обчислень ми користувались рекомендаціями з практичних робіт для студентів екологічних факультетів, таких авторів як Вельчева Л.В., Горова А.І., Дмитреєв А.І та інші [1, 3, 13].

Користуючись методом рамки, визначали проективну ступінь покриття лишайників. В кожній зоні вибирали дерева однієї породи розташовані на відстані 20-50метрів один від одного, дерева приблизно одного віку і розміру, без видимих пошкоджень і добре освітлені. До крони кожного дерева, з західного боку, тісно накладали палетку ,на висоті150см, від землі розміром 10 на 10 см і розграфлену на 100 квадратів, таким чином, що площа одного квадрата становила 1 см2 [Додаток Б].

Отримані дані оброблялися по формулі 2.1[9, с.21] :

R=(100а+50в)/с,

де : R – ступінь покриття крони дерева лишайниками, %;

а – число квадратів сіточки , в яких лишайники візуально займають більше половини площі;

в – число квадратів, які візуально займають менше половини площі квадрату;

с – загальна кількість квадратів.

Результати заносили в таблицю польового щоденника, окремо визначали ступінь проективного покриття і кількість видів накипних, листуватих і кущових лишайників .

За формулою 2.2. підраховували частоту- трапляння кожного з лишайників.

Частота- трапляння лишайників:

Авиду= мвиду/n*100 ,

де n- кількість обстежених дерев.

Визначили середній ступінь покриття площі лишайниками кожного виду. Спупінь покриття лишайників визначали за формулою2. 3.

де Si – ступінь покриття площі рамки лишайниками окремого дерева, %.

Після цього кожному отриманому значенню частоти зустрічальності лишайників певного виду А виду й ступеню їхнього покриття S виду привласнили свій умовний бал оцінки: відповідно а виду й S виду за шкалою, наведеною в табл. 2.1

 Таблиця 2.1

Оцінка частоти трапляння й ступеня покриття лишайниками за п’ятибальною шкалою

Умовний

бал оцінки

Частота трапляння Авиду

Ступінь покриття S виду

Значення,%

Оцінка

Значення,%

оцінка

 1

 0-5,0

Дуже рідко

0-5,0

Дуже низький

 2

 5,1-20,0

Рідко

5,1-20,0

низький

 3

 20,1-40,0

Рідко

20,1-40,0

середній

 4

 40,1-60,0

Часто

40,1-60,0

високий

 5

 60,1-100

Дуже часто

60,1-100

Дуже високий

 

Після цього визначали показник відносної чистоти атмосфери за формулою 2.4:

Q=H+2Л+3К:30,

де Н,Л, К – середній умовний бал частоти трапляння й ступеню покриття накипних, листуватих і кущистих лишайників, відповідно;

1,2,3- коефіцієнти, що характеризують чутливість до атмосферного забруднення накипних, листуватих і кущистих лишайників відповідно;

30- значення суми( н+2л+3к) за умови, що проективне покриття і частота-трапляння лишайників різного росту оцінено у 5 балів.

За даним показником згідно шкали, наведеної в табл. 2.2, зробили висновки щодо ступеня забруднення атмосферного повітря.

 Таблиця 2.2

Шкала оцінки забруднення атмосферного повітря за результатами ліхеноіндикації

Показник відносної чистоти атмосфери, Q

Oцінка забруднення

0,0-0,20

Сильне «лишайникова пустеля»

0,21-0,40

Досить сильне

0,41-0,60

середнє

0,61-0,80

незначне

0,81-0,1

Забруднення відсутнє

За формулами 2.2-2.4. ми обчислили індекс відносної чистоти атмосферного повітря та результати обрахунків заненесли до таблиці Г.1 «Результати ліхенологічних досліджень міста Сокаль» [Додаток Г].

За індексом відносної чистоти повітря в місті Сокаль можна виділити дві зони: з середнім рівнем забрудненості атмосфери та з досить високим. Хоча, варто замітити, що різниця між показниками цих зон досить незначна.

Територію міста Сокаль ми можемо віднести до так званої «території боротьби», оскільки кущистих лишайників ми не зустрічали в жодній досліджуваній зоні, а покривна площа накипних переважала над листкуватими [Додаток Д].

Територія з досить високим рівнем атмосферного забруднення розташована на периферії міста. Промисловий район, де розміщений завод «Датський текстиль» (вул.. Чайківського), та вулиці поблизу нього (вул.. Стуса та початок вул. Шашкевича) мають один з найнижчих в місті показників відносної чистоти атмосфери 0,38. На цій території накипні лишайники переважають над листкуватими, середня ступінь проективного покриття лишайниками становить 48-65%. Переважає накипний лишайник лепрарія, інколи зустрічається леканора, листкуватих дуже мало, в основному ксанторія, яка має видозмінений талом і з ознаками некрозу, ще рідше можна зустріти пармелію [додаток Е].

До цієї ж зони відноситься територія міста Сокаль зі сторони Червонограда, вул. Миру, вул. Шептицького 100-200 і вул., Св. Петра і Павла, вул. Українська.

Це можна пояснити тим, що на вулицях Шептицького , вул..Св. Петра і Павла та вул. Українській активний автомобільний рух, що призводить до забруднення атмосфери вихлопними газами. Великий вплив на забруднення атмосферного повітря мають промислові виробництва, які розташовані на територія смт. Жвирка: асфальтний завод, меблеві фабрики, залізнична станція, фермерська організація «Західний Буг». Вони забруднюють повітря не тільки території селища, а також околиць м. Сокаль, яке відмежоване лише річкою Західний Буг. Тому південь міста має показник відносної чистоти атмосфери 0,31-0,38.

До зони з середнім рівнем атмосферного забруднення належить центральна і північна частина населеного пункту. Тут кількість накипних лишайників майже не відрізняється від кількості листкуватих, та й площа проективного покриття останніх значно більша ніж в попередній зоні.

Чи не найбільша площа покриття лишайників в міському парку, але це можна пояснити ще й великою відносною вологістю від річки Західний Буг, що сприяє росту лишайників.

В центрі міста можна побачити на деревах, крім лишайників, два види наземних водоростей – трентенолія (червоного кольору) та плеврекокк (зелений колір)[ Додаток Д]. На вулиці М. С. Шашкевича зустрічається лишайник канделярія жовточна, якого не було більш ніде в місті.

В цій зоні переважають з накипних лишайників лепрарія і леконора, з листкуватих- паргелія борозенчаста і зрідка золотянка та пармелія вздута.

Під час дослідження нами було ідентифіковано лишайники видів роду лека нора (Lecanora), пармелія (Parmelia), гіпогімнія (Hypogymnia), фісція (Physcia), канделярія (Candelariella), лепрарія (lepraria), водорость плеврекокк (Desтococcus), та водорость трентенолія (Trentepohliaceae) [Додаток Ж].

При визначені видів лишайників користувалися їх фотографіями на місці зростання та електронними визначниками[19], а також використовували алас визначник лишайників [14].

В місті Сокаль накипні лишайники переважають над листкуватими, а кущові взагалі відсутні [Додаток Д].

Використовуючи шкалу полеотолерантності естонського дослідника Х.Х. Траса [Додаток К], яка найкраще підходить для території України, ми дізнались, що більшість лишайників відносяться до середньо стійких та стійких до забруднення.

Накипний лишайник Lepraria [Додаток Ж], який найпоширеніший у нашому місті і зустрічається практично по всій досліджуваній території, відноситься до 10 класу полеотолерантності і притаманний для дуже сильно антропогенно зміненого середовища.

Індикаторами пилу і кислотності повітря є Lecanora , Lepraria , Xanthoria .

Масовий розвиток зеленого нальоту аерофітної водорості Desтococcus olivaces [Додаток Ж] на дещо затемнених стовбурах дерев в багaтьох містах та населених пунктах пов’язується з частковим збагaченням кори сажею, що ociдaє.

Тому, використовуючи шкалу Х.Х. Трасса (табл. 3.1), місто Сокаль можемо віднести до 4 зони забруднення з відносним забрудненням атмосферного повітря.

Таблиця 3.1

Шкала для визначення забруднення повітря по видовому складу лишайників (Х.Трасс)

Зона забруднення, %

Ступінь забруднення

Характеристика лишайників

І зона, < 5 %

Дуже сильне

Лишайників нема, лише водорость плеврокок на деревах і каміннях

ІІ зона, < 15 %

Сильне забруднення

Лишайник леканора

ІІІ зона, < 20 %

Середнє забруднення

Пармелія на камінні, на деревах відсутня

ІV зона, < 30 %

Відносне забруднення

Сірі листкуваті лишайники з’являються на стовбурах дерев

V зона, < 50 %

Зона чистого повітря

З’являються кущисті лишайники, в тому числі евренія

VІ зона, < 100 %

Дуже чисте повітря

Кущисті, в тому числі уснея

 

За даними обстеження районів міста була розроблена картосхема індексу відносної чистоти атмосферного повітря. Різною штриховкою виділені зони середнього і досить сильного забруднення [Додаток Л ].

Аналіз отриманих результатів свідчить про досить забруднений стан атмосферного повітря в районі з промисловим виробництвом та вздовж автомобільних магістралей. Дещо краща ситуація в центрі міста пояснюється відсутністю там промислових об’єктів і обмеженістю автомобільного руху, що зменшує техногенне навантаження на повітря.

Оскільки на лишайники найбільший вплив має діоксид сірки, можна визначити за ступенем забруднення вміст в повітрі цього газу.

Таблиця 3.2

Значення індексу відносної чистоти повітря скоригований з середньорічним вмістом SO2 в повітрі

Зона забрудненя

Забруднення повітря SO2 мг/м3

Ступінь забруднення

1

Більше 0,3-0,5

Сильне забруднення

2

Біля 0,3

Досить сильне

3

Від 0,05 до 0,2

Середнє

4

Не перевищує 0,05

Невелике

5

Малий вміст

Дуже чисте

 

Користуючись таблицею 3.2 бачимо, що в зоні з досить сильним забрудненням вміст SO2 в повітрі становить біля 0,3 мг/м3, а при середньому- від 0,05 до 0,2 мг/м3. Варто зазначити, що ГДК діоксиду сірки має становити 0,05 мг/м3.

При концентрації SO2 в повітрі – 0,5 мг/м3 при тривалості впливу 2 доби призводить до ураження дихальних шляхів і серцево-судинної системи, що завдає непоправної шкоди здоров’ю людини [16].

В нашому місті вміст SO2 в повітрі перевищує ГДК(0,05-0,3), але ще не досягає критичного рівня.

Висновки

Лишайники здавна успішно використовуються вченими як екологічні індикатори – своєрідний термометр здоров’я навколишнього середовища.

У цій наукові роботі ми визначили ступінь забруднення атмосферного повітря в місті Сокаль. При досліджені ми користувались пасивним методом, визначали кількість та види, а також розміри покриття лишайниками дерев. При цьому користувались методом рамки та рекогнісціювання. Для визначення ступеня забруднення повітря користувалися шкалою частоти – трапляння Браун Бланке (адаптованою), а також шкалою Х.Х. Трасса.

На основі розрахованого індексу відносної чистоти атмосферного повітря складено ліхеноіндикаційну карту «Спупінь забруднення атмосферного повітря міста Сокаль» і виділено дві ізотоксичні зони: з середнім та досить сильним забрудненням.

Під час розрахунків і аналізу результатів ми виявили, що кількість видів лишайників у місті Сокаль незначна. Кущисті лишайники повністю відсутні. В основному представлені накипні лишайники лепрарія і леканора, також зустрічаються види роду ксанторія , пармелія, фісція.

Для того, щоб покращити ситуацію потрібно регулярно проводити спостереження за станом екосистем та їх елементів. З метою регуляції газового стану повітря необхідно висаджувати дерева, створювати нові сквери і парки в районах міста з високою антропогенною завантаженістю. Для озеленення використовувати найбільш стійкі до пилу, диму і газів породи дерев: тополя, липа, ясен, клен, барбарис, акацію білу, бересклет. Проводити роботу по обновленню зеленого фонду міста, так як в результаті польових досліджень виявилось, що наше місто не достатньо озеленене. На деяких вулицях було неможливо спостерігати за епіфітними лишайниками, оскільки були відсутні дерева.

Список використаних джерел

  1. Біоіндикація. Методичні рекомендації до виконання лабораторних робіт студентами напряму підготовки 6.040106 «Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування» / А.І. Горова, А.В. Павличенко, О.О. Борисовська, В.Ю. Ґрунтова, О.В. Деменко; − Д.: Національний гірничий університет, 2014. – 76 с.
  2. Василова О.І., Романишин М. Н.Індикація атмосферного забруднення в центральному районі Львова за допомогою лишайників.//Науковий вісник ЛНУВМБТ імені Зажицького, том 14.- 2012.-№3(53)частина 2. -76-80 с.
  3. Вельчева Л.Г. Вивчення стану атмосферного повітря методом ліхеноіндикації / Л.Г. Вельчева, Л.В. Антоновська // Екологія та ноосферологія : зб. наук. праць. – 2008. – Т. 19, № 1-2. – С. 182-185
  4. Димитрова Л.В. Ліхеноіндикаційне забруднення атмосферного повітря м. Полтава // Укр. ботан. -журн.- 2008a.-№ 65 (1) .- 133-140с.
  5. Дуднікова І.І. Пускін С.П.Моніторинг довкілля: Навч. посібник:у 2-х ч.-К: Вид-во Єврол. Ун-ту,2007,-ч.1.0-117-118с.
  6. Економічний розвиток як фактор негативного екологічного впливу на природоохоронні території/Л.В.Касперевич//Ефективна економіка №5),2017.-120-125с.
  7. Зеленко С.Д. Лихоіндикаційна оцінка забрудненості повітря м. Чернігова // Укр. ботан. журн.-1999.-№56 (1) .- 64-67с.
  8. Кондратюк С.Я. Індикація стану навколишнього середовища України за допомогою лишайників. Київ: Наук. думка, 2008.- 336 с..
  9. Ліхеноіндикація (Посібник). Кондратюк С. .Я., Мартиненко B.А. (відп. ред.). Київ, Kipoвorpaд; ТОВ «KOД 2006.- 2006с.
  10. Оцінка забрудненості повітря методом ліхеноіндикації: Методичні вказівки до виконання практичної роботи з екології. /[. Солошенко О.В, Фесенко А.М., Гаврилович Н.Ю. та ін. ]– Х.: ХНТУСГ, 2014. – 12 с.
  11. Беляков С.А. Лихенологический мониторинг атмосферы города Иваново. / Сб. науч. тр. “Безопасность жизнедеятельности и экология текстильных предприятий”. – Ив.: Изд. ИГТА, 2001
  12. Газета “Сегодня” від 03.06.2009 р. №11
  13. Дмитриев А.И. Биоиндикация / А.И. Дмитриев. – Н. Новгород : Изд-во “Арка”, 1996. – 33 с.
  14. Цуриков А.Г. Листоватие и кустистие городские лишайники: атлас-определитель: учебное пособие для студентов биологическихспециальностей вузов(и др..)/А.Г.Цуриков, О.М. Храмченкова; М-во образование РБ, Гомельський гос. Ун-т.им Ф.Скорини – гомель: ГГУ им. Ф Скорини, 2009.-123с.

ІНТЕРНЕТ- РЕСУРСИ

  1. Енциклопедія сучасної України.[Електронний ресурс] .- Режим доступу: http://esu.com.ua/search_articles.php?id=55887
  2. Єроменко В.О., Манідіна Є.А. Вплив сульфур оксиду на стан навколишнього природногго середовища.[Електронний ресурс].-Режим доступу: www/.zgia.zp.ua›gazeta›
  3. Оксана Нечай Стандовкілля і здоровя насклення сільських районів Львівщини. [Електроний ресурс].-Режим доступу: http://dspace.nbuv.gov.ua/bitstream/handle/123456789/74293/33-Nechay.pdf?sequence=1
  4. The official site of the Department of Environment and Natural Resources of Lviv Regional State Administration«A regional report on the state of the environment in the Lviv region in 2005-2015», available at.[Електронний ресурс].-Режим доступу: http://www.ekologia.lviv.ua. (Accessed 18 May 2017
  5. Prirodni svijet Clatine i ocolice. [Електронний ресурс].-Режим доступу: http://www.slatina-nature.com/lisajevi/

Додатки

Додаток А

Динаміка викидів шкідливих речовин в атмосферу стаціонарними та пересувними джерелами (тонн)

Додаток Б

Маршрутний метод дослідження

 

Додаток В

Картосхема м. Сокаль «Обстежені дерева»

Додаток Г

Таблиця Г.1

Результати ліхенологічних досліджень міста Сокаль.

Примітка*

Зони : №1-Міський парк; №2-Парк поблизу училища;

№3-ВУл.Шептицького 1-100; №4-Вул. Шептицького 100-200;

№5-вул. Я. Мудрого; №6-вул.св. Петра і Павла;

№7-вул. Чайківського; №8-вул. Стуса;

№9-вул. Шашкевича; №10- вул. Тартаківська;

№ 11 вул. Українська

 

Додаток Д

Діаграма «Покривна площа різних видів лишайників у м. Сокаль»

 

Додаток Е

Лишайники з ознаками відмирання

 

Додаток Ж

Види накипних і листкуватих лишайників

1.1 леканора і лепрарія

1.2 канделярія

1.3 Водорость плеврекокк (Desтococcus)

1.4 водорость (Trentepohliaceae)

1.5 листуваті лишайники: паргелія, ксанторія, фісція, гіпогімнія

 

Додаток К

Шкала полеотолерантності Х.Х. Траса(1985)

Класи полеотоле рантності

Типи середовищ існування по ступеню вливу антропогениых факторів і зустрічаємості

 

види

 

I

 

Природні середовища ( ландшафти без значного антропогенного впливу

 

Lecanactis abietina, Lobaria scrobiculata. Menegazzia terebrata, Mycoblastus sanguinaius, виды родов Pannaria, Parmeliella найчутливіші роди Usnea

II

Природні (часто) антропогенно слабо змінені середовища

Bryoria chalybeiformis, Evernia divaricata, Cyalecta ulmi, Lecanora coilocarpa, Ochrolechia androgyna, Parmeliopsis aleurites , Ramalina calicaris

III

Природні (часто), слабо(часто) і помірно(рідко) змінені середовища

Bryoria implexa, Cetraria pinastri, Graphis scripta, Lecanora leptyrodes, Lobaria pulmonaria, Opegrapha diaphora, Parmeliopsis ambigua, Pertusaria coccodes, Pseudevernia furfuraceae, Usnea filipendul

IV

Природні( часто) слабо(часто)і помірно(рідко) змінені середовища

Arthonia radiata,Caloplaca aurantiaca,Evernia prunastri, Hipogymnia physodes, Lecanora allophana,L.carpinea, L. chlarona,L.pallida, L.symmictera,Parmelia acetabulum, P.subargentifera, P.exaperatula, Pertusaria discoidea, Hypocenomyce scalaris Ramalina fraxinea,Rimodina exigua,

V

Природні, антропегенні слабо і помірно змінені середовища( з рівною зустрічаємістю)

Caloplaca pyracea, Lecania cyrtella, Lecanora chlarotera, L. rugosa, L.subfuscata, L.subrugosa Lecidea glomerulosaPalmelia exasperata, P. Olivacea, Physcia aipolia, Ramalina farinacea

VI

Природні порівняно рідко і антропогенні помірно(часто) змінені

Lecanora varia, Palmelia conspurcata, P. sulcata P. verruculifera, Pertusaria amara, Phaeohyscia nigricans,Phlyctis agelaea,Physcia ascendens, Ph. stellaris, Ph. tenella, Physconia pulverulacea,

VII

Помірно(часто)і сильно(рідко) змінені

Caloplaca cerina, Candelaria concolor., Phlyctis argena, Xanthor candelaria Physconia grisea, Ph.enteroxantha,

VII

Помірно(часто)і сильно(рідко) змінені

P. sulcata P. verruculifera, Pertusaria amara, Phaeohyscia nigricans,Phlyctis agelaea,Physcia ascendens, Ph. stellaris, Ph. tenella, Physconia pulverulacea,

VIII

Помірно і сильно антропогенно змінені середовища ( з рівною зустрічаємістю)

Caloplaca cerina, Candelaria concolor., Phlyctis argena, Physconia grisea, Ph.enteroxantha, Ramalina pollinaria, Xanthoria candelaria

XI

Сильно антропогенно змінене середовище( часто)

Buellsa punctala, lecanora expallens, phaeophyscia argena, Physconia grisea, Ramalina polinaria, Xanthoria parietina

X

Дуже сильно антропогенно змінене

Lecanora conizaeoides, L. hageni, Lepraria incana, Scoliciosporum chlorococcum

 

Додаток Л

Карта-схема «Ступінь забруднення атмосферного повітря в місті Сокаль визначений за допомогою ліхенологічних методів»

 

Редакція може не поділяти думку авторів і не несе відповідальність за достовірність інформації. Будь-який передрук матеріалів з сайту може здійснюватись лише при наявності активного гіперпосилання на e-kolosok.org, а також на сам матеріал!

Поширити
0