ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОУВПО «Марийский государственный университет»
Факультет биолого-химический
Кафедра экологии
Специальность 013500 (020803.65) Биоэкология
ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ
Зав. кафедрой экологии
к.б.н., доцент Воскресенская О.Л.
____________________________
«____»________________2007 г.
Малининой Светланы Анатольевны
Очная форма обучения, V курс, группа БЭ-51
ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ (ДИПЛОМНАЯ) РАБОТА
на тему «Влияние загрязнения атмосферного воздуха
на состояние рябины обыкновенной
(SorbusaucupariaL.)»
Научные руководители:
к.б.н., доцент Закамская Е.С.
к.б.н., доцент Скочилова Е.А.
Рецензент:
начальник отдела контроля атмосферного воздуха и промышленных выбросов филиал «ЦЛАТИ по РМЭ» ФГУ «ЦЛАТИ по ПФО»
Остривная М.В.
Студент _________________
Йошкар-Ола, 2007
Введение. 3
1. Обзор литературы.. 5
1.1. Атмосферный воздух и источники его загрязнения. 5
1.2. Действие загрязняющих веществ на растения. 7
1.3. Характеристика приоритетных загрязнителей воздуха и их отрицательного воздействия на древесные растения. 10
1.3.1 Диоксид серы.. 10
1.3.2 Окись углерода. 17
1.3.3 Оксиды азота. 19
1.3.4 Аммиак. 20
1.3.5 Пыль. 21
1.4 Устойчивость рябины обыкновенной. 23
2. Объект и методы исследования. 25
2.1. Объект исследования. 25
2.2. Методы исследования. 29
2.2.1 Методы анализа атмосферного воздуха. 29
2.2.2.Определение содержания серы в листьях рябины обыкновенной. 35
2.2.3.Исследование изменения морфометрических показателей рябины обыкновенной. 37
3. Результаты исследования и обсуждение результатов. 38
3.1.Характеристика атмосферного воздуха в городе Йошкар-Ола. 38
3.1.1. Содержание пыли. 39
3.1.2. Содержание диоксида азота. 41
3.1.3. Содержание углерода оксида. 42
3.1.4. Содержание аммиака. 44
3.1.5. Содержание ангидрида сернистого. 45
3.1.6. Расчет единичного индекса загрязненности атмосферы.. 46
3.2. Содержание серы в листьях рябины обыкновенной. 47
3.3. Изменение длины годичного побега рябины обыкновенной. 50
3.4 Изменение морфометрических показателей листовой пластинки рябины обыкновенной. 52
Выводы.. 61
Список литературы.. 62
Приложения. 69
В настоящее время исследования городской среды и связанные с ними теоретические и прикладные экологические проблемы необычайно актуальны, так как города становятся основной средой обитания человека. В последние десятилетия наблюдается интенсивное насыщение атмосферы городов газообразными и пылевидными отходами транспортных средств и промышленных предприятий (Воскресенская, 2004). Они вызывают ухудшение условий существования человека и других организмов, создавая угрозу здоровью населения, нарушению климата в локальных и глобальных масштабах (Калверт, 1988). В связи с этим остро ощущается потребность в научно-обоснованных и рациональных мероприятиях по предотвращению загрязнения атмосферы и сохранению нормальных условий жизни, труда и отдыха людей и биосферы в целом (Илькун, 1978).
Среди компонентов живого вещества биосферы наиболее существенным фактором нейтрализации газообразных токсикантов является растительность и особенно древесно-кустарниковые насаждения и естественные лесные массивы (Сергейчик, 1984). Поэтому одним из перспективных подходов для биологической характеристики воздушной среды является оценка состояния древесных растений по степени их газоустойчивости к промышленным выбросам (Соловьева, 2001).
Выполняя санитарно-гигиенические, архитектурные, хозяйственно-экономические и другие функции, зеленые насаждения несут огромную нагрузку (Рунова, 2004). Возможности их многогранны, но это совсем не значит, что они беспредельны. Растения отрицательно реагируют на наличие в воздухе даже в малых дозах токсических веществ. Они гораздо сильнее реагируют на те концентрации вредных веществ, которые у людей и животных не оставляют видимых явлений отравлений. Таким образом, они выполняют индикаторную функцию (Сергейчик, 1984).
В зонах повышенной загазованности, запыленности и перегрева атмосферного воздуха выявлена повсеместная повреждаемость растений. Установлено, что велика повреждаемость растений дымом со значительной концентрацией двуокиси серы, окиси азота и углерода, сероводорода, аммиака и других (Битюкова, 2004). Многие из этих соединений, растворяясь в воде, образуют вредные для растений кислоты (Майснер, 1981).
Растения в условиях урбанизированной (техногенной) среды, сохраняя внешне неизменный вид, претерпевают значительные изменения биохимического состава и физиологических процессов (Илькун, 1978). Промышленные газы и аэрозоли могут оказывать на растения комплексное и индивидуальное воздействие. Но нередко эффект повреждения вызывается одним, преобладающим в среде, соединением (Майснер, 1981).
Для оценки и прогноза состояния древостоя необходима ранняя диагностика нарушения жизнедеятельности древесных растений, подвергнутых воздействию газовых токсикантов. В первую очередь повреждения проявляются на физиолого-биохимическом уровне, затем распространяются на ультраструктурный и клеточный уровни и лишь после этого развиваются видимые признаки повреждения – хлорозы и некрозы тканей листа, опадание листьев, торможение роста (Горышина, 1991).
Целью данной работы является оценка влияния загрязнения воздушного бассейна города Йошкар-Олы на морфометрические показатели рябины обыкновенной (Sorbus aucuparia L.).
Для реализации данной цели были поставлены следующие задачи:
1. Исследовать степень загрязнения атмосферного воздуха в различных районах города Йошкар-Олы.
2. Определить концентрацию серы в листьях рябины обыкновенной в зависимости от района произрастания.
3. Установить влияние диоксида серы, содержащегося в атмосферном воздухе на морфометрические показатели рябины обыкновенной.
По результатам исследований опубликована одна печатная работа.
Воздушная оболочка Земли выполняет многочисленные функции. Она служит средой обитания и источником необходимых веществ для организмов, обеспечивает и регулирует круговорот веществ и энергии в местных и планетарных масштабах, между землей и космическим пространством (Гудериан, 1979). В последнее время атмосферные газы интенсивно используются в практической деятельности человека. Одновременно воздушный бассейн служит средой, в которую выбрасываются отходы разнообразных производств и транспортных средств (Степановских, 2001).
Атмосфера выполняет важную защитную функцию, предохраняя организмы и земную поверхность от губительного воздействия космических факторов, чрезмерного нагревания и выхолаживания. Особая роль в поглощении и задержке коротких ультрафиолетовых лучей принадлежит озоновому слою (Одум, 1975).
В нормальных условиях в атмосфере содержится огромное число компонентов – как газообразных, так и в виде аэрозолей (Гудериан, 1979). Воздушный бассейн, особенно вблизи земной поверхности, постоянно насыщается большим или меньшим количеством неорганических и органических газов, паров и твердых частиц (Гейнрих,2003). Они образуются при распаде органических веществ, прижизненном выделении организмами, геологических и геохимических процессах в литосфере. Минерализация органических веществ сопровождается поступлением в атмосферу значительного количества аммиака, метана, сероводорода и других газов (Голицын, 2002). Периодически большое количество различных газов и паров поступает в атмосферу из действующих вулканов, гейзеров, геотермальных и других подземных источников, при лесных степных пожарах (Одум, 1975).
Концентрация насыщающих атмосферу различных примесей в результате действия природных факторов в большинстве случаев невелика и происходит периодически с большими или меньшими интервалами (Трифонова, 2005).
Таким образом, предшественники многих основных загрязняющих веществ уже имеются в обычных условиях в атмосфере. Поскольку растения развивались в присутствии таких соединений в обычных концентрациях, в этих условиях редко наблюдаются какие либо отрицательные воздействия на них. Эти воздействия обнаруживаются только тогда, когда концентрация загрязнений оказывается выше допустимого порогового уровня (Хван, 2003).
Атмосферные загрязнители по происхождению могут быть первичными – отходы предприятий, топок, двигателей и вторичными – образующимися в свободной атмосфере в результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющими веществами и компонентами атмосферы (Тищенко, 1993). Промышленные предприятия выбрасывают в атмосферу вещества, отличающиеся сложным химическим составом и степенью угнетающего действия на организмы. В их состав входят остаточные продукты горения органических веществ, термического и химического состава перерабатываемых материалов, механического дробления (Трахтенберг, 1994). В составе атмосферных загрязнителей преобладают газы. Среди них наиболее вредными являются окись углерода, окислы серы и азота, углеводороды, различные смолистые вещества (Хван, 2003).
Каждое из загрязнений воздействует своим особым образом, однако все загрязнения оказывают влияние на некоторые основные процессы. В первую очередь воздействию подвергаются системы, регулирующие поступление загрязняющих веществ, а также химические реакции, ответственные за процессы фотосинтеза, дыхания и производство энергии (Калверт, 1988).