Використання урборослинності у якості біоіндикаторів стану атмосферного повітря міста Черкаси

1.

Випускна кваліфікаційна робота магістра
ВИКОРИСТАННЯ
УРБОРОСЛИННОСТІ У ЯКОСТІ
БІОІНДИКАТОРІВ СТАНУ
АТМОСФЕРНОГО ПОВІТРЯ МІСТА
ЧЕРКАСИ
Виконав:
Студент гр. МГЕК-201
Владислав ЛИСЕНКО
Керівник роботи:
доцент Людмила ЖИЦЬКА.
Черкаси 2023 рік

2.

Мета роботи: встановлення існуючих зав’язків між рівнем
техногенного навантаження на атмосферу м. Черкаси і індикаторними
реакціями урборослинності міських територій, розробка заходів щодо
поліпшення екологічного стану та перспектив використання біоіндикації
забруднень.
Завдання роботи: проаналізувати джерела викидів й показники
концентрацій забруднювальних речовин у атмосфері м. Черкаси; роль дерев у
сучасному місті, їх видове різноманіття та стійкість видів; провести комплексні
фітоіндикаційні дослідження з використанням, біохімічних, хіміко-аналітичних
та фізико-хімічних методів у вуличних, паркових та промислових зонах з
використанням виду тополі дельтолистої; встановити вплив забруднювачів на
процеси фотосинтезу і накопичення полютантів у рослинному матеріалі, за
результатами досліджень визначити ступінь техногенного навантаження на
ділянках обстеження та можливостей використання виду у очищенні
атмосфери.
Об’єкт дослідження: тополя дельтолиста та атмосфера міста Черкаси.
Предмет дослідження: умови функціонування урборослинності та
концентрації забруднювальних речовин в приземному шарі атмосфери.

3.

Методи дослідження: при написанні роботи були використані
загальнонаукові (аналіз, синтез, індукція, дедукція, узагальнення),
аналітичні, польові, лабораторні та розрахунково-статистичні методи.
Новизна роботи: Вперше детально проаналізовано видове різноманіття
деревної рослинності промислових зон, вуличних та паркових насаджень
Черкас, встановлено стійкість дерев до забруднень та їх значення у
очищенні від аерополютантів. Доведено можливості використання виду
тополі
дельтолистої
Populus
deltoides
Marsh
у
комплексних
фітоіндикаційних дослідженнях аеротехногенних токсикантів та рівнів
чистоти територій промислового міста.
Застосування результатів роботи: результати можуть бути
.
використані
при озелененні вулиць, біоіндикації стану довкілля, при
викладанні теоретичних курсів «Біоіндикація», «Урбоекологія» та
«Моніторинг довкілля».

4.

АКТУАЛЬНІСТЬ
Зберегти біосферу в умовах розвитку промислового виробництва можна
тільки одним способом – визначивши та науково обґрунтувавши екологічно
допустимі для природних екосистем викиди основних галузей промисловості
для конкретних регіонів.
Корисність рослинного покриву, як індикатора стану екосистеми, є в тому,
що він дуже чутливо реагує на відмінності в екологічних факторах. Достатньо
важливо є й те, що він слугує відображенням емерджентного характеру змін
властивостей екосистеми, відповідно до рівня її організації.
На сьогодні, найбільшого впливу від господарської діяльності людини
зазнають міські екосистеми. Тому дуже важливо контролювати існуючий стан
навколишнього середовища та проводити своєчасний аналіз забруднення
територій міста, які, в деякій мірі, дозволяють вирішити біоіндикаційні
дослідження.
В той же час, високій рівень техногенного навантаження в місті передбачає
розроблення та впровадження об’єктивних методів контролю забруднення для
встановлення рівня поточного стану системи та визначення тенденцій
майбутнього розвитку ситуації у урбосередовищі. Тому вивчення можливості
використання деревної рослинності в оцінці стану та охороні навколишнього
середовища є надзвичайно актуальним.

5.

СИСТЕМА ЕТАПІВ ФІТОІНДИКАЦІЇ
Процес фітоіндикації складається з наступних операцій, представлених на
слайді.

6.

ФУНКЦІЇ ЗЕЛЕНИХ НАСАДЖЕНЬ
Міські
рослинні
насадження
покликані
поліпшувати
мікрокліматичні
показники
територій, створювати добрі умови
для відпочинку, оберігати ґрунт від
надмірного
перегрівання,
охолоджувати будинкові стіни і
тротуари. Це вдається досягти
уразі збереження у житлових зонах
масивів природної зелені.
Відмічають велику роль деревного
насадження в очищенні міського
повітря.
Зокрема,
невелике
середньої висоти деревце упродовж
24 годин здатне відновити стільки
кисню, скільки його не обходимо
під час дихання трьох осіб.

7.

ВИКОРИСТАННЯ УРБОРОСЛИННОСТІ У ЯКОСТІ БІОІНДИКАТОРІВ
СТАНУ АТМОСФЕРНОГО ПОВІТРЯ МІСТА ЧЕРКАСИ
Карта території районів Черкаської області
Територія Черкаської області, до якої відноситься і м. Черкаси, в цілому, рівнинна і
умовно поділяється на дві частини – правобережну і лівобережну. У формуванні
економічного потенціалу Черкащини положення в середній течії подніпров’я відіграє
важливу роль. Найбільші промислові підприємства області, а також деякі міста, серед
яких: Черкаси, Золотоноша, Канів, Сміла – розташовані поряд з річкою Дніпро.

8.

Динаміка викидів забруднюючих речовин в
атмосферне повітря від стаціонарних джерел
забруднення у регіоні по окремим населеним
пунктам
Назва
адміністративного
центру
Обсяги
викидів, тис. т
2022р У % до
2021 р
Збільшення /
зменшення викидів у
2021 р. проти
2020 р., тис. т
Розподіл,
обсягів
викидів,
%.
Всього в т.ч.
46,970
98,60
- 0,682
100,0
Звенигородський р-н
3,320
99,00
-0,005
7.00
Золотоніський р-н
5,529
88,10
-0,749
13,20
Уманський р-н
5,330
100,70
0,036
11,10
Черкаський
32,790
100,20
0,063
68,70

9.

ВИКИДИ ЗАБРУДНЮЮЧИХ РЕЧОВИН В
АТМОСФЕРНЕ ПОВІТРЯ ВІД ОСНОВНИХ
ЗАБРУДНЮВАЧІВ АТМОСФЕРНОГО ПОВІТРЯ

10.

Середньорічні максимальні концентрації за
постом спостереження, мг/м3
№ п/п
Інгредієнт
Концентрація,
Долі ГДКсд
мг/м3
1
Пил
0,50
1,0 на ПСЗ №3,4
2
Діоксид сірки
0,063
0,13 на ПСЗ №4
3
Діоксид азоту
0,190
0,95 на ПСЗ №4
4
Оксид вуглецю
7,000
1,40 на ПСЗ №3
5
Оксид азоту
0,160
0,40 на ПСЗ №4
6
Сірководень
0,006
0,75 на ПСЗ №3,4
7
Аміак
0,560
2,80 на ПСЗ №2
8
Формальдегід
0,063
1,80 на ПСЗ №3

11.

Картосхема території дослідження
Нами було обстежено 6 ділянок , а саме:
дослідна ділянка №1 – вулиця Дахнівська (Сосновий бір). – дослідна ділянка №2 –
Проспект Хіміків; – дослідна ділянка №3– Парк Хіміків; – дослідна ділянка №4– Вул.
Сумгаїтська (Богдан-Авто Черкаси); – дослідна ділянка №5 – Парк 30-річчя Перемоги;
– дослідна ділянка №6– промзона ПрАТ «Азот».

12.

ФРАКЦІЙНИЙ АНАЛІЗ ДЕНДРОФЛОРИ М.
ЧЕРКАС ЗА СТІЙКІСТЮ ДО ЗАБРУДНЕННЯ, %

13.

Форофіт як об'єкт
дослідження
Populus deltoides Marsh
Зовнішній вигляд листків на ділянках
До уваги брали площу листків, їх вологість, наявність некрозів і хлорозів,
вміст пігментів, визначали рН кори рослин і ґрунту де вони зростають,
проводили статистичну обробку результатів з використанням
програмного продукту Microsoft Excel.

14.

Методика та методи досліджень
Визначення рН кори та ґрунту проводились за
Вимірювання площі листка тополі: загальноприйнятими методиками , зокрема, дуже
кислі (рН=3-4), кислі (рН=4-5), слабко кислі
(рН=5-6), нейтральні (рН=6-7), лужні (рН=7-8) і
сильно лужні (рН=8-9).
Для розрахунку концентрації хлорофілів a і b
та каротиноїдів у витяжці визначають її
оптичну густину (D) фотоколориметрично за
довжини хвилі, що відповідає максимумам
спектра поглинання досліджуваних пігментів в
даному розчиннику. Для хлорофілу а в 96 %
етанолі максимум поглинання – λ=665 нм, для
хлорофілу b – λ=649 нм. Каротиноїди
А також робили розрахунки за
визначають за довжини хвилі 441 нм. Розчином
формулою:
порівняння є 96 % етанол.
Концентрацію хлорофілів а, b та каротиноїдів
розраховують за відповідними формулами,
S – шукана площа листка.
наведеними вище. Потім обов’язково
розраховують вміст пігментів (а) в рослинному
матеріалі, мг/г сухої чи сирої маси:
де
С – концентрація пігментів, мг/л, V – об’єм екстракту, мл
(25мл), Н – наважка рослинного матеріалу, г (0,1-0,2 г).

15.

Порівняльні дані щодо середньої площі листків та некротичних
уражень на модельних ділянках м. Черкаси

16.

Порівняльна діаграма площі листових пластинок
за модельними ділянками м. Черкаси

17.

Порівняльна діаграма площі некротичних
уражень за модельними ділянками м. Черкаси

18.

Порівняльна діаграма вологості листя за
модельними ділянками м. Черкаси

19.

Порівняльна діаграма рН (Н2О) ґрунту за модельними
ділянками м. Черкаси
8,5
8,1
8
7,4
7,5
7,4
7
7
6,5
6,8
7,1
6,4 6,4
6,7
7
6
5,5
5
1. Азот
2.Житлова зона 3. Парк Хіміків
“Проспект Хіміків”
Осінь Грунт рН (Н2О)
4.Житлова зона
“вул.30-річчя
Перемоги”
Весна рН (Н2О)
5.Парк 30-річчя
Перемоги

20.

Порівняльна діаграма рН (Н2О) кори тест-об’єкту P. deltoids
8,5
8
7,5
7
7,9
7,6
7,1
7,1
6,7
7,2
6,9
6,8
7,1
6,7
6,5
6
5,5
5
1. Азот
2.Житлова
зона
“Проспект
Хіміків”
3. Парк Хіміків
Осінь Кора рН (Н2О)
4.Житлова
зона “вул.30річчя
Перемоги”
Весна рН (Н2О)
5.Парк 30річчя
Перемоги

21.

Хлорофіл а
Хлорофіл b
Сума хлорофілів а
+b
Відношення
хлорофілів (a/b)
Фотосинтезуюча активність деревних рослин на
дослідних ділянках м. Черкаси
1
2
Дахнівка
8,2
12,1
20,3
0,68
Проспект Хіміків
6,4
11,7
18,1
0,55
3
Парк Хіміків
6,9
11,5
18,4
0,60
7,4
8,5
15,9
0,87
№
Дослідна ділянка
4
Вул. Сумгаїтська (Богдан-Авто
Черкаси
5
Парк 30-річчя
8,0
11,8
19,8
0,69
6
ПрАТ Азот
6,0
15,7
21,7
0,38

22.

Динаміка вмісту хлорофілів у листках P. Deltoids на
ділянках дослідження

23.

ВИСНОВКИ
1. Основними забруднювачами атмосфери у Черкаській області залишаються
підприємства з виробництва та розподілення електроенергії, газу та води
(36%), підприємства сільського господарства, мисливства та лісового
господарства (34%), у тому числі з розведення птиці (18%) та об’єкти
переробної промисловості (19%).
2. Дослідження токсичності впливу забруднювачів на морфологічний стан
деревних рослин показало, що в процесі адаптаційних перетворень зростає
кореляційний зв'язок між рівнем забруднення досліджуваних ділянок і
біоіндикаційними реакціями вищих рослин на ці забруднення. Вивчення
морфологічних і фізіолого-біохімічних особливостей рослин, які відобразили
реакцію рослин на існуючі відмінності умов їхнього існування, наводить на
думку, що у цьому конкретному випадку досліджені морфофізіологічні
особливості листків рослин інформують про існуючий вплив полютантів і
взаємодію полігенних ознак із концентрацією токсикантів.

24.

3. Нами доведено, що враховуючи квазіпостійність атмосферного складу
потрібно знати, що сама атмосфера, як динамічна система спричиняє рух
повітряних мас як у горизонтальному, так і у вертикальному напрямках і
піддається впливу численних мінливих екологічних чинників, а також
техногенних газів та аерозолів, які відзначаються високою реакційною
здатністю і накопичуючись у об’єктах довкілля порушують їхню
життєдіяльність. Дослідженнями закладено основи для подальшого
комплексного аналізу проблеми взаємодії кількісних і якісних ознак рослин,
чутливих до аеротехногенних навантажень дерев, за проявом їх індикаторних
реакцій. Для оцінки цього порушую чого впливу і знадобляться чутливі і
інформативні біоіндикатори, такі як Populus deltoids, що постійно знаходяться
у зоні перманентного впливу емісій забруднювальних речовин. Тому
використання урборослинності у комплексній оцінці стану навколишнього
середовища міста Черкаси має великі перспективи..
4. Результати магістерської роботи пройшли апробацію на студентській
науковій онлайн-конференції в рамках «Дні студентської науки ЧДТУ 2022» та
на Всеукраїнській науково-практичній конференції 16 – 17 листопада 2023
року «Практичні питання функціонування і відновлення об’єктів
муніципальної інфраструктури та промисловості України в сучасних умовах»,
Україна, м. Київ, за тематичним напрямком «Екологічна і техногенна безпека.
Охорона водного і повітряного басейнів. Утилізація відходів».

25.

Апробація результатів роботи

26.

27.

28.

29.

ДОПОВІДЬ ЗАКІНЧЕНО!
ДЯКУЮ ЗА УВАГУ!