Анализ состояния атмосферного воздуха в условиях урбанизированной среды с помощью фитоиндикации

Атмосферный воздух является пограничной средой между почвенным покровом, водной средой и живыми организмами. Поэтому, имея представление об экологических параметрах атмосферного воздуха, можно судить о состоянии окружающей среды в целом, а также о возможных рисках загрязнения сопредельных депонирующих сред.

Многие исследователи рассматривают растения как наиболее чувствительные и надежные индикаторы загрязненности атмосферы [1–3].

Целью исследований , проведенных в 2007–2011 годах, было определение степени загрязненности приземного слоя воздуха в городах Среднего и Нижнего Поволжья (г. Балашов, Саратов, Сердобск, Кузнецк, Камышин, Волжский, Инза, Димитровград) с помощью фитоиндикации древесными растениями, которые относятся к группе неустойчивых [4, 5].

В городах района исследований на пробных площадях размером 2500 м² (50×50 м²) были зарегистрированы и отобраны семь наиболее распространенных видов деревьев 25–30-летнего возраста по общепринятой методике [4, 5]: Pinus sylvestris L., Picea abies (L.) Karst., Abies sibirica Ledeb., Betula verrucosa Ehrh., Aesculus hippocastanum L., Robinia pseudoacacia L., Populus alba L.

Методы, использованные в работе, основаны на выявлении степени повреждения (некроза) растений токсичными веществами в процентах [4, 5].

Результаты исследований процентов повреждения листьев (хвоинок) на территории г. Балашова (Саратовская область) приведены в таблице 1.

Таблица 1

Год	Процент поврежденной площади к общей площади				Балл
	0	До 15	До 50	Свыше 50
2007	-	7,8±0,23	-	-	1
2008	-	-	17,4±0,68	-	2
2009	-	9,5±0,37	-	-	1
2010	-	-	32,3±1,2	-	2
2011	-	-	19,4±0,46	-	2
Средний балл					1,6

Результаты учета поврежденной площади листовой пластинки (хвоинки) у видов-биоиндикаторов в г. Балашове

В 2007 году среднеарифметический процент поврежденной площади листа (хвоинки) составил 7,8±0,23, что соответствует категории «слабой» загрязненности (1 балл) атмосферного воздуха. В 2010 и 2011 годах степень загрязненности воздуха достигла «среднего» значения (2 балла): 32,3±1,2 и 19,4±0,46 % соответственно.

В таблице 2 содержатся результаты биоиндикации древесными растениями на территории г. Саратова.

Результаты учета поврежденной площади листовой пластинки (хвоинки) у видов-биоиндикаторов в г. Саратове

Таблица 2

Год	Процент поврежденной площади к общей площади				Балл
	0	До 15	До 50	Свыше 50
2007	-	-	21,5±0,65	-	2
2008	-	-	18,2±0,43	-	2
2009	-	-	24,7±0,59	-	2
2010	-	-		51,1±1,8	3
2011	-	-	25,6±0,57	-	2
Средний балл					2,2

Из таблицы 2 следует, что в течение всего периода биоиндикационных исследований выявлен «средний» уровень (2,2 балла) площади повреждения листовых пластинок (хвоинок) у видов-биоиндикаторов. Максимума процент повреждения листьев (хвоинок) достиг в 2010 (46,1±1,6 %) и 2011 годах (46,1±1,6 %), что наглядно свидетельствует о возрастании прессинга токсических веществ аэротехногенного происхождения.

В г. Сердобске (Пензенская область) на видах-биоиндикаторах проведены учеты площади поврежденных листьев (хвоинок) и получены соответствующие результаты в процентах, отраженные в таблице 3.

Результаты учета поврежденной площади листовой пластинки (хвоинки) у видов-биоиндикаторов в г. Сердобске

Таблица 3

Год	Процент поврежденной площади к общей площади				Балл
	0	До 15	До 50	Свыше 50
2007	-	-	16,6±0,73	-	2
2008	-	13,4±0,41	-	-	1
2009	-	11,2±0,28	-	-	1
2010	-	-	23,5±0,86	-	2
2011	-	-	21,1±0,39	-	2
Средний балл					1,6

На территории данного населенного пункта «слабая» степень повреждения листовой поверхности деревьев установлена в 2008 (13,4±0,41) и 2009 (11,2±0,28) годах. В 2007, 2010 и 2011 годах отмечен динамичный рост среднего процента площади повреждения листьев (хвоинок) у древесных растений: 16,6±0,73, 23,5±0,86 и 21,1±0,39 % соответственно для каждого года наблюдений, что соответствует «средней» степени повреждения листовой поверхности (2 балла).

Результаты биоиндикации листьев (хвоинок) растений-биоиндикаторов, произрастающих на территории г. Кузнецка (Пензенская область), представлены в таблице 4.

Результаты учета поврежденной площади листовой пластинки (хвоинки) у видов-биоиндикаторов в г. Кузнецке

Таблица 4

Год	Процент поврежденной площади к общей площади				Балл
	0	До 15 %	До 50 %	Свыше 50 %
2007	-	14,7±0,62		-	1
2008	-	-	21,7±0,51	-	2
2009	-	-	22,3±0,64	-	2
2010	-	-	34,4±1,2	-	2
2011	-	-	29,5±0,83	-	2
Средний балл					1,8

«Слабая» степень повреждения листьев (хвоинок) древесных растений из числа биоиндикаторов установлена в 2007 году (14,7±0,62 %). «Средняя» степень повреждения листовой поверхности биоиндикаторов наблюдалась в последующие годы (2008–2011).

В таблице 5 представлены проценты поврежденности листьев (хвоинок) у растений-биоиндикаторов в г. Камышине (Волгоградская область).

Результаты учета поврежденной площади листовой пластинки (хвоинки) у видов-биоиндикаторов в г. Камышине

Таблица 5

Год	Процент поврежденной площади к общей площади				Балл
	0	До 15	До 50	Свыше 50
2007		8,5±0,31	-		1
2008			17,2±0,56		2
2009		14,8±0,35			1
2010			25,6±0,68		2
2011			23,4±0,57		2
Средний балл					1,6

На данной территории отчетливо прослеживается следующая общая тенденция: с 2007 (8,5±0,31 % – «слабый» уровень повреждения поверхности листьев) по 2008 год (17,2±0,56 % – «средний» уровень повреждения листовой поверхности) происходило интенсивное увеличение площади поражения листьев (хвоинок), затем в 2009 году (14,8±0,35 % – «слабый» уровень повреждения) она незначительно сократилась и вновь повысилась в 2010 (25,6±0,68 – «средний» уровень повреждения) – 2011 годах (23,4±0,57 % – «средний» уровень антропогенного повреждения листьев деревьев).

Биоиндикационные исследования поврежденной поверхности листьев (хвоинок) древесных растений в пределах г. Волжского (Волгоградская область) позволили получить следующие результаты (табл. 6).

Таблица 6

Год	Процент поврежденной площади к общей площади				Балл
	0	До 15 %	До 50 %	Свыше 50 %
2007	-	12,3±0,48	-	-	1
2008	-	14,8±0,63	-	-	1
2009	-	-	24,5±0,67	-	2
2010	-	-		53,3±1,2	3
2011	-	-	23,8±0,74	-	2
Средний балл					1,8

Результаты учета поврежденной площади листовой пластинки (хвоинки) у видов-биоиндикаторов в г. Волжском

Как следует из таблицы 6, в 2007–2008 годах средние проценты составили 12,3±0,48 и 14,8±0,63 соответственно, что подтверждает «слабый» уровень повреждения листьев (хвоинок) древесных растений (1 балл). В 2009 и 2011 годах получены «средние» проценты поврежденной поверхности листьев (хвоинок): 24,5±0,67 и 23,8±0,74 % (2 балла), в 2010 году – «высокий» процент некроза листьев (хвоинок).

В таблице 7 отражены результаты биоиндикации поверхности листьев (хвоинок) древесных растений в границах г. Инзы (Ульяновская область).

Результаты учета поврежденной площади листовой пластинки (хвоинки) у видов-биоиндикаторов в г. Инзе

Таблица 7

Год	Процент поврежденной площади к общей площади				Балл
	0	До 15 %	До 50 %	Свыше 50 %
2007	-	13,5±0,48	-	-	1
2008	-	11,2±0,43	-	-	1
2009	-	14,4±0,49	-	-	1
2010	-	-	19,7±0,72	-	2
2011	-	-	20,1±0,76	-	2
Средний балл					1,4

В пределах г. Инзы в 2007–2009 годы исследований установлены «слабые» (1 балл) значения процента поврежденной поверхности листьев (хвоинок): 13,5±0,48, 11,2±0,43 и 14,4±0,49. В остальные годы наблюдений отмечен незначительный рост процентов повреждений листовых пластинок (хвоинок), что соответствует «среднему» значению (2 балла).

Распределение процентов поврежденной поверхности листьев растений-биоиндикаторов в пределах г. Димитровграда (Ульяновская область) имеет свою специфику (табл. 8).

Результаты учета поврежденной площади листовой пластинки (хвоинки) у видов-биоиндикаторов в г. Димитровграде

Таблица 8

Год	Процент поврежденной площади к общей площади				Балл
	0	До 15 %	До 50 %	Свыше 50 %
2007	-	-	15,6±0,62	-	2
2008	-	-	20,4±0,53	-	2
2009	-	9,8±0,39	-	-	1
2010	-	-	24,9±0,84	-	2
2011	-	-	21,7±0,66	-	2
Средний балл					1,8

Результаты таблицы 8 показывают, что «слабый» уровень повреждения поверхности листовых пластинок (хвоинок) установлен у видов-биоиндикаторов в 2009 году (9,8±0,39 %), а «средний» – в остальные годы исследований. Максимальные проценты поврежденной поверхности листьев (хвоинок) биоиндикаторов выявлены в 2010 (24,9±0,84) и 2011 (21,7±0,66) годах.

Таким образом, в период с 2007 по 2011 год происходило увеличение поврежденной поверхности листьев (хвоинок) у древесных растений-биоиндикаторов во всех рассмотренных городах. В 2010 году отмечен резкий рост площади повреждений листьев (хвоинок), что можно объяснить усилившимся прессингом техногенных загрязнителей атмосферы в комплексе с установившейся на продолжительный срок (июль-август) аномально высокой температуры воздуха в Среднем и Нижнем Поволжье.

Максимальная площадь поврежденной поверхности листьев (хвоинок) характерна городам Саратову (2,2 балла), Кузнецку (1,8 баллов), Волжскому (1,8 баллов) и Димитровграду (1,8 баллов). Состояние атмосферного воздуха в этих городах оценивается как напряженное.

На территории городов Балашова (1,6 баллов), Сердобска (1,6 баллов), Камышина (1,6 баллов) и Инзы (1,4 балла) листья (хвоинки) подвергались аэротехногенному прессингу в относительно меньшей степени.

Учитывая выявленную тенденцию к значительному увеличению площади поврежденных листьев (хвои) древесных насаждений и устойчивый рост концентраций поллютантов в атмосферном воздухе в последние годы, правомерно утверждать, что листья (хвоя) древесных насаждений в дальнейшем продолжат интенсивно повреждаться и деградировать. Это вызывает экологическую проблему нарушения существующей структуры насаждений и, следовательно, снижение суммарной способности древесных насаждений аккумулировать загрязняющие вещества из воздуха.

Наиболее подверженными воздействию техногенных химических загрязнений оказались представители хвойных: P. sylvestris L. (самый неустойчивый к загрязнению воздуха вид), A. sibirica Ledeb. и P. abies (L.) Karst. Из лиственных пород наименее устойчивыми к загрязнениям атмосферного воздуха являются B. verrucosa Ehrh., A. hippocastanum L., P. alba L.

Виды древесных растений-биоиндикаторов в условиях урбанизированной среды Среднего и Нижнего Поволжья можно расположить в следующем порядке по уменьшению устойчивости к техногенному фактору: R. pseudoacacia L. → P. alba L. → A. hippocastanum L. → B. verrucosa Ehrh. → P. abies (L.) Karst. → A. sibiri-ca Ledeb. → P. sylvestris L.