Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Биология»Содержание №22/2002

ДЕТСКИЕ РАБОТЫ

Ю.О. АЛЕКСАНДРОВА,
О.И. БОГДАНОВА,
МОУ средняя школа № 7, 10»а» класс
г. Мариинск, 2001 г.
Научные руководители:
Н.П. БУРОВА,
Н.В. ДМИТРИЕВА

Комплексная оценка экологического состояния территории летнего оздоровительного лагеря «Арчекас»

Развитие современной промышленности, использующей в качестве сырья углеводороды, смеси природных меркаптанов, сернистых соединений и т.п., создает потенциальную опасность для здоровья населения, проживающего вблизи промышленных предприятий, из-за возможного загрязнения окружающей среды.

Изменение качества окружающей среды, угроза нарушению самоочистительной функции биосферы создают условия для нарушения гармоничной связи живого организма со средой его обитания. При этом возрастающая нагрузка на приспособительные механизмы организма обуславливает их напряжение, следствием которого могут быть различные функциональные расстройства. Так, у детей, подвергшихся влиянию биосферных загрязнений, был выявлен более низкий уровень адаптированности центрального и конечного элементов функциональной системы гипоталамус–гипофиз–кора надпочечников с преобладанием стресс-реализующих эффектов и повышенной заболеваемостью.

Практически все авторы, изучающие данную проблему, указывают на развитие аллергопатий – астматического бронхита, поллиноза, псевдокрупа и т.д. Так, например, при слабом и умеренном уровне загрязнения атмосферного воздуха поллиноз встречается соответственно в 3,5 и в 4,75 раза чаще, чем при допустимом загрязнении. Если содержание сернистого ангидрида в городском воздухе не превышало 50% от ПДК, то острые респираторные заболевания были практически не связаны с уровнем загрязнения атмосферы. При превышении ПДК по сернистому ангидриду в 1,5 раза заболеваемость острым бронхитом возрастала в 2 раза и была в 4 раза больше, чем в сельской местности.

Цель нашей работы – дать комплексную оценку экологического состояния летней оздоровительной зоны «Арчекас», выявить, насколько эта зона пригодна для отдыха горожан. Работа включает в себя описание географического положения оздоровительной зоны, характеристику почвы, водоемов, видового состава растительности, а также результаты экспресс-биоиндикации загрязнения воздуха.

Глава 1. Обзор литературы

Географическое положение Арчекасского кряжа

Город Мариинск располагается на левом берегу реки Кия, на холмистой равнине, слабо пересеченной речными долинами. В юго-восточной части Мариинского района на правом берегу реки Кия расположен Арчекасский кряж площадью около 500 га и с абсолютной высотой 204 м, имеющий скалистые обнажения с севера, запада, юга, круто спускающиеся к пойме реки Кии, и пологие склоны, уходящие на востоке под прилегающую равнину. В северо-восточной части кряжа располагается летний оздоровительный лагерь «Арчекас» (рис. 1).

Географическое положение Арчекасского кряжа

Характеристика растительности Арчекасского кряжа

Русский геолог, исследователь нашего края Л.И. Лутугин был поражен не величественными лесами Кузбасса, а его травами. В одном из своих писем он писал: «Растительность удивительна! Таких цветов в жизнь свою не видел, и каждую неделю новые». Такой уголок сохранился и в окрестностях Мариинска – это Арчекасский кряж.

Май – начало бурного развития растительности. Одними из первых начинают цвести калужница, мать-и-мачеха, горец, одуванчик, лютик едкий, медуница, купальница азиатская, горицвет весенний (адонис). В мае цветут многие деревья и кустарники: ива, осина, лиственница, начинают цвести ель, сосна, пихта, смородина, багульник, черемуха, боярышник, яблоня, акация, волчье лыко, бузина, сирень.

Но основная масса растений зацветает в июне. Это береза, калина, крушина, таволга, облепиха, рябина, шиповник, можжевельник, а также земляника, клубника, костяника, черника, брусника, голубика, клюква. В середине июня начинает цвести множество трав: ветреница, гвоздика, поповник, ромашка, белый и красный клевер, валериана, зверобой, герань луговая, колокольчики, лесная герань, володушка, желтая лилия, чина лесная, мышиный горошек, кукушкины слезки, саранки, венерины башмачки, астры, спорыш, подорожник, репейник, кипрей (иван-чай), белый донник. Примерно в середине июня начинается цветение злаков: лисохвоста, тимофеевки, ежи скученной, пырея, мятлика и др. В конце июня зацветают ковыль, тонконог, типчак, эспарцет, полыни.

Хотя июль – макушка лета, но многие травы продолжают цвести, а некоторые только зацветают. Вновь появляются кровохлебка, льнянка, душица, колокольчик сборный, лабазник, золотая розга, пижма. На болотах продолжают цвести росянка, вахта трехлистная, сабельник, пушица, кувшинка и кубышка. Состояние растительности в августе бывает весьма разнообразным, даже резко контрастным, чего не наблюдалось в предыдущие месяцы. Цветущие растения и осенние краски – разве не контрасты?! Продолжают цвести лабазник, пижма, живокость, кровохлебка, осот лиловый, герань луговая, льнянка, белый и красный клевер, лесная герань, чина.

Несмотря на небольшую территорию Арчекаса, здесь можно видеть несколько типов растительности: леса, луга, степи, болота. Из 292 видов местных растений 221 вид – это многолетние травы, 16 видов – двулетние, 23 вида – однолетние, 7 видов – деревья, 19 видов – кустарники, а также по два вида полукустарников, кустарничков, полукустарничков.

На Арчекасе встречаются реликтовые виды растений: фиалка удивительная, клевер люпиновидный, володушка многожильчатая, первоцвет картузовидный, кошачья лапка двудомная, эндемик – мятлик Крылова. Из лекарственных трав встречаются: кошачья лапка, зверобой продырявленный, вороний глаз, одуванчик лекарственный, ромашка, кровохлебка, душица и др. Много декоративных растений: красоднев желтый, купальница азиатская, подснежник, ветреница, венерин башмачок, ковыль перистый и др. В Красную книгу РСФСР (1989) внесены три вида: венерин башмачок настоящий, венерин башмачок крупноцветный, ковыль перистый.

Характеристика почвенного покрова

При исследовании почвенного покрова мы пришли к выводу, что по своему составу почва относится к типу коричневые лесные почвы – бурозем.

Буроземы имеют сравнительно несложный профиль, образованный однородными коричневыми или темно-коричневыми горизонтами А и В, незаметно переходящими друг в друга (см. рис. 2, 3). Такой тип почвы характерен для лиственных лесов умеренной зоны. Из-за малой устойчивости к разложению листьев скорость разложения остатков органического происхождения значительно выше, чем в подзолах, поэтому подстилка обновляется быстрее. Она обычно маломощная, т.к. почва достаточно богата кальцием (рН 4,5–8).

Образовавшийся гумус относится к типу муль. Содержание питательных веществ возрастает по направлению к горизонту В. В почве отсутствуют ортштейны, поэтому корни растений могут свободно проникать в более глубокие, более богатые питательными веществами горизонты.

Характеристика водных ресурсов Арчекасского кряжа

Главной водной артерией района является левый приток реки Чулым, река Кия, принадлежащая к крупным рекам области. Она имеет длину 548 км, площадь бассейна 32 тыс. км2. Свое начало Кия берет в районе гор Чемодан и Медвежий голец Кузнецкого Алатау и течет на север, затем на северо-запад. В верховьях Кия – горная река, стремительно текущая в глубоких ущельях. На протяжении 252 км, от Мариинска до впадения в Чулым в районе Зырянска, Кия – типично равнинная река и по извилистости русла держит первенство в области, образуя и старицы.

Если в верховьях Кии ширина реки составляет десятки метров, то в пределах Мариинска преобладающая ширина – 120–170 м, глубина – 1,5–2,6 м (на перекатах 60–80 см, на плесах 6 м и более), скорость ее течения 0,3–0,5 м/с. Дно Кии песчаное и галечниковое, берега в основном пологие. «Питается» Кия за счет атмосферных осадков (40%), таяния снегов (50%) и подземных вод (10%).

Уровень воды в реке в течение года сильно меняется. Во время весеннего таяния снегов река вскрывается ото льда. Примерно во второй половине апреля начинается ледоход. Иногда бывают заторы, река выходит из берегов – наступает половодье, продолжительность которого составляет 40–90 дней. В июне река входит в берега, а в июле–августе уровень воды в реке падает. Наступает межень, обнажается бечевник. В конце лета – начале осени за счет выпадения дождей вновь повышается уровень воды. Замерзает Кия в конце октября – начале ноября. Толщина льда в среднем достигает 70–80 см, в отдельные годы – более 1 м.

В долине реки располагаются пойменные озера. Часто они имеют вытянутую форму – это остатки старого русла, или старицы. Одна из таких стариц располагается рядом с территорией лагеря «Арчекас», но из-за сильного биологического загрязнения вода в ней не пригодна для купания отдыхающих и не используется для приготовления пищи.

Примерно в 500 м от территории лагеря «Арчекас» находятся два родника. Один из них не очищенный и его вода жителями дачного поселка не используется. За вторым родником осуществляется постоянный уход, поэтому вода этого родника используется для бытовых нужд.

На расстоянии 3–4 км от Арчекасского кряжа длительное время проводилась добыча гравия. Образовавшиеся котлованы со временем заполнились водой. В настоящее время добыча гравия прекращена, и горожане используют данные водоемы для купания в летнее время года.

Из всех перечисленных водоемов нами были взяты пробы воды, был сделан их качественный анализ. Результаты исследования приведены в третьей главе.

Глава 2. Объект и методы исследования

Объект исследования

Объектом исследования явились древесные и травянистые растения, находящиеся на территории летнего оздоровительного лагеря «Арчекас», водоемы, находящиеся вблизи исследуемой территории, а также пробы почвы. Исследование проводилось в три этапа: весной (май), летом (конец июня, начало июля) и осенью (сентябрь).

Методика определения жизненного состояния зеленых насаждений и почвенно-травянистого покрова

Схема сбора информации о состоянии зеленых насаждений исследуемого покрова

Для установления степени загрязнения исследуемого района, определения его экологического благополучия нами была собрана информация о состоянии зеленых насаждений согласно следующей схеме.

1. Дать характеристику насаждений, указать место произрастания.

А. Составить схему участка (площадь, длина, ширина в метрах).
Б. Указать все виды древесно-кустарниковых и травянистых растений, произрастающих на этой территории.

2. Определить состояние почвенно-травяного покрова, используя табл.1.

Таблица 1

3. Определить жизненное состояние древостоя.

А. Указать возраст древостоя (молодые, средневозрастные, старые деревья). Возраст определяется по среднему диаметру и примерной высоте ствола.
Б. Указать количество здоровых, поврежденных, сильно поврежденных и усыхающих деревьев, используя табл. 2.

Таблица 2

В. Вычислить критерий жизненного состояния L по следующей формуле:

где N – общее количество деревьев в посадке; n1 – количество здоровых деревьев; n2 – количество ослабленных деревьев; n3 – количество сильно ослабленных деревьев; n4 – количество усыхающих деревьев.

Г. Оценить жизненное состояние в соответствии с полученными значениями L: 100>L>80 – древостой здоровый; 79>L>50 – поврежденный; 49>L>20 – сильно поврежденный; L<20 – полностью разрушенный.

Биоиндикация воздушного загрязнения

Биоиндикация загрязнений воздуха проводилась на основе методики «Оценка лишайникового покрова» (табл. 3). Класс загрязнения воздуха определяется по лишайникам, растущим на стволах взрослых деревьев. Для его определения нужно выбрать 2–5 деревьев со стволами диаметром не менее 15 см.

Таблица 3

Лишайники на стволах деревьев различаются по цвету и типу роста: накипной имеет слоевище в виде корочки, сросшейся с корой, листоватый растет в виде чешуек, отделяющихся от коры, кустистый имеет вид нитей или кустиков с широким плоским основанием.

Определение содержания в воде ионов Fe3+, Са2+, Cl, SO42–, СО32–

Каждое определение проводится с тремя различными образцами: раствором сравнения (в нем должен присутствовать интересующий нас ион), исследуемой воды и контроля (дистиллированная вода, не содержащая ионов).

Сполосните три пробирки. Налейте в каждую из них по 2 мл исследуемой жидкости: №1 – раствор сравнения; №2 – исследуемая вода; №3 – дистиллированная вода. Проведите в каждом случае качественные реакции на присутствие ионов.

А. Реакция на ион Fe3+.

Налейте в первую пробирку 2 мл раствора соли железа (III). Добавьте несколько капель раствора родонита (тиоцианита) калия KSCN. Тщательно перемешайте раствор. Повторите эти реакции с растворами в пробирках №2 и 3.

Б. По такой же схеме проведите анализ на присутствие в исследуемых жидкостях других вышеперечисленных ионов, используя соответствующие реактивы.

  • Для обнаружения ионов Са2+ используют оксалат натрия Na2С2О4 (или оксалат алюминия) в присутствии разбавленного раствора уксусной кислоты.

  • Для обнаружения Cl используют раствор нитрата серебра AgNO3 в присутствии разбавленного раствора азотной кислоты HNO3.

  • Для обнаружения SO42– используют раствор хлорида или нитрата бария в присутствии разбавленного раствора азотной кислоты.

  • Для обнаружения ионов CO32– используют следующие два метода.

  • При отсутствии в растворе SO42–, ионы CO32– можно обнаружить по реакции с солями бария в нейтральной среде.

  • Если сульфат-ион присутствует в растворе, то для обнаружения карбонат-иона в пробирку добавляют раствор соляной кислоты и 2–3 капли известковой воды. В случае наличия карбонат-ионов произойдет помутнение раствора.

Определение содержания в воде загрязняющих веществ (фосфатов, нитратов, солей свинца)

Определение ионов проводится по методике, описанной выше. При этом используют следующие реактивы.

  • Для обнаружения фосфат-ионов применяют молибденовую жидкость (NH4)2МоО4 + HNО3. В пробирку наливают молибденовую жидкость, приливают стандартный раствор или исследуемую воду и слегка подогревают. При наличии фосфат-иона выпадает желтый кристаллический осадок.

  • Для обнаружения нитрат-ионов используют дифениламин (С6Н5)2NН. Этот реактив в присутствии нитрат-ионов дает интенсивное синее окрашивание.

  • Для обнаружения ионов свинца используют KJ или Na2S. Образование желтого или черного осадка соответственно укажет на присутствие ионов свинца.

Определение содержания воды в почвенном образце

Различают следующие показатели степени влажности почвы:

– сырая (сочатся капельки воды);
– влажная (вода не сочится, но приложенный к почве лист фильтровальной бумаги быстро намокает);
– свежая (почва на ощупь прохладная, чувствуется, что в ней есть влага, но фильтровальная бумага, приложенная к почве, не намокает);
– сухая (почва на ощупь сухая, рассыпающаяся). Для сравнения берутся образцы различных типов почв разной степени увлажнения.

Определение влажности проводится следующим образом.

1. Взвесьте пустой стакан с крышкой.
2. Насыпьте в стакан размельченный почвенный образец (около 100 г) и взвесьте; запишите их общую массу.
3. Поместите открытый стакан с почвой на сутки в сушильный шкаф (110 °С).
4. Закройте стакан крышкой и перенесите его в эксикатор для охлаждения, после чего его вновь взвесьте; запишите его массу.
5. Повторите действия 3–4, пока взвешивание не станет давать одно и то же значение массы.
Влажность каждого образца рассчитывается по формуле

:

где W – содержание воды в образце (в %); m1 – масса пустого стакана с крышкой; m2 – начальная масса стакана с образцом почвы (до высушивания); m – постоянная масса стакана с образцом почвы (после высушивания).

Продолжение следует

 

Рейтинг@Mail.ru