Оценка качества городской среды Новочебоксарска методами биоиндикации, биотестирования и химического анализа

"Научный аспект №7-2024" - Экология

УДК 57.084.1

Дианова Екатерина Андреевна – студентка специальности «Лечебное дело» Первого Московского государственного медицинского университета им. И.М. Сеченова.

Научный руководитель Воронкова Марина Михайловна – учитель биологии Гимназии № 5 в г. Чебоксары.

Аннотация: Город Новочебогксарск подвержен активному антропогенному воздействию – встает вопрос о качестве окружающей среды. Использованные методы и методики совместно со статистическим анализом позволяют достоверно проанализировать экологическое состояние города и получить интегральную оценку по качеству исследуемых микрорайонов. Результаты по фитотоксичности показали отсутствие корреляции данных между кресс-салатом и горчицы сарепской. У почв определена кислотность, фитотоксичность,  буферность по отношению к щелочи и кислоте. Выявлено, что выбранные районы не подвержены дегенерации, характеризуются хорошей буферной способностью.

Ключевые слова: биоиндикация, биотестирование, буферность почвы, фитотоксичность, химический анализ почвы, оценка качества окружающей среды.

Введение

Поддержание благоприятной окружающей среды – основанное на стремлении к устойчивому развитию – актуально по всему миру, поскольку увеличивающееся техногенное воздействие при иррациональном использовании способно привести к катастрофам. В Новочебоксарске присутствуют различные промышленные предприятия – важно проводить мониторинговые исследования для определения благоприятности окружающей среды. Поэтому биоиндикация, биотестирование и химический анализ, как методы определения экологического состояния, являются актуальными. Значимость работы заключается в комплексном исследовании состояния городской среды с использованием набора методик.

Проблемой является качество городской среды. Объект исследования – почва исследуемых микрорайонов. Предмет исследования – фитотоксичность и буферность районов города. Цель исследования – оценка качества почв в исследуемых микрорайонах города Новочебоксарск.

Поставлены следующие задачи:

  1. Определить наибольшую и наименьшую фитотоксичность в районах;
  2. Оценить чувствительность к загрязнению горчицы сарепской;
  3. Сравнить данные методик и определить качество городской среды.

Предполагается, что район с большим антропогенным воздействием будет иметь более неблагоприятную экологическую обстановку.  Также выдвинута гипотеза о том, что горчица сарепская является биотестом, поскольку имеет систематическую связь с биотестом кресс-салатом.

Основная часть

Основные источники загрязнения в городе Новочебоксарск обнаружены от ПАО «Химпром» и Филиала АО «Управление отходами в г.Новочебоксарск»[2, 3].

Для исследования выбраны следующие микрорайоны: местность рядом с ПАО «Химпром», Зеленый бульвар, район рядом с Тепличным комплексом. В качестве контроля использовалась местность рядом с Заволжьем. Пробы почвы отбирались по национальному стандарту Российской Федерации.

Биоиндикация – это определение качества среды (метод оценки её абиотических и биотических факторов) и экологических нагрузок на неё с помощью оценки различных характеристик биологических систем, существующих в исследуемых условиях, с учетом сложности экосистем. Важно учитывать различные биотические факторы, отражающие общее состояние экосистемы или изменение любой её составляющей [5]. Для биоиндикации использовался метод флуктуирующей асимметрии с использованием таблицы по интегральному показателю стабильности развития (ИПСР). В 2022 году получены следующие результаты: Зеленый бульвар находился в напряженном состоянии, территория рядом с ПАО «Химпром в критическом состоянии (различия были статистически значимыми), Тепличный комплекс и Заволжье – условная норма [1].

В биотестировании применен метод определения фитотоксичности с использованием горчицы сарепской и биотеста кресс-салата. Методика основана на подсчете проросших семян и сравнении данных с контролем. Отличие более, чем в 1,1 раз говорит о начале дегенерации. Больше в 2 раза – истощение и сильная дегенерация. У кресс-салата всхожесть во всех пробах 100%, у горчицы сарепской варьировалась от 12% до 30%. Статистический анализ показал, что у горчицы сарепской практически везде неоднородная выборка (в отличие от данных по кресс-салату) и ненормальное распределение, не подтвердилась гипотеза о том, что горчица сарепская является биотестом (по коэффициенту линейной парной корреляции Пирсона не обнаружена зависимость между данными кресс-салата и горчицы сарепской). При дальнейшем исследовании учитывались данные по кресс-салату: все районы находятся в удовлетворительном состоянии (соотношение у местности рядом с Тепличным комплексом – 1,066, Зеленый бульвар – 1,085, ПАО «Химпром» - 1,096).

Для химического анализа использовалась методика по определению буферности почвы по отношению к кислоте и щелочи. Похожий анализ проводился для исследования буферности почв в ризосфере ели [4]. Промежуточные значения кислотности при постепенном добавлении щелочи или кислоты занесены в графики, с помощью которых определялись необходимые данные. Буферность найдена по модулю разности между площадью графика по песку и исследуемого района. Заволжье более устойчиво к щелочным изменениям в 2,4 раза. Остальные районы больше устойчивы к кислотным: Тепличный комплекс – в 2,22 раза, Зеленый бульвар – в 2,08 раз, местность рядом с ПАО «Химпром» – в 2,78 раз.

Результаты и выводы

Наиболее высокая фитотоксичность – территория с ПАО «Химпром», наименее – местность рядом с Тепличным комплексом. Не обнаружена корреляция данных по кресс-салату и горчицы сарепской – горчица сарепская не является растением-биотестом для определения фитотоксичности.

Результаты по биоиндицкации, биотестированию и химическому анализу имеют схожесть: Заволжье – условная норма (1 балл по ИПСР), одна из наименьшей фитотоксичности, наибольшая устойчивость к щелочам; Тепличный комплекс – условная норма (1 балл), одна из наименьшей фитотоксичности, наибольшая буферность почв; Зеленый бульвар – напряженное состояние (3 балла), одни из наименьших показателей буферности к щелочи и кислоте, относительно невысокая фитотоксичность; ПАО «Химпром» – критическое состояние (5 баллов) – наибольшая фитотоксичность, одна из наименьших буферностей к щелочам.

В целом исследуемые районы, по данным химического анализа, имеют хорошую устойчивость (буферность) и, по данным биотестирования, не подвержены дегенерации.

Список литературы

  1. Дианова, Е.А. Биоиндикация городской среды г. Новочебоксарска по флуктуирующей асимметрии листовой пластинки тополя бальзамического и мать-и-мачехи/ Е. А. Дианова // COGNITIO RERUM. – 2023. – № 10. – С. 136-140.
  2. Доклад «Об экологическом состоянии Чувашской Республики в 2020 году». – Чебоксары, 2021. – 132 с.
  3. Доклад «Об экологической ситуации в Чувашской Республике на 2021 год». – Чебоксары, 2022. – 143 с.
  4. Специфика кислотно-основной буферности почв в ризосфере ели в горизонте АЕ подзолистой почвы/ Ю. Г. Максимова, Е. С. Русакова, И. И. Толпешта, Т. А. Соколова, К. Ю. Близнецова, П. А. Мокроусова //Вестник Московского университета. № Почвоведение. – 2012. – № 2. – С. 28-34.
  5. Theodor, S. A theoretical basis for bioindication in complex ecosystems/ S. Theodor, H. Dominik, H. Georges // Ecological Indicators, Volume 140. – 2022.

Интересная статья? Поделись ей с другими:

Автор: Дианова Екатерина Андреевна