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:
- Определить наибольшую и наименьшую фитотоксичность в районах;
- Оценить чувствительность к загрязнению горчицы сарепской;
- 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
- 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.
- Доклад «Об экологическом состоянии Чувашской Республики в 2020 году». – Чебоксары, 2021. – 132 с.
- Доклад «Об экологической ситуации в Чувашской Республике на 2021 год». – Чебоксары, 2022. – 143 с.
- 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.
- Theodor, S. A theoretical basis for bioindication in complex ecosystems/ S. Theodor, H. Dominik, H. Georges // Ecological Indicators, Volume 140. – 2022.