Оценка качества среды города Южно-Сахалинска и примыкающей рекреационной зоны

Содержание Введение Глава 1. Обзор литературы Глава 2. Экологические аспекты городской среды. Эколого-географический очерк исследуемого района

2.1 Влияние качества среды урбанизированной экосистемы на растительность

2.1.1 Экологические особенности урбоэкосистемы

2.1.2 Влияние основных фитотоксикантов урбоэкосистемы на растения

2.2 Природно-ландшафтные, климатические, экологические условия района исследования

2.2.1 Географическое положение. Климат

2.2.2 Геология. Почвы

2.2.3 Флора

2.2.4 Экологические условия Глава 3. Материал и методы исследования

3.1 Флуктуирующая асимметрия

3.2 Анализ суммы фенольных соединений

3.3 Определение концентрации хлорофилла колориметрическим методом

3.4 Определение площади листовой пластины

3.5 Определение загрязнения окружающей среды пылью по её накоплению на поверхности листовой пластины древесных растений

3.6 Экспресс-оценка качества воздуха по состоянию хвои Pinus sylvestris L.

3.7 Статистическая обработка данных Глава 4. Результаты и их обсуждения

4.1 Показатели флуктуирующей асимметрии растений в некоторых точках г. Южно-Сахалинска

4.2 Содержание фенольных веществ в листьях Acer Mono Maxim

4.3 Влияние загрязнения воздушного бассейна на морофо-анатомические и биохимические показатели хвои Pinus sylvestris L.

4.4 Оценка уровня пылевого загрязнения воздуха г. Южно-Сахалинска методами биоиндикации Заключение Список литературы Приложение Введение В настоящее время происходит интенсивное насыщение атмосферного воздуха городов различными загрязнителями, в частности ядовитыми примесями отработавших газов автотранспорта, продуктов деятельности ТЭЦ. Современная ситуация такова, что даже небольшие города, далекие от статуса индустриальных, занимают ведущие позиции в рейтинге городов с высоким уровнем загрязненности воздуха. Более пяти лет Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу включает Южно-Сахалинск в список городов с высоким уровнем загрязнения атмосферного воздуха. По данным ФГУ «Центр гигиены и эпидемиологии в Сахалинской области», высокое содержание загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы является одной из причин развития серьезных заболеваний среди населения. При хроническом ингаляционном воздействии химические вещества воздействуют на органы и системы — мишени: органы дыхания, сердечнососудистую систему, органы кроветворения, ЦНС, влияют на формирование врожденных аномалий у детей и показатели смертности. Кроме того, большинство загрязняющих веществ регистрируемых в атмосферном воздухе, являются канцерогенами. Южно-Сахалинск входит в группу городов с повышенным онкологическим риском.

Чем интенсивней процесс техногенного воздействия на окружающую среду, тем выше интерес к её состоянию и качеству, к развитию перспективных методов оценки экологического состояния среды. В настоящее время имеется большой арсенал методов для выявления различных неблагоприятных воздействий на состояние окружающей среды. Контроль качества окружающей среды методами биоиндикации — актуальное научное направление, требующее изучения и более широкого внедрения в систему экологического мониторинга.

Актуальность. Высокая транспортная загруженность, сочетание особенностей проектировки города Южно-Сахалинска, географического положения и климатических условий делает город зоной с повышенным потенциалом загрязнения атмосферного воздуха. В таких условиях индикаторные признаки растений, весьма информативны. Изменения анатомо-морфологических и физиолого-биохимических показателей дают достоверную картину условий места обитания растений и отражают состояние городской среды. В этой связи привлечение методов биологической индикации наряду с арсеналом физико-химических методв-весьма актуально.

Научная гипотеза: морфо-анатомические, физиологические, биохимические показатели растений позволяют оценить качество окружающей среды в городе ЮжноСахалинске.

Научная новизна: мониторингом качества атмосферного воздуха в г. Южно-Сахалинске занимается СЭС. Основные методики, используемые в организации мониторинга — физико-химические, позволяющие оценить содержание строго ограниченного числа загрязнителей. Интегральную же оценку всеми видами загрязнителей возможно дать только методами биоиндикации. В г. Южно-Сахалинске оценка состояния окружающей среды с привлечением подобных методов ранее не проводилась.

Практическая значимость: результаты исследования позволяют установить виды наиболее чувствительные к загрязнению окружающей среды в условиях г. Южно-Сахалинска.

Цель: оценка качества среды города Южно-Сахалинска и примыкающей рекреационной зоны.

Задачи:

· исследовать загрязнения воздушной среды в некоторых точках г. Южно-Сахалинска методами биоиндикации.

· оценить пылевое загрязнение воздуха г. Южно-Сахалинска.

Предмет исследования: морфо-анатомические, биохимические показатели растений-индикаторов.

Объект исследования: окружающая среда г. Южно-Сахалинска Апробация работы: основные результаты исследования были доложены и обсуждены на студенческой научной конференции ДВГГУ.

Глава 1. Обзор литературы Возрастающая роль технического и промышленного комплекса в урбоэкосистемах приводит к негативным последствиям, выражающимся в прогрессирующем ухудшении состояния окружающей среды.

Городская среда насыщена различными ксенобиотиками и поллютантами, зачастую обладающими токсическим воздействием для биотического комплекса. Показатели предельно допустимой концентрации подобных веществ разработаны лишь для человека. Эти показатели не могут быть распространены на другие живые объекты. С точки зрения охраны природы важнее получить ответ на вопрос, к каким последствиям приведет та или иная концентрация загрязнителя в среде.

Учитывая, что экологический каркас любого города образован разными по происхождению, назначению и структуре зелеными насаждениями, перспективной и актуальной является оценка стабильности развития растений, как маркеров состояния окружающей среды.

С помощью растений-биоиндикаторов принципиально возможно обнаруживать места скоплений в экологических системах различного рода загрязнений, проследить скорость происходящих в окружающей среде изменений, можно судить о степени вредности тех или иных веществ для живой природы, прогнозировать дальнейшее развитие экосистемы и давать комплексную оценку качества среды. Наконец, растения являются ведущим и весьма чувствительными компонентом биогеоценоза, характеризующиеся весьма тесными связями с абиотическими факторами и способными реагировать на сверхмалые дозы токсических веществ.

Актуальным остается вопрос о выявлении новых видов биоиндикаторов. На протяжении многих лет на кафедре химии СГАУ им. Н. И. Вавилова проводилось изучение свойств некоторых биоиндикационных растений. По результатам данных исследований была издана монография «Новые фитоиндикаторы в урбоэкомониторинге». В работе представлены растения-биоиндикаторы, система изучаемых параметров которых разработана авторами впервые: петуния гибридная (Petunia hybrida L.), бархатцы распростертые (Tagetes patula L.), пеларгония зональная (Pelargonium zonaleL.), львиный зев (Antirrhinum majus L.), сальвия блестящая (Salvia splendens Ker. — Gawl.). В 2011 году выше перечисленные растения впервые использовались для биомониторинга качества городской среды. В последние годы проводится изучение и оценка качества городской среды по некоторым древесным растениям. В своей работе, посвящённой фитоиндикации и её практическому применению, О. А. Неверова отмечает, что древесные культуры в силу особенностей их метаболизма в основном использую для индикации загрязнения атмосферного воздуха, однако их также можно использовать для диагностики загрязнения почв. В свою очередь биоиндикаторные свойства травянистых растений практически не изучены.

Экологическая оценка состояния лесных массивов и урбанизированных территорий в лесной зоне может успешно осуществляться с привлечением показателей хвойных, лиственных растений и эпифитных лишайников.

На сегодняшний день распространён опыт биомониторинга городских агломераций Европейской части нашей страны (г. Москва, Пенза, Калининград, Воронеж, Санкт-Петербург), в Сибирском регионе (г. Красноярск, Иркутск). На территории Дальнего Востока оценка качества среды методами биоиндикации наиболее широко получила практическое применение в г. Якутске благодаря работам В. Ю. Солдатовой и Е. Г. Шадриной. Как отмечалось ранее, подобные исследования в Сахалинской области никогда не проводились. Для успешной диагностики изменений в морфо-анатомических и физиологических показателях растений, обусловленных спецификой загрязнения воздушного бассейна г. Южно-Сахалинска, необходимо установить наиболее приемлемые виды-индикаторы для данной территории.

К индикаторам выдвигается ряд требований, которым они должны удовлетворять:

1. высокая численность в изучаемом экотопе;

2. отсутствие повреждений

3. индикатор должен быть типичным для данных условий;

4. находиться в условиях, удобных для отбора проб;

5. биоиндикаторы должны быть одновозрастными и характеризоваться, по возможности, близкими свойствами;

Для некоторых стрессовых факторов уже испытаны, а иногда специально подобраны различные морфологические индикаторы, с помощью которых возможна краткоили долговременная индикация как при низких, так и при высоких дозах воздействия. В ряде стран морфологические индикаторы используют в национальной системе мониторинга, например, в Нидерландахс 70-х годов прошлого века.

Стоит отметить тот факт, что интегральную оценку качества среды необходимо проводить на основе не одного, а нескольких методов биоиндикации. Данное утверждение подтверждено работами ряда отечественных учёных: Т. А. Дружкиной, И. С. Майдебурой, О. А. Савватеевой и т. д. [14; 22; 32]. Наиболее распространенными методами скрининговой оценки эклогического состояния городской среды являются определение величины флуктуирующей асимметрии билатеральных морфологических признаков (ФА), анализ сумманых фенольных соединений в листовой пластине древесных культур, а так же регистрация изменения количественного содержания зеленных пигментов в листьях растений.

Вышеперечисленные методы биоидикации получают широкое распространение в общей системе экологического мониторинга, дополняя стандартные физико-химические методы.

В некоторых аспектах подобные методы превосходят стандартные физико-химические методы. Это выражается в простоте их использования, многие из них дешевы, позволяют вести контроль качества среды в непрерывном режиме. Главным преимуществом биоиндикации является возможность дать интегральную оценку качества среды. Она суммирует все без исключения биологически важные данные об окружающей среде и отражает ее состояние в целом, выявляя наличие комплекса загрязнителей.

Глава 2. Экологические аспекты городской среды. Эколого-географический очерк исследуемого района

2.1 Влияние качества среды урбанизированной экосистемы на растительность

2.1.1 Экологические особенности урбоэкосистемы Являясь сверхсложной полиструктурной системой, город не перестает быть одновременно и системой экологической, поскольку последнюю, как и в природных условиях, формируют организмы вместе со средой их существования. При этом главными системообразующнми процессами являются потоки вещества и энергии. В 1990 год советский учёный Н. Ф. Реймерс дал определение урбоэкосистемы как неустойчивой природно-антропогенной системы, состоящей из архитектурно-строительных объектов и резко нарушенных естественных экосистем. По мнению В. В. Владимирова, подобные сверхоткрытые системы выступают в роли мощного фактора воздействия на природные сообщества. Механизм воздействия определен набором основных особенностей городских экосистем, проявляющихся в полиморфности, зависимости от смежных экосистем, аккумулирующей способности, неуравновешенности основных структур. Полноценное независимое функционирование урбоэкосистем, способное обеспечить существование своего населения, невозможно. Экспансия подобных систем сопровождается стягиванием ресурсов и энергии с близлежащих естественных ландшафтов и выбросом в биосферу большого количества отходов. Процесс становления и развития градосферы сопровождается редукцией растительного покрова, антропогенной трансформацией природных ландшафтов, деградацией почвенного покрова, сменой естественных компонентов среды искусственными, обладающих иными теплофизическими свойствами, а так же загрязнением воздуха, формированием искусственных потоков тепла. Рассмотренный выше способ функционирования, существования, развития в совокупности с аккумулирующим потенциалом урбоэкосистемы приводит к формированию специфичного комплекса условий среды, определяющих экологические особенности эдафотопов и аэротопов данной системы.

Как отмечает Ф. В. Стольберг, в крупных городах формируется свой микроклимат, существенно меняются аэродинамические, радиационные, термические и влажностные характеристики атмосферы. В условиях урбонизированных экосистем возрастает степень мутности, задымленность атмосферы, уменьшается прозрачность за счет большого содержания в воздухе взвешанных веществ, увеличивается повторяемость туманов, количества облаков. Пыль сама по себе, а так же благодаря образованию туманов, поглощает солнечные лучи. Как следствие сокращается инсоляция, ослабевает поступление ультрафиолетовых лучей. Загрязненность атмосферы, повышенная облачность снижает эффективное излучение атмосферы, ночное охлаждение земной поверхности. Изменение радиационного баланса, дополнительное поступление тепла в атмосферу при сжигании топлива и приводят к повышению температуры внутри города и формированию «острова тепла» над городом. В условиях города изменяется ветровой режим. На общем фоне снижения скорости ветра возрастает количество штилей, способствующих застаиванию воздуха в зонах загрязнения.

Почвы города представлены технозёмами. Посредством засорения почвы строительным мусором, шламами, шлаками, бытовыми отходами, происходит нарушение её механических свойств и формирование глубоко преобразованных антропогенных почв с уплотнением и захламлением профиля. Запечатывание почв твердыми покрытиями, ограничение почвенного профиля бетонными плитами и коммуникациями приводит к нарушению водно-воздушного режима. В эдафотопах наблюдается превышение допустимого уровня содержания микроэлементов и, соответственно, переход их в разряд тяжелых металлов. Отличительными чертами урбанозёмов являются пониженный уровень буферности и гумусированности, а так же наличие эолового слоя техногенного происхождения.

Качественные характеристика аэротопа зависимы и находятся под непосредственным и определяющим воздействием иных компонентов экосистемы (растительности и почвы) и микроклиматических особенностей. Однако стоит помнить о справедливости первого закона экологии сформулированного в начале 70 х годов XX в. американским учёным Б. Коммонером. Как некоторые функциональные возможности растительного покрова оптимизируют показатели качества природных подсистем города, так и состав и режим аэротопа, эдафотопа влияет на морфо-анатомические, физиологические показатели растений.

2.1.2 Влияние основных фитотоксикантов урбоэкосистемы на растения Вредное влияние загрязненного воздуха на растения происходит, как путем прямого действия газов на ассимиляционный аппарат, так и путем косвенного воздействия через почву.

Таблица 1

Основные фитотоксиканты городской среды и антропогенные источники их поступления в атмосферу[3;19]

Чрезвычайно токсичной для растений является диоксид серы (SO2). На долю двуокиси серы приходится до 95% от общего объема сернистых соединений, поступающих в атмосферу от антропогенных источников.

При повышении концентрации соединений серы наблюдаются сдвиги в пигментной системе и структуре хлоропластов, что отрицательно сказывается на процессе фотосинтеза. Скорость фотосинтеза снижается пропорционально содержанию двуокиси в окружающей среде и количеству поглощенного газа. Поражение листовой пластины диоксидом серы проявляется в появлении светло — жёлтых, буро-чёрных пятен, ожогов, а так же в сморщивании и отмирании листовой пластины.

Наиболее чувствительными к загрязнению воздуха сернистым газом являются хвойные породы. При концентрациях SO2 0,23—0,32 мг/м³ происходит усыхание хвои в течение 2−3 лет. Подобные изменения у лиственных деревьев происходят при концентрациях 0,5−1 мг/м³.

Растения, поврежденные двуокисью серы, мене устойчивы к различным факторам, вредителям и болезням.

Менее токсичными для растений являются окислы азота. При хроническом воздействии у растений развиваются признаки ксерофитизма, периферическое повреждение листьев, их скручивание вовнутрь и отмирание листовой пластины.

Весьма чувствительными к воздействию NO и NO2 является некоторые звенья метаболизма. Под влиянием окислов азота подавляется фотосинтез, а соответственно происходят изменения в структуре хлоропластов.

Основной областью поражения токсикантов является азотный обмен, нарушения которого происходит даже при малых концентрация двуокиси азота (0,01 мг/м³). Необратимые изменения в обмене веществ растений способны вызывать и высокие концентрации аммиака, сопровождающиеся накоплением в тканях аммиачного азота, подщелачиванием клеточного содержимого [3; 19].

Одной из самых распространенных примесей в атмосфере является оксид углерода.

Для растений сравнительно малотоксичен и способен вызывать негативные изменения при высоких концентрациях (более 1%).

Последствия токсического воздействия СО проявляются в ингибировании цитохромоксидазы и процесса дыхания в целом, исчезновении фосфорных эфиров сахаров, нарушении сопряженности окисления ифосфорилирования, индуцировании замедление роста, эпинастии листьев, усилении корнеобразования.

Весьма разнообразное патологическое действие оказывают тяжёлые металлы.

Таблица 2

Патогенное воздействие тяжёлых металлов на морфо-анатомические и физиологические показатели растений [3;19]

Мощным источником поступления металлов в атмосферу является пыль. Оседая на надземных органах растений, она способна оказывать разнообразное влияние. Так, например, нарушается работа устьичного аппарата, что в свою очередь препятствует нормальному теплои влагообмену листовой пластины с атмосферой и приводит к повышению температуры листа. Запыленность листьев нарушает процесс фотосинтеза, понижает уровень сахаров в тканях, темпы накопления вещества и роста растений [3; 19].

К сильнейшим фитотоксикантам относят фтор. Симптомы повреждения листового аппарата фтором проявляются в изменение цвета, в уменьшении размера листовой пластины, хлорозах, нарушении работы фотосинтетического аппарата. Под влиянием фтора происходит ослабление прироста растения в высоту, подавление или полное прекращение прорастание семян у некоторых видов [3; 12; 19].

Зачастую воздействие токсикантов носит комплексный характер. В одних случаях, это может привести к ослаблению действия отельных загрязняющих веществ, в других происходит заметное усиление их влияния. Рассматривая характер повреждений, наносимых различного рода загрязнителями, можно сделать вывод, что наиболее чувствительным к воздействию является фотосинтетический аппарат. Всё повреждения в первую очередь проявляются на физиолого-биохимическом уровне, затем распространяются на ультраструктурный и клеточный уровни, и лишь после этого развиваются видимые признаки повреждения — хлорозы и некрозы тканей листа, опадение листьев, торможение роста, снижается биологическая продуктивность, сокращается продолжительность жизни растений.

Реакция растений на загрязнение питающих их сред весьма чуткая. Это означает, что они могут служить живыми индикаторами состояния среды. Индикаторные растения могут использоваться как для выявления отдельных загрязнителей воздуха, так и для оценки качественного состояния природной среды.

2.2 Природно-ландшафтные, климатические, экологические условия района исследования

2.2.1 Географическое положение. Климат Южно-Сахалинск расположен на юго-востоке о. Сахалин в центральной части Сусунайской долины, вытянутой в меридиональном направлении, между двух хребтов Сусунайским и Мицулёвским. (Рис. 1, 2)

Непосредственного выхода к морю не имеет. От западного побережья Татарского пролива город отделяет 50 км, в восточном (побережье Охотского моря) и южном (залив Анива) направлениях равноудален от прибрежной зоны: 25 и 20 км соответственно. От воздействия влияния Охотского моря город защищает горный массив — Сусунайский хребет, простирающийся с восточной стороны.

Рис. 1. Профиль рельефа Сусунайской долины. Географическое положение г. Южно-Сахалинска. Прямоугольной областью выделена область расположения г. Южно-Сахалинска.

В связи с особенностями географического положения город имеет своеобразный климат. Южно-Сахалинск входит в зону умеренных муссонных широт. Повышенная облачность — одна из важнейших особенностей климата Сахалина и Южно-Сахалинска в частности. Отличие муссонного климата острова от континентального в том, что пасмурные дни — частое явление не только летом, но и зимой. Это обусловлено тем, что зимой воздушные массы движутся с материка в сторону Тихого океана. Холодный воздух континентальных масс прогревается и увлажняется над открытой водной поверхностью, что в свою очередь ведет к образованию облаков. Повышенная облачность обуславливает небольшое количество солнечных дней. Продолжительность солнечного сияния составляет до 1933 часов в год, для сравнения, в Хабаровске величина данного показателя составляет до 2449 часов в год. Зимой южная часть острова, соответственно и город Южно-Сахалинск, находится в потоке относительно теплого воздуха, поступающего с континента и прогревающегося над просторами Японского моря и незамерзающей части Татарского пролива. Самый морозный месяц — январь, с показателем среднесуточной температуры -12,2°C. Лето относительно прохладное, туманное, пасмурное, влажное. Самый теплый месяц — август, показатель среднесуточной температуры составляет +17,3°C. Количество летних осадков превалирует над количеством зимних. Так за период с августа по сентябрь может выпадать до половины нормы годовых осадков. Снежный покров устанавливается в конце ноября, однако, в отдельные годы может появиться только в конце декабря. Зимой возможны обильные снегопады и потепления, вызванные активной циклонической деятельностью, развивающейся над Охотским морем и Алеутскими островами. Влажность воздуха повышенная, средний показатель равен 82%. Самые высокие показатели влажности регистрируются в летний период. Например, среднемесячный показатель влажности в июне — 86,8%, июле — 85,6%, августе — 89,3%. Так же характерными особенностями метеорологического режима долин являются застой воздуха, формирование частых приземных и приподнятых инверсий, препятствующих рассеиванию примесей в атмосфере. При наличии слоя инверсии, в сочетании с частыми штилями, возникает такое явление как мгла. Средняя продолжительность мглы в Южно-Сахалинске составляет 463 часов. Преобладающими являются ветра северного направления, за исключением весеннего периода.

2.2.2 Геология. Почвы В центральных низменностях южного Сахалина распространены палиоценовые отложения, представленные такими породами как: пески, песчаники, алевролиты, глины, диатомиты, пласты лигнитов. Так же широкое распространение получили интрузивные породы разного состава и возраста (мезозойский и верхнемеловой). Например, мезозойский интрузивный комплекс представлен породами, соответствующими по своему составу диоритам и серпентинитам. В свою очередь, верхнемеловой комплекс представлен породами пестрого состава — от ультраосновного до кислого.

В Сусунайской долине отмечается семь типов почв, наибольшее распространение здесь имеют болотные (торфянисто-глеевые, торфяно-глеевые, торфяники, иловато-болотные, торфянисто-перегнойно-глеевые). Центральная часть долины представлена в основном иловато-болотным типом. На втором месте по площади стоят лугово-дерновые почвы. На сегодняшний день все почвы данного типа распаханы. Ограниченное распространение имеют подзолистые и аллювиальные почвы.

2.2.3 Флора С точки зрения ботанико-географического районирования, область исследования (Сусунайский хребет, Сусунайская низменность, г. Южно-Сахалинск) включает часть Южно-Сахалинского флористического района, выделенного П. В. Крестовым, В. Ю. Баркаловым и А. А. Тараном в 2004 году.

Зеленые насаждения города достаточно бедны, маломощны и не отличаются видовым разнообразием. Условно, по характеру преобладающе растительности, город можно разделить на следующие зоны:

· Зоны с преобладанием автохтонной флорой (ГПКиО им. Ю. А. Гагарина, гора Большевик)

· Декоративные зоны с интродуцированными, адвентивными видами (скверы, аллеи, непосредственно зеленые насаждения города).

Основу растительности улиц и дворов составляют: берёза плосколистная (Betula platyphylla sucacz.), тополь душистый (Populus suaveolens Fish.), тополь пирамидальный (Topulus pyramidalis Borkh), Клён Майра (Acer mayrii Schwer.), клен жёлтый или клён-берёза (Аcer ukurunduense Trautv. et C.A. Mey.), ильм японский или долинный, или вяз сродный (Ulmusjaponica (Rehd.) Sarg.;U. Propinqua Koidz.), ясень маньчжурский (Frбxinus mandshurica Rupr.), рябина смешанная (Sorbus commixta Hedl.), клевер ползучий (Trifolium repens L.), подорожник большой (Plantбgo mбjor L.), одуванчик обыкновемнный (Tarбxacum officinбle L.), ястребиночка оранжевая (Pilosella aurantiacaL.) Стоит отметить, что травянистый ярус синантропной флоры в значительной мере угнетен, организованных травяных газонов в городе очень мало, недостаточное количество декоративных кустарников. Парковая зона представляет собой лесной массив, претерпевший антропогенную трансформацию, но сохранивший в своей основе естественную растительность. Видовое разнообразие парковой зоны имеет хорошо выраженное высокотравье яркими представителями которого являются дудник медвежий (Angelica ursina (Rupr.) Maxim.), борщевик Сосновского (Heracleum sosnowskyi Manden.), недоспелка мощная (Cacalia robusta Tolm.), бодяк камчатский (Cirsium kamtschaticum Ledeb. ex DC.), белокопытник широкий (Petasitesampuls Kitam.), крестовник коноплелистный (Senecio cannabifolius Less.)конский щавель (Rumex Confertus Willd), горец сахалинский (Fallуpia sachalinensis LanaFalcon). Территории, не утратившие естественную растительность, по-прежнему отличаются богатством флористического состава и сложностью структуры. Первый ярус формируют ель европейская (Picea abies (L) Karst.), ель аянская (Picea ajanensis (Lindl. et Gord.) Fisch. ex Carr.). Полог представлен пихтой Майра (Abies sachalinensis Fr. Schmidt), лиственницей Каяндера (Larix cajanderi Mayr.), получившей широкое распространение на склонах Сусунайского хребта, тополем Максимовича (Populus maximowiczii A. Henry). Средний ярус образует берёза Эрмана (Betula ermanii Cham.), берёза плосколистная (Betula platyphylla Sukacz), ива удская (Salix udensis Trautv. et C.A. Mey), ольха волосистая (Alnus hirsuta (Spach) Fisch. ex Rupr.) и др. В подлеске разнообразные кустарники: кедровый стланик (Pinus pumila (Pall.) Regel), боярышник зеленомякотный (Crataegus chlorosarca Maxim), элеутерококк колючий (Eleutherococcus senticosus (Rupr. et Maxim.) Maxim.), бузина кистистая (Sambucus racemosa L.), жимолость золотистая (Lonicera chrysantha Turcz. et Ledeb.), представители семействабересклетовых: бересклет красноплодный (Euonymus miniata Tolm.), бересклет большекрылый (Euonymus macroptera Rupr.). Из лиан обычны актинидия коломикта (Actinidia kolomikta Maxim), лимонник китайский (Schisandra chinensis (Turcz.) Baill.). Представители травянистого яруса весьма разнообразны. Широко распространены папоротниковидные, сельдереевые, астровые, ландышевые, значительно представительство вересковых, бобовых, лютиковых, розовых, мятликовых.

Флора Сахалина соединяет в себе бореальные и восточно-азиатские элементы. Многие ученые отмечают относительно слабый эндемиз флоры Сахалина. С накоплением новых данных количество видов, считающихся эндемичными, последовательно уменьшается. В своей работе Е. М. Егорова выделяет 36 эндемичных видов. В окрестностях г. Южно-Сахалинска можно встретить следующих эндемиков: cоссюрея дуйская (Saussure duiensisF. Schmidt) актинидия сугавары (Actinidia sugawarana Koidz.). В составе флоры городского парка отмечено восемь видов сосудистых растений включенных в Красную книгу Сахалинской области: аралия высокая или аралия высокая (Aralia elata (Mig.) Seem.), кардиокринум Глена (Cardiocrinum glehnii F. Schmitd), бархат сахалинский (Phellodendron sachalinense (F. Schmitd) Sarg.), брылкиния хвостатая (Brylkinia caudate Munro), вишня сахалинская (вишня Саржента) (Cerasus sachalinensis (F. Schmitd) Kom.; sargentii (Rehd) Pojark.), пион обратнояйцевидный (Paeonia obovataMaxim), тис остроконечный (Taxus cuspidate Siebold et Zucc. ex Endl.), триллиум Чоноски (Trillium tschonoskii Maxim.). На территории города так же имеются декоративные зоны (аллеи, скверы музеев), использующие в благоустройстве виды растений не типичных для данной территории. Например: барбарис Тунберга (Berberis thunbergii), ель голубая (Picea pungens engelm), кипарисовик горохоплодный (Chamaecyparis pisifera Sieboldet et Zucc.), древовидная гортензия (Hydrбngea arborescens L.), безвременник великолепный (Cуlchicum speciуsumSteven).

загрязнение воздух биоиндикация фенольный

2.2.4 Экологические условия Особенности географического положения и метеорологического режима Сусунайской долины делают г. Южно — Сахалинск зоной с повышенным ПЗА. Немало важную роль в характере и специфике загрязнения играет рельеф города, имеющий чашеобразную форму с ярко выраженным перепадом высот. Наивысшей точкой является гора Большевик, в низинной части располагается ул. Ленина. Мощным источником загрязнения воздуха городской среды является автотранспорт. Вклад автотранспорта в суммарный выброс составляет 62%.

Рис. 3. Динамика прироста автотранспорта в г. Южно-Сахалинске в период с 2003 по 2014 года [2; 13].

Для города характерно неравномерное распределение транспортного потока.

Рис. 4. Интенсивность транспортного потока в некоторых точках г. Южно-Сахалинска.

Как видно из рисунка семь ул. Комсомольская и ул. Ленина характеризуются высокой плотностью транспортного потока.

Основными загрязнителями промышленного сектора являются: ТЭЦ, работающая до 2013 года на местном угле и, переведенная год назад на природный газ и цементный завод, построенный в 2011 году. Источниками мощного пылевого загрязнения служат цементный завод, лыжная трасса, располагающаяся на восточном склоне горы Большевик, глинистый грунт трассы, смываемый дождями, золоотвалы ТЭЦ, долгое время содержащиеся ненадлежащим образом, а так же низкое качество дорожного покрытия города.

При строительстве города не был учтены особенности метеорологического режима, застройка велась нерационально. ТЭЦ, золоотвалы ТЭЦ и цементный завод располагается так, что большая часть вредных выбросов переносится на жилые массивы. (Рис. 5).

Глава 3. Материал и методы исследования Материал был собран в июле-сентябре 2014 года в четырёх точках, выбранных с учётом особенностей и специфики загрязнения воздушного бассейна г. Южно-Сахалинска:

1. г. Большевик — зона природного биотопа, выполняющая рекреационную функцию.

2. пересечение улицы Максима Горького и проспекта Победы — центральная часть города, с одной стороны примыкающая к рекреационным зонам (подножье горы Большевик, парковая зона), с другой — к жилой застройке.

3. пересечение улиц Комсомольская и Строительная — часть города в непосредственной близи ТЭЦ и золоотвалов.

4. пересечение улиц Ленина и Пуркаева — зона с повышенной транспортной нагрузкой.

Для интегральной оценки качества среды были выбраны 5 древесных и 2 травянистые культуры, которые представлены во всех исследуемых зонах. Выборка материала составила 2800 листьев (Таблица 3)

В основе проведенного исследования лежат 6 методов биоиндикации. Экспериментальное исследование проводили на базе лаборатории физиологии растений ДВГГУ и лаборатории исследований среды и мониторинга антропогенного воздействия СахНИРО.

Таблица 3

Объем исследуемого материала

3.1 Флуктуирующая асимметрия Расчет интегрального показателя стабильности развития (флуктуирующей асимметрии) листовой пластины производился на основе измерения морфологических признаков предложенных Захаровым В. М. и соавторами.

На каждой точке сбор листьев производился с 10 близко растущих деревьев — по 10 листьев каждого дерева, всего — 100 листьев на один вид. Листья брались из нижней части кроны, на уровне поднятой руки (с высоты 1−3 метра), с максимального количества доступных веток.

ДляBetula platyphylla sucacz., Populus suaveolens Fish., Ulmus japonica (Rehd.) Sarg. промеры проводились по следующим признакам:

1. ширина половинок листа

2. длина второй от основания листа жилки второго порядка

3. расстояние между основаниями 1 и 2 жилок второго порядка

4. расстояние между концами этих же жилок

5. угол между главной жилкой и 2-й от основания листа жилкой 2-го порядка.

Для AcerMono Maxim. и Plantago major L. промеры проводились по идентичным признакам, но исключая 3 морфологический признак. Параметры ФА хвои Pinus sylvestris L. рассчитывались на основе двух показателей:

1. длина одной иглы в паре.

2. длина другой иглы в паре.

Для Клевера ползучего (Trifolium repens L.) учитывались различия в значениях следующих признаков:

1. ширина половинок среднего листа

2. длина хорды на среднем листочке

3. длина супротивных боковых листочков

4. ширина супротивных боковых листочков

5. длина хорды на супротивных боковых листочков.

Величина асимметричности оценивалась с помощью интегрального показателя величины среднего относительного различияна признак (средняя арифметическая отношения разности к сумме промеров листа слева и справа, отнесенная к числу признаков).

В первом действии (1) для каждого признака рассчитывают относительное различие между значениями промеров слева и справа (Y).

(1)

Где xл — значение промера слева, xп — значение промер справа.

Далее (2) вычисляют значение среднего относительного различия между сторонами на признак для каждого листа (Z).

(2)

N — число признаков.

В последнем действии (3) вычисляется среднее относительное различие на признак для всей выборки (Х).

(3)

n — число экземпляров листьев Рассчитанный показатель характеризует степень асимметричности организма.

Отклонение от нормы развития для древесных культур определялось согласно бальной системе предложенной Захаровым, Крысановым. Индекс ФА хвои вычислялся по формуле предложенной Палмером.

где: WL — длина одной иглы в паре, WRдлина другой иглы в паре.

Для хвои была использована шкала, предложенная Л. Н. Скрипальщиковой и В. В. Стасовой, для травянистых культур — бальная система качества окружающей среды по Стрельцову.

3.2 Анализ суммы фенольных соединений Анализ суммы фенольных соединений проводился по методике Левенталя в модификации А. Л. Курсанова титримитрическим методом с применением индигокармина и перманганата калия. В качестве объекта исследования были выбраны листья AcerMono Maxim.

Размолотую навеску массой 1 гр с добавлением 40 мл воды при постоянном помешивании нагревали на водяной бане в мерном стакане на 100 мл.

Время нагрева составляло 15 минут.

Далее полученный экстракт был охлажден, отфильтрован и доведен до 50 мл. 10 мл полученного фильтрата переносили в мерный стакан объемом 1000 мл и добавляли 750 мл дистиллированной воды, 25 мл раствора индигокармина. Смесь титровали до золотисто-жёлтого оттенка 0,1 н раствором КМnО4 (3,16 г КМnО4 в 1 л воды) при энергичном перемешивании.

Полученный результат был умножен на пересчетный коэффициент 4,16 для перевода миллилитров 01н КМnО4 в миллиграммы фенольных соединений, содержащихся в 10 мл взятого на титрование экстракта.

Примечание: при определении концентрации хлорофилла и фенольных соединений опыт проводился в трёхкратной повторности для каждой точки.

3.3 Определение концентрации хлорофилла колориметрическим методом Для биоиндикационной оценки качества среды данным методом в качестве индикатора была выбрана Pinus sylvestris L.

Навеску 1 г свежего растительного материала измельчали в ступке с добавлением песка и мела (размером с пшеничное зерно). Извлечение хлорофилла из хвои производилось 96−98% спиртом. При добавлении спирта продолжали растирать растительный материал. После исчезновения зеленых кусочков игл, растёртая масса была отфильтрована, доведена до метки растворителем. Колориметрирование производят на ФЭКе с красным светофильтром. Для пересчета хлорофилла на стандартные величины используют раствор Гетри, который готовится следующим образом: в колбу на 100 мл добавляют 1%-ный раствор CuSO4 Ч 5H2O — 28,5 мл, 2%-ный раствор К2Сr2O7 — 50 мл, 7% NH4OH — 10 мл, доводят до метки дистиллированной водой до метки и перемешивают. Методом разбавления стандартного раствора строят калибровочную кривую, по оси абсцисс откладывают содержание хлорофилла (мг/л), а по оси ординат — оптическую плотность. Калибровочную кривую строят от концентрации 0,085 мг/л (1мл исходного раствора и 99 мл воды) до 7,65 мг/ л (90 мл исходного раствора и 10 мл воды).

Измерения на ФЭКе производят несколько раз, затем вычисляют среднее. По полученным данным определяют концентрацию хлорофилла в опытных образцах по калибровочной кривой. Затем вычисляют количество хлорофилла в мг/г листа.

3.4 Определение площади листовой пластины Для данного метода выборка составила 50 листьев каждой древесной породы. Для каждого вида устанавливался переводной коэффициент. Из бумаги вырезали прямоугольник, равный длине и ширине листа. Далее вычисляли его площадь и взвешивали. Затем обводили контур листа, вырезали и так же взвешивали. Полученные данные служат основой для вычислений.

К — переводной коэффициент;

Sплощадь квадрата бумаги (кв) и листа (л) Рл — масса квадрата бумаги (кв) и листа (л) Установление коэффициента для определенного вида растения производилось путем измерений 7 листьев.

Площадь листовой пластины определяют по формуле:

где, А — ширина листа, В — длина, K — переводной коэффициент.

3.5 Определение загрязнения окружающей среды пылью по её накоплению на поверхности листовой пластины древесных растений Отбор листьев происходил с высоты 1−3 метра. Общая выборка составила 140 листьев. На торсионных весах взвешивали кусочек влажной ваты, завернутой в кальку (0,001 г). Затем ей обтирали листовую пластину (с двух сторон) и взвешивают в кальке повторно. Масса пыли равна разнице двух взвешиваний (Р). Массу пыли на 1 см² листа вычислялась по формуле [24]:

мг/см²,

где S — площадь листовой пластины.

3.6 Экспресс-оценка качества воздуха по состоянию хвои Pinus sylvestris L.

У каждого дерева проводили осмотр хвои предыдущего года (вторые сверху мутовки). Измерения проводились по трем биоиндикационным признакам: класс повреждения, усыхания, длина хвои. Классы повреждения и усыхания хвои определялись согласно таблице 4 предложенной В. Чавдарь.

Таблица 4

Классы усыхания и повреждения хвои [23]

Оценка степени загрязнения воздуха проведена согласно предложенной оценочной шкале (Таблица 5), включающей возрастные характеристики хвои, а также классы повреждения хвои на побегах второго года жизни, была проведена оценка степени загрязнения воздуха.

Таблица 5

Оценка загрязнения воздуха с использованием Pinus SylvestrisL. [24]

3.7 Статистическая обработка данных Для обработки числовых данных использовалось программное обеспечение Microsoft Excel. При статистической обработке материала использовали общепринятые параметры. Для оценки значимости различий между выборками использовали критерий Стьюдента.

Формула t-критерий Стьюдента Где:

M1 — среднее арифметическое первой выборки

M2 — среднее арифметическое второй выборки д 1 — стандартное отклонение первой выборки д 2 — стандартное отклонение второй выборки

N1 — объем первой выборки

N2- объем второй выборки Средняя арифметическая вычислялась по формуле

где УХi — сумма отдельных значений признака.

N — число значений или объектов в выборке Определение сигмы проводили по следующей формуле:

где:

x = V — M — формула центрального отклонения, в знаменателе — число степеней свободы, которое обозначается н: н = n — 1

Если полученное значение больше табличного или равно ему t? tst, то результат достоверен, если t < tst, то результат недостоверен.

Производился расчет коэффициента Пирсона.

Rxy

X1 — значение переменной Х; Y1 -значение переменной Y; X2 -среднее арифметическое для переменной Х; y 2 — среднее арифметическое для переменнойY.

Данные обрабатывались при помощи программы Microsoft OfficeExcel 2013. Профиль рельефа Сусунайской долины создавался с использованием программ Geocotext-profiler, Google Maps, при содействии И. Кузнецова, студента ФГБОУ ВПО ДВГГУ, ФЕНМиИТ, кафедры математики и информационных технологий.

Глава 4. Результаты и их обсуждения

4.1 Показатели флуктуирующей асимметрии растений в некоторых точках г. Южно-Сахалинска Регистрация нарушения стабильности развития организмов один из самых удобных способов оценки качества среды. При этом наиболее широко применяется морфогенетический подход, основанный на оценке внутрииндивидуальной изменчивости морфологических структур, в частности, степени выраженности флуктуирующей асимметрии [24; 38].

В таблице 6 приведены результаты исследования параметров ФА для 7 индикационных растений.

Таблица 6

Некоторые морфологические показатели листьев индикаторных растений в различных точках г. Южно-Сахалинска

Примечания: в таблице представлены результаты промеров 2800 листьев (по 400 листьев на каждый вид); л — левая сторона, п — правая Полученные данные послужили основой для балльной оценки качества среды (Таблица 7).

Таблица 7

Балльная оценка качества среды некоторых точек г. Южно-Сахалинска, полученная на основе исследования ФА листьев

Полученные данные подверглись статистической обработке, используемые методики предполагают ошибку опыта в пределах 7%.

К контрольной группе исследуемого материала относятся экземпляры листьев, собранные в условиях естественного ландшафта (гора Большевик), выполняющего рекреационную функцию, в условиях слабого антропогенного воздействия. Интегральный показатель стабильности развития данной группы для древесных культур лежит в пределах от 0,028 до 0,056. Стоит отметить, что максимальный показатель ФА листьев, принадлежащий Betula platyphylla sucacz., 0,056 является достаточно высоким для контрольной группы. В условиях, исключающих значительное влияние техногенного воздействия, это может быть обусловлено наличием дополнительных условий биотического и абиотического характера. Так, в контрольной зоне ряд древесных пород произрастал на обедненных каменистых склонах горы.

Для травянистых растений показатель ФА листьев контрольной группы лежит в пределах от 0,0014 до 0,0015. Параметр ФА Pinus sylvestris L. в контрольной зоне составляет 0,002. По мере удаления от контрольной зоны, наблюдается закономерное повышение уровня асимметрии. Для точек 1 и 2 уровень значимости различий несущественный. Наибольшими показателями ФА характеризуются городские зеленые насаждения в точкаx 3,4. Для данных точек характерен высокий уровень значимости различий с контрольной выборкой. Показатели для данных точек лежат в пределах от 0,061 до 0,066 — древесные виды, от 0,016 до 0,022 — травянистые, 0,0045 — 0,0046 — сосна обыкновенная. Анализ транспортной нагрузки в совокупности с показателями ФА позволяет отнести точки 3,4 к территориям города с сильным негативным антропогенным воздействием, в частности автотранспорта, а также говорить о наличии положительной корреляции (коэффициент Пирсона — 0,94) между морфологическими показателями растений и показателями транспортной нагрузки. (Рис. 5)

Рис. 5. Зависимость величины показателя ФА на примере березы плосколистной от интенсивности транспортной нагрузки в г. Южно-Сахалинске (поток автомобилей в период времени с 18 до 19 часов) Анализ данных позволяет сказать о том, что среди древесных культур наиболее устойчивыми к антропогенному прессингу являются тополь душистый и вяз сродный, в свою очередь береза плосколистная наиболее чувствительна к загрязнению (Рис. 6). Для установления качества среды данным методом были использованы два вида травянистых растения. Из них чувствительным фитоиндикатором проявил себя клевер ползучий.

Рис. 6. Биоиндикационный ряд чувствительности древесных и травянистых видов растений на основе показателей ФА в точке отбора проб № 4 (ул. Ленина).

В процессе сбора и обработки материала были обнаружены образы растений с признаками повреждений токсикантами: хлорозами, некрозами, измененной окраской листовой пластины. (Рис. 7; 8; 9; 8; 10; 11; 12).

4.2 Содержание фенольных веществ в листьях Acer Mono Maxim

При биоиндикационных исследования крайне желательно проводить оценку не одним, а несколькими методами. Так весьма чуткой реакцией на стресс является метаболизм фенольных веществ.

Как видно из таблицы 8, чем напряженнее стрессовая ситуация, тем больше накапливают листья фенольных веществ Таблица 8

Содержание суммарных фенольных веществ в листьях Acer Mono Maxim. в некоторых точках г. Южно-Сахалинска

Результаты по степени загрязнения, полученные данным методом, коррелируют с результатами ФА. (Рис. 13).

Рис. 13. Изменения ФА листьев и С фен. в листьях Acer Mono Maxim в зависимости от места взятия пробы.

Примечание. Здесь и далее — граница нормы интегрального показателя ФА, при котором характер качества среды определяется как чистый или относительно чистый (норма).

Из графика видно, что в зонах с наибольше антропогенной нагрузкой показатель ФА значительный и лежит выше пределов нормы, как следствие можно наблюдать защитную реакцию растений, выражающуюся в накоплении фенольных веществ.

4.3 Влияние загрязнения воздушного бассейна на морофо-анатомические и биохимические показатели хвои Pinus sylvestris L.

Одним из маркеров уровня загрязненности территории является показатель количественного содержания хлорофилла в листьях растений. в условиях интенсивной антропогенной нагрузкой происходит понижение уровня хлорофилла в листьях зеленых растений. В качесте индикатора для оценки качества среды данным методом, была выбрана сосна обыкновенная. Как видно из таблицы 9 максимальное содержание хлорофилла отмечено в экземпярах, отобранных в контрольной зоне. В городских же условиях данный показатель менятся значительно. В точка 3 и 4 наблюдается достоверное снижение уровня хлорофилла в хвое сосны обыкновенной.

Таблица 9

Содержание хлорофилла в хвое сосны обыкновенной в некоторых точках города

Так же были исследованы другие параметры хвои: классы некроза и усыхания, показатель длины (таблица 10).

Таблица 10

Экспресс оценка качества воздуха по состоянию хвои Pinus sylvestris L.

Рис. 13, 14. Хвоя сосны Pinus sylvestris L. 1 — образец, отобранный в контрольной зоне, 2, 3 — в условиях значительного антропогенного воздействия.

По результатам экспресс — оценки следует, что воздух на территории г. Южно — Сахалинска, в определенных точках, характеризуется следующими степенями загрязнения в точке номер один чистый, в точке отбора проб 2 — относительно чистый, в общей массе исследованного материала чаще других встречались хвоинки второго года жизни лишь с усохшими кончиками. В точках 3 и 4 воздух оценен как загрязненный.

Длина хвоинок варьирует в пределах от 23 до 68 мм. Наибольшие показатели характерны для территорий с относительно низкой антропогенной нагрузкой (точки 1 и 2), что говорит о благоприятном развитии растений. С увеличением негативного воздействия длина хвои значительно уменьшается.

При сборе и обработке растительного материала нами было отмечено, что экземпляры, отобранный с пород, подверженных постоянному антропогенному прессингу, характеризуется высокой частотой встречаемости экземпляров хвои с наличием болезней (обыкновенное шютте хвои сосны), различными повреждениями, вызванными процессами жизнедеятельности энтомовредителей. Как отмечалось ранее в параграфе 2.1.2 растения подверженные воздействию некоторых фитотоксикантов менее устойчивы к различным факторам, вредителям и болезням.

Рис. 3. Экземпляры хвои, отобранные в некоторых точках г. Южно-Сахалинска с различным уровнем антропогенной нагрузки.

По результатам оценки качества среды с помощью хвои Pinus sylvestris L. можно сделать вывод о том, что загрязненность воздуха сказывается на физиологических процессах растений и на их развитии в целом.

4.4 Оценка уровня пылевого загрязнения воздуха г. Южно-Сахалинска методами биоиндикации Одной из важных проблем города является пылевое загрязнение воздуха (таблица 11).

Таблица 11

Показатели пылевого загрязнения воздуха в некоторых точках г. Южно-Сахалинска, на основе анализа пыленакопления листьев древесных растений

Рис. 16. Количество пыли, накопленное листовой пластиной вяза сродного в некоторых точках г. Южно-Сахалинска с различной степенью антропогенной нагрузки.

В ходе биоиндикационнго исследования было установлено, что в точке 4 (ул. Ленина) уровень загрязнения значительно выше, нежели в других. Загрязнению способствуют особенности расположения улицы (низинная часть города), деятельность цементного завода, располагающегося в северной части города на ул. Ленина и особенности метеорологического режима. Высокий уровень пылевого загрязнения прослеживается и в точке 3. Основной причиной загрязнения являются золоотвалы, расположенные недалеко от ТЭЦ. Карты золоотвалов переполнены и не заливаются водой, что является нарушением норм содержания и способствует распространению пыли и загрязнению близлежащих территорий.

Так же отмечена закономерная тенденция к уменьшению площади листовой пластины древесных растений по мере ухудшения качества среды.

Результаты, полученные разными методиками подтверждают друг друга и указывают на неоднородность экологических условий на территории г. Южно-Сахалинска.

Сравнительный анализ полученных данных позволяет разделить территорию города на ряд участков с разной степенью антропогенной нагрузки и характеристиками среды:

— гора Большевик (точка 1). Зона природного биотопа, выполняющая рекреационную функцию. Антропогенное воздействие незначительно. Характеристика среды — чисто

— ул. Максима Горького (точка 2). Центральная часть города, с одной стороны примыкающая к рекреационным зонам: к подножью горы Большевик, парковой зоне, с другой — к жилой зоне. Основной источник загрязнения — автотранспорт. Однако, стоит отметь, что транспортный поток, в сравнении со среднегородским показателем, не велик (в среднем 1359 машин в час). Уровень антропогенной нагрузки слабый. Характеристика среды — относительно чисто.

— ул. Комсомольская и ул. Ленина (точки отбора проб 3−4 соответственно).

Точка 3 — часть города, в непосредственной близи ТЭЦ и золоотвалов. Улица Комсомольская является одной из самых загруженных (2470 машин в час). Дорожное покрытие местами представляет значительные площади открытого грунта, превращающиеся в сырую погоду в грязь, в сухую — в пыль. Точка 4 так же является зоной с повышенной транспортной нагрузкой (2214 машин в час). Основной поток машин двигается в юго-восточном направлении в сторону побережья или на территорию ТРЦ Сити Молл и комплекса Арена Сити. Доля тяжелогрузов в общей массе транспорта велика. Обусловлено это тем, что пересечение улиц Ленина и Пуркаева представляет собой кольцевую развязку, направляющую тяжелый и габаритный транспорт в объезд центральных частей города. На территории обозначенной зоны широко представлен спектр услуг автосервиса: АЗС, автомастерские, способствующие наплыву автотранспорта.

Отсутствие достаточного количества парковочных мест усугубляет ситуацию.

Площадь узких улиц города уменьшается за счёт беспорядочной парковки транспорта (в том числе и на газоне), что затрудняет движение и приводит к образованию длинных пробок. Именно во время стояния в пробках автомобиль выделяет самое большое количество ядовитых веществ.

Весомый вклад в загрязнение ул. Ленина вносят Цементный завод и частный сектор. Улицы Комсомольская и Ленина относятся к участкам интенсивного антропогенного воздействия. Полученные данные свидетельствуют о сильном негативном воздействии на растительность. Характеристика среды для данных точек — загрязненная.

Заключение

Не смотря на перевод ТЭЦ на газ в г. Южно-Сахалинске качество воздуха значительно не улучшилось в связи с одновременным ростом единиц автотранспорта.

Так, 2008 году по данным испытательной лаборатории «Центра гигиены и эпидемиологии в Сахалинской области» наибольшие концентрации загрязняющих веществ отмечались на основных транспортных магистралях, в число которых входят улицы Ленина (точка 4) и Комсомольская (точка 3). Оценка качества среды методами биоиндикации, проведенная в 2014 году, показала, что данные улицы по-прежнему остаются одними из самых грязных и относятся к зоне с неблагоприятной окружающей средой. Пылевое загрязнение воздушного бассейна так же остается значительным. Общий анализ полученных экспериментальных данных позволяет дать интегральную оценку качества среды г. Южно-Сахалинска. Установлено, что территория города имеет две ярко выраженные зоны: относительно чистую (ул. Горького) и зону повышенного загрязнения (ул. Ленина и ул. Комсомольская) Отмечено, что показатели ФА на загрязненных территориях лежат выше границы нормы, согласно которой качество среды можно считать удовлетворительным. По мере удаления от контрольной зоны наблюдается достоверное снижение концентрации хлорофилла в хвое сосны обыкновенной, что так же указывает на повышение уровня негативного воздействия. На территориях, испытывающих значительное влияние антропогенной деятельности, наблюдается изменение некоторых морфологических показателей растений: уменьшении длины хвои и площади листовой пластины. Ответные реакции растений, проявляющиеся в накоплении фенольных соединений, наиболее выражены в неблагоприятных условиях.

В целом можно говорить о том, что большая часть территории Южно-Сахалинска подвергается интенсивному антропогенному воздействию, усугубляемого сочетанием особенностей проектировки, рельефа, географического положения города, метеорологического режима. Для улучшения экологической ситуации необходим комплексный подход, затрагивающий природоохранные, социальные, административно-правовые аспекты.

1. Алексеев В. А. Лесные экосистемы и атмосферные загрязнения / В. А. Алексеев и др. Л.: Наука, 1990. — 198 с.

2. Аналитическая записка к заседанию секции на тему: «Транспорт» / Общественный совет при администрации г. Южно — Сахалинска. — г. Южно-Сахалинск, 2014. — 9 с.

3. Артамонов В. И. Растеня и чистота природной среды / В. И. Артамонов; Академия наук СССР. — Москва: «Наука», 1986. — 172 с.

4. Боголюбов А. С. Оценка экологического состояния леса по асимметрии листьев: Методическое пособие. / А. С. Боголюбов — Москва: «ЭКОСИСТЕМА», 2002 — 10 с.

5. Бухарина И. Л. Биоэкологические особенности травянистых и древесных растений в городских насаждениях: монография / И. Л. Бухарина, А. А. Двоеглазова. — Ижевск: изд-во «Удмуртский университет», 2010. — 184 с.

6. Бухарина И. Л. Городские насаждения: экологический аспект: монография / И. Л. Бухарина, А. Н. Журавлева, О. Г. Болышова. — Ижевск: Изд-во «Удмуртский университет», 2012. — 206 с.

7. Вайнерт Э. Биоиндикация загрязнений наземных экосистем: пер. с немецкого Г. И. Лойдиной, В. А. Турчаниновой / Э. Вайнерт, Р. Вальтер, Т. Ветцель и др. — М.: Мир, 1988. — 350 С.

8. Видякина А. А. Влияние загрязнения воздуха на состояние древесных растений г. Тюмени / А. А. Видякина, М. В. Семенова // Вестник экологии, лесоведения и ландшафтоведения — 2012. — вып. 12. — c. 49−53.

9. Владимиров В. В. Урбоэкология. Курс лекций / В. В. Владимиров — М.: Изд-во МНЭПУ, 1999. 204 с.

10. Глухов А. З. Фитоадаптивная типизация техногенных экотопов / А. З. Глухов, А. И. Хархота, С. И. Прохорова, И. В. Агурова — Донецк: Донецкий ботанический сад НАН Украины. — 2012 г. — Вып. 12. — с. 3−11.

11. Денисов С. С. Структура почвенного покрова долин Сахалина и перспектива освоения почв // Труды СахНИИ СО АН СССР. Южно-Сахалинск, 1968. — Вып. 19. — 14 с.

12. Десслер Х.-Г. Влияние загрязнений воздуха на растительность: учеб. пособие: пер. с нем. Т. И. Кириллова / Х.-Г. Десслер. Москва: Лесная промышленность, 1981. — 184 с.

13. Доклад об экологической ситуации в Сахалинской области в 2013 году / Министерство природных ресурсов и охраны окружающей среды Сахалинской области. — г. Южно-Сахалинск, 2014. — 66 с.

14. Дружкина Т. А. Скрининговая оценка экологического состояния городской среды по древесным культурам: автореф. дис. … кан. биол. наук / Т. А. Дружкина; Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова-Астрахань: СГАУ им. Н. И. Вавилова, 2007. — 25 с.

15. Задорожная Д. В. Пылеулавливающая способность растений Platanusacerifolia (Aiton) willd. в городских насаждениях / Д. В. Задорожная // Інтродукція рослин — 2014. — вып. 3. — С. 74−79.

16. Иванова Е. Ю. Оценка состояния атмосферного воздуха города Нововоронежа биологическими методами / Е.Ю. иванова // вестн. ВГУ, 2013. — вып.1. — С. 157−162.

17. Иваныкина Т. В. Актуальность биоиндикации растений в условиях техногенного загрязнения / Т. В. Иваныкина // Вестн. Амур. гос. ун-та. — 2010. — Вып. 51: Естественные и экономические науки. — С. 81−83.

18. Колясникова Н. Л. Влияние аэротехногенного загрязнения на морфологические и эмбриологические признаки сосны обыкновенной / Н. Л. Колясникова, Т. Д. Карнажицкаяк, К. А. Паршакова // Вестн. Удмурт. ун-та, 2011 — Вып. 6−2: биология. науки о земле. — С. 31−35.

19. Кулагин Ю. З. Древесные растения и промышленная среда / Ю. З. Кулагин; М., «Наука». — 974 г. — 116 с.

20. Луговская А. Ю. Оценка влияния транспортно-промышленного загрязнения на морфологические и биохимические показатели Potentillafruticosa L. / А. Ю. Луговская, Е. П. Храмова, Л. К. Трубина // Растительный мир Азиатской России, 2014. — Вып. 1(13). — С. 71−76

21. Лорсанова Я. Э. Растения-индикаторы состояния окружающей среды (на примере воздействия атмосферного воздуха) // Я.Э. лорсанова // Вопросы современной науки и практики. ун-т им. В. И. Вернадского. — М., 2009. т. № 3. — С. 162−166.

22. Майдебура И. С. Влияние загрязнения воздушного бассейна города Калининграда на анатомо-морфологические и биохимические показатели древесных растений: автореф. дис. … кан. биол. наук / И. С. Майдебура; Российский государственный университет имени Иммануила Канта-Калининград: РГУ им. Канта, 2006. — 23 с.

23. Малолеткова А. В. Методы математической статистики в психолого-педагогических исследованиях: учеб.-метод. Пособие для студентов / А. В. Малолеткова. — Стерлитамак: Стерлитамакский филиал БашГУ, 2013 — 172 с.

24. Мелихова О. П. Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование / О. П. Мелихова, Е. И. Егорова, Т. И. Евсеева. — М.: Издательский центр «Академия», 2007. — 288 с.

25. Мельберт А. А. Влияние автомобильного транспорта на биоту / А. А. Мельберт, Г. В. Медведев, Т. А. Стопорева // Ползуновский вестник, 2011 — ВЫП. 4−2. — с. 189−192.

26. Мельников А. А. Проблемы окружающей среды и стратегия её сохранения: Учеб. Пособие для вузов / А. А. Мельников — М.: Академический Проект; Гаудеамус, 2009. — 720 с. + 24 с. цв. вкл. — (Фундаментальный учебник)

27. Неверова О. А. Применение фитоиндикации в оценке загрязнения окружающей среды / О. А. Неверова // Международный научный и прикладной журнал «Биосфера», т. 1, № 1 — Новосибирск: Наука, 2001. — 119 с.

28. Петухов, А. В. Атлассосудистых растенийокрестностей Южно-Сахалинска. 2-е издание, исправленное и дополненное. / А. В. Петухов А.В. Кордюков, Л.Н. Баранчук-Червонный — Южно-Сахалинск: Эйкон, 2010. —220 с.

29. Программа «Обеспечение безопасности дорожного движения на территории городского округа „город Южно-Сахалинск“ на период 2012;2015 годов» / Администрация г. Южно-Сахалинска — г. Южно-Сахалинск, 2014 — С. 35

30. Пчелинцева Н. М. Применение новых фитоиндикаторов в экологическом мониторинге городских территорий / Н. М. Пчелинцева, Н. Н. Гусакова // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований, 2011 — вып. 7. — С. 10−11.

31. Рылова Н. Г. Трансформация почвенного покрова в условиях промышленного города и ее воздействие на растительность (на примере г. Ижевска): автореф. дис. … кан. биол. наук / Н. Г. Рылова; удмуртский государственный университет-ижевск, 2003;20 c.

32. Савватеева О. А. Биоиндикация по хвойным породам деревьев в городах (на примере г. Дубна Московской области) / О. А. Савватеева, М. Г. Мокрушина // Экологические проблемы Московской области, 2013 — с. 91−97.

33. Сафонова, М. Краткий обзор «О состоянии онкологической заболеваемости в Сахалинской области и экологических факторах, влияющих на здоровье населения» / М. Сафонова, РОО «Экологическая вахта Сахалина». — Южно-Сахалинск, 2008. — 8 с.

34. Сахалинская гидрометеослужба [Офиц. сайт]. URL: http:// sakhmeteo.ru / climat/climate_sakh (дата обращения: 14.06.2015).

35. Скрипальщикова Л. Н. Биоиндикационные показатели стабильности развития насаждений в нарушенных ландшафтах / Л. Н. Скрипальщикова, В. В. Стасова // Сибирский лесной журнал, 2014 -вып. 2 — С. 62−72.

36. Смирнов А. А. Интродукция и натурализация хвойных на Сахалине / А. А. Смирнов // Лесной Журнал, 2013;вып. 5 — С. 213−217.

37. Смирнов А. А. Охраняемые виды растений в ПКиО им. Ю. А. Гагарина г. Южно-Сахалинска / А. А. Смирнов // вестник сахалинского музея, 2011 вып. 18 — С. 400−409.

38. Солдатова В. Ю. Флуктуирующая асимметрия березы плосколистной (Betula platyphylla Sukacz.) как критерий качества городской среды и территорий, подверженных антропогенному воздействию (на примере Якутии): автореф. дис. … кан. биол. наук / В. Ю. Солдатова; Якутский государственный университет им. М.К. Аммосова-Якутск, 2006.-18 с.

39. Стольберг В. Ф. Экология города: учебник / В.Ф. стольберг; — К.: Либра, 2000. — 464 с.

40. Туровец В. Д. Биоиндикация: учебное пособие / В.Д. туровец, в. с. краснов — Тверь: Твер. гос. ун-т, 2004. — 260 с.

41. Федорова А. И. Практикум по экологии и охране окружающей среды. / А. И. Федорова, А. Н. Никольская. — М.: 2001. — 288 с.

42. Швер Ц. А. Климат Южно-Сахалинска / Ц. А. Швер, Д. Ф. Лазарева. — Л.: Гидрометеоиздат, 1982. — 252 с.

43. Федеральная экологическая информация Сахалинской области / Федеральная служба по надзору в сфере природопользования г. Южно-Сахалинска. — Южно-Сахалинск, 2015. — раздел 2.

44. Google Maps [Офиц. сайт]. URL: https://www.google.ru/maps/ (дата обращения: 14.06.2015)

Приложение Рис. 1. Географическое положение г. Южно-Сахалинска.

Рис. 2. Схематичное деление городской территории на некоторые функциональные зоны.

Рис. 3, 4. Повреждённые экземпляры листьев Populus suaveolens Fisch. и Ulmus japonica Rehd.

Рис. 5, 6. Образцы поврежденных листьев белокопытника широкого (Petasites ampuls Kitam.) и подорожника большого (Plantago major L.)

Рис. 7, 8. Экземпляры листьев Acear Mono Maxim., отобранные в «грязных» зонах г. Южно-Сахалинска.

Рис. 9. Стандартнее повреждение SO2 листьев Trifolium repens L. собранных в г. Южно-Сахалинске.