Воробьева Л. А.,
учащаяся 4 курса
ГОУ СПО «Ярославский химико-механический техникум»
научный руководитель Рожкова О. Л.
ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ г. ЯРОСЛАВЛЯ
На сегодняшний день экологическое состояние города оценивается как неудовлетворительное. За последние 50 лет в среднем количество кислорода ежегодно уменьшается на 10 млрд. т. Это во многом связано с техногенной деятельностью человека. На состояние экологии влияют следующие факторы:
1. Транспорт
Так, пробег автомобиля от Москвы до Санкт-Петербурга требует такого объема кислорода, который необходим для дыхания человека в течение года. Действительно, при сжигании 1 л. бензина в двигателе внутреннего сгорания расходуется до 1,5 кг. кислорода.
В выхлопных газах двигателей содержится более 200 химических соединений и элементов; наибольший вклад в структуру загрязняющих веществ вносят оксиды углерода и азота, углеводороды, сернистые соединения, сажа.
Объемы выбросов представлены в таблице 1:
Наименование загрязняющих веществ
|
Масса загрязняющих веществ по годам, тыс. т.
|
|
2000
|
2001
|
2002
|
2003
|
Всего
|
121,2
|
125,1
|
126,4
|
127,9
|
в том числе:
|
|
Оксид углерода
|
92,1
|
94,9
|
95,85
|
97
|
ЛОС
|
16,6
|
17,1
|
17,3
|
17,45
|
Оксиды азота
|
9,2
|
9,45
|
9,54
|
9,66
|
Диоксид серы
|
2,09
|
2,16
|
2,18
|
2,21
|
Сажа
|
1,45
|
1,49
|
1,5
|
1,6
|
Бенз(а)пирен
(в тоннах)
|
0,055
|
0,058
|
0,059
|
0,06
|
2. Промышленные предприятия
Крупнейшими загрязнителями атмосферы стали следующие предприятия: ОАО «Славнефтъ-Ярославнефтеоргсинтез», ОАО «Автодизель», ОАО «Ярославский технический углерод», ОАО «Ярославский шинный завод», ОАО «Ярославрезинотехника», ОАО «Ярославский судостроительный завод», ОАО «Лакокраска», ТЭЦ 1, ТЭЦ 2 и ТЭЦ 3.
Общее количество загрязняющих веществ в год от промышленных предприятий составило 60,5 тыс. т.
Выбросы загрязняющих веществ основными предприятиями города представлены в таблице 2:
Основные предприятия
|
Масса загрязняющих веществ, т.
|
Серы диоксид
|
Углерода оксид
|
Азота оксиды
|
Углеводороды
|
ЛОС
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
ОАО «Славнефть-Ярославнефтеоргсинтез
|
6007
|
517
|
1233
|
1683
|
26340
|
ТЭЦ-3
|
7131
|
12
|
1931
|
0,2
|
1,7
|
ТЭЦ-2
|
3101
|
20,1
|
1668
|
9,6
|
0,16
|
ОАО «Автодизель»
|
2,14
|
1237
|
156,7
|
17,1
|
356,1
|
Ляпинская котельная (ЯрГРЭС)
|
0
|
0,1
|
173,2
|
1,24
|
0,04
|
ОАО «Ярославский технический углерод»
|
2059,8
|
218,2
|
2247
|
0,3
|
155
|
ТЭЦ-1
|
125,2
|
9,7
|
991,2
|
0
|
1,13
|
ОАО «Шинный завод»
|
12,8
|
8,93
|
1,3
|
1760
|
55,2
|
ОАО «Фритекс»
|
0,4
|
1,14
|
0,3
|
0,004
|
544,3
|
ОАО «Ярославский судостроительный завод»
|
1,18
|
1179,6
|
64,1
|
0,17
|
3,0
|
ОАО «Лакокраска»
|
0,5
|
21,4
|
4,1
|
0
|
86,6
|
ОАО «Ярославрезинотехника»
|
0,6
|
101,14
|
117,9
|
3,1
|
795,8
|
ОАО СК «Премьер»
|
0,15
|
0,8
|
0,64
|
0,004
|
544,3
|
3. Население города
Население города составляет 611,3 тыс. чел.
За сутки при средней физической работе днем человек потребляет 18 м3 (22 кг) воздуха, в т.ч. 3,8 м3 (5,1 кг) кислорода. Легкие человека не полностью используют вдыхаемый кислород, 80 % его выдыхается обратно, а всасывается в кровь 1,0... 1,2 кг в сутки или 20 %. За год человек перегоняет через свои легкие 8000 кг воздуха, в том числе 1800 кг кислорода, из которого 400 кг используется организмом. Потребление кислорода жителями города в год составило 244,5 тыс. т.
За сутки человек выдыхает около 1,5 кг СОг, а за год население города выделяет 330,1 тыс. т. углекислого газа.
Итоговые данные по загрязнению города оксидами углерода всеми тремя факторами представлены в таблице 3:
Загрязнение атмосферы оксидами углерода
|
Промышленные предприятия, тыс.т / %
|
Жители города, тыс.т / %
|
Автотранспорт, тыс.т / %
|
Итого, тыс.т
|
2,3 0,6%
|
330,1 84,7%
|
57,0 14,7%
|
389,4
|
Из таблицы видно, что 84,7% загрязнения атмосферы оксидами углерода происходит жителями города, 14,7% - автомобильным транспортом и 0,6%- промышленными предприятиями.
4. Экологическая роль парков
Важную роль в городской экологии играют парки, но в настоящее время социально-экономическое положение нашей страны не располагает к созданию новых парков, поэтому особую важность приобретает проблема сохранения уже существующих насаждений.
Деревья способны поглощать углекислый газ и выделять кислород, а так же они поглощают промышленные выбросы, выхлопные газы автотранспорта, очищая атмосферный воздух от сажи, дыма и пыли.
Зная кислородопроизводительную и газопоглотительную способность древесных насаждений, загрязнение атмосферы оксидами углерода, потребление населением кислорода и площадь уже существующих парков, можно рассчитать потребность города в парках:
Ранее уже было посчитано, что загрязнение атмосферы оксидами углерода в год составило 389,4 тыс. т., а потребление кислорода жителями города - 244,5 тыс. т.
В день с 1 гектара древесных насаждений поглощается из воздуха 280 кг. СО2 и выделяется 220 кг. О2, а за год поглощается 102,2 т. СО2 и выделяется 80,3 т. О2. площадь уже существующих парков в городе 42 га. Теперь можно рассчитать потребность города в парках:
1. Поглощение парками СО2= 102,2*42 = 4,3 тыс. т. Потребность в парках = (389,4*0,042/4,3) - 0,042 = 3,75 тыс. га.
2. Выделение парками О2 = 80,3*42 = 3,4 тыс. т. Потребность в парках = (244,5*0,042/3,4) - 0,042 = 2,97 тыс. га.
Таблица 4:
Для поглощения углекислого газа
|
Для выделения кислорода
|
Загрязнение атмосферы, тыс.т
|
Поглощение парками, тыс.т
|
Потребность в парках, тыс.га
|
Потребление населением, тыс.т
|
Выделение парками, тыс.т
|
Потребность в парках, тыс.га
|
389,4
|
4,3
|
3,75
|
244,5
|
3,4
|
2,97
|
Общие вопросы биоиндикации
В данной работе при оценке экологического состояния города использовался метод биоиндикации.
Биоиндикация - это оценка состояния окружающей среды по реакции живых организмов. Растения, используемые для биологической индикации состояния окружающей среды, должны быть не слишком чувствительны, и в то же время не слишком устойчивыми к загрязнению, иметь продолжительный жизненный цикл и повсеместное распространение.
Исследования проводились в трех парках города: парк нефтяников, Петропавловский парк и парк на острове Даманский.
В качестве биоиндикаторов были использованы: эпифитные лишайники и древесная растительность.
Состояния биоиндикаторов определяется по физическим, химическим и биологическим показателям, к таким показателям относят: влажность листьев и площадь листьев.
В ходе проведения работ были получены следующие данные, представленные в таблицах 5 и 6:
1. Срезают 30-50 листьев одной породы, взвешивают. Затем листья высушивают до постоянной массы и снова взвешивают. По данным вычисляют влажность. X = (а*100)/в % , где а - масса сухих листьев, в - масса сырых листьев.
Таблица 5 - Влажность листьев
Парк нефтяников, %
|
Парк на острове Даманский, %
|
Петропавловский парк, %
|
38
|
35
|
35
|
2. Срезают по 20-25 листьев каждой древесной породы, а затем засушивают между листами газетной бумаги.
Установление переводного коэффициента основано на сравнении массы квадрата бумаги с массой листа, имеющего такую же длину и ширину. Для этого берут бумагу и очерчивают квадрат, равный длине и ширине листа, а затем аккуратно обрисовывают его контур. Вычисляют площадь квадрата бумаги, вырезают и взвешивают его, затем вырезают контур листа и также взвешивают. Из полученных данных вычисляют переводной коэффициент по формулам:
К-Sл/Sкв, Sл = (Рл*Sкв)/Ркв
где: К - переводной коэффициент, S - площадь листа (л) или квадрата бумаги (кв), Р - масса квадрата бумаги или листа.
Затем измеряют длину (А) и ширину (В) каждого листа и умножают на переводной коэффициент (К): S = А*В*К
Таблица 6 – Площадь листьев
Парк нефтяников, см2
|
Парк на острове Даманский, см2
|
Петропавловский парк, см2
|
32,34
|
25,41
|
25,23
|
В более загрязненной зоне показатели влажности и площади листьев будут меньше, т.к. загрязняющие вещества угнетают рост и развитие растений, и судя по результатам биомониторинга парков можно сделать следующий вывод.
Среди исследуемых парков наиболее чистым оказался парк нефтяников, который находится на возвышенности, где происходит постоянная циркуляция воздуха, что не дает загрязняющим веществам надолго задерживаться в парке.
А наиболее загрязненными являются парк на острове Даманский и Петропавловский парк. Это обусловлено тем, что парк на острове Даманский находится в центре города, где концентрация загрязняющих веществ наибольшая, а Петропавловский парк расположен в низине, представляя собой чашу, где скапливаются загрязняющие вещества.
Одним из перспективных объектов биоиндикации являются лишайники. А сам метод использования лишайников в качестве биоиндикаторов получил название лихеноиндикации.
Преимущества лихеноиндикации перед другими методами мониторинга загрязнений среды - малая стоимость исследований, краткосрочность получения результатов и объективные показания, выражающиеся не в сухих цифрах, а в реальных результатах воздействия на живые организмы антропогенных загрязнителей. Недостаток такого исследования - приближенность результатов.
В чем же причина повышенной чувствительности лишайников к составу атмосферы? У лишайников отсутствует непроницаемая кутикула, и газообмен происходит свободно, через всю поверхность. Также всей поверхностью лишайники впитывают дождевую воду, где концентрируется много токсичных газов. Эти организмы сохраняют способность к росту при температуре чуть ниже 0 С. Но их первый враг - загрязненный воздух. При изучении лишайников были обнаружены общие закономерности: при повышении степени загрязненности воздуха первым исчезают кустистые лишайники, за ними листоватые и последними накипные.
Взаимосвязь степени загрязненности и наличие лишайников представлены в таблице 7:
Определение степени загрязненности воздуха по наличию или отсутствию различных морфологических типов лишайников
Зона
|
Степень загрязненности
|
Наличие (+) или отсутствие (-) лишайников
|
кустистые
|
листовые
|
накипные
|
1
|
Загрязнения нет
|
+
|
+
|
+
|
2
|
Слабое загрязнение
|
-
|
+
|
+
|
3
|
Среднее загрязнение
|
-
|
-
|
+
|
4
|
Сильное загрязнение
|
-
|
-
|
-
|
При исследовании парков города были обнаружены следующие виды лишайников:
Парки города
|
Наличие или отсутствие лишайников
|
|
Кустистые
|
Листоватые
|
Накипные
|
Парк нефтяников
|
-
|
+
|
+
|
Парк на острове Даманский
|
-
|
+
|
+
|
Петропавловский парк
|
-
|
+
|
+
|
Было обнаружено небольшое разнообразие видов. Лишайники очень чувствительны к загрязнению окружающей среды, т.е. чем больше загрязнение среды, тем меньше видов лишайников. Исходя, из этого можно сделать следующий вывод.
Наибольшее разнообразие лишайников (7 видов) обнаружено в парке нефтяников, это свидетельствует о его более чистом состоянии. На втором месте по чистоте парк на острове Даманский, там обнаружено 4 вида лишайников. В наиболее худшем состоянии находится Петропавловский парк, в нем обнаружено всего 2 вида лишайников.
Заключение
В результате проведенной работы, можно сделать следующие выводы.
В условиях города древесные насаждения имеют особое значение, они адсорбируют значительное количество вредных веществ, тем самым, улучшая экологическое состояние города, а значит и состояние здоровья жителей.
В нашем городе существенно не хватает парков, поэтому, если в настоящее время социально-экономическое положение нашей страны не располагает к созданию новых парков, следует в каждом дворе самостоятельно сажать древесную растительность, а существующие парки очищать и охранять.
Литература
Артемьев О. С. Основы лесопаркового хозяйства : учеб. пособие / Артемьев О. С. – М.,1999.
Белявский Г. А. Экология города : учеб. пособие для вузов / Г. А. Белявский. – М., 2000.
Кравченко М. В. Лихеноиндикация : учеб. пособие / Кравченко М. В. – М., 1999.
Российский статистический ежегодник, 2003. - М. : Госкомстат России, 2003.
Состояние и охрана окружающей среды Ярославской области : доклад / Главное управление природных ресурсов и охраны окружающей среды МПР России по Ярославской области. - Ярославль, 2004.
|
