Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Курганский государственный университет

Оценка воздействия выбросов автотранспорта на санитарную зону санатория «Сосновая роща»

Кирова С.С.

Руководитель - д.п.н., профессор Несговорова Н.П.

Курган, Россия

Содержание

Введение

Глава 1. Интенсивность воздействия загрязняющих веществ от автотранспорта на природные биогеоценозы как фактор их жизнеспособности

1.1 Биогеоценоз как единица биосферы

1.2 Воздушная среда как компонент окружающей среды

1.3 Влияние выбросов от автотранспорта на растительность, почву, биоценоз

Глава 2. Объект и методика исследования

2.1 Характеристика объекта исследования

2.2 Методика исследования

Глава 3. Результаты исследования

3.1 Динамика выбросов автотранспорта

3.2 Результаты полевого эксперимента по оценке состояния почв

3.3 Результаты биоиндикации

3.4 Модельный эксперимент

3.5 Модель влияния факторов различной природы на почвенный покров и растительность санитарной зоны санатория Сосновая Роща

Заключение

Список литературы

Приложение

Введение

Живые существа образуют на Земле сложно организованные системы, вне которых они не могут устойчиво существовать. Основная функция сообщества заключается в обеспечении равновесия в экосистеме на основе замкнутого круговорота веществ.

Естественные объединения живых существ имеют собственные законы функционирования и развития, т.е.представляют собой природные системы.

В результате происходящего на Земле фотосинтеза растительность ежегодно образует 100 млрд. т. органических веществ (около половины приходится на долю морей и океанов), усваивая при этом около 200 млрд. т. углекислого газа и выделяя во внешнюю среду около 145 млрд.т. свободного кислорода, полагают, что благодаря фотосинтезу образуется весь кислород атмосферы. О роли в этом круговороте зеленых насаждений говорят следующие данные: 1 га зеленых насаждений в среднем за 1 час очищает воздух от 8 кг углекислого газа, выделяемого за это время при дыхании 200 человек. Взрослое дерево за сутки выделяет 180 литров кислорода, а за пять месяцев (с мая по сентябрь), оно поглощает около 44 кг углекислого газа.

Воздушная среда постоянно подвергается загрязнению. Источники загрязнения весьма разнообразны: среди них не только промышленные предприятия и теплоэнергетический комплекс, но и бытовые отходы, отходы животноводства, транспорта, а также химические вещества, намеренно вводимые человеком в экосистемы для защиты полезных продуцентов от вредителей, болезней и сорняков. Загрязнение имеет следствием необратимое разрушение как отдельных экологических систем, так и биосферы в целом, включая воздействие на глобальные физико-химические параметры среды.

Основное влияние на атмосферный воздух оказывают выхлопные газы от автотранспорта, также влияют на чистоту атмосферного воздуха трансграничные загрязнения.

Проблема воздействия выбросов загрязняющих веществ от автотранспортных потоков и влияние на почвенный покров и растительные объекты положена в основу данного исследования.

Цель: Выявить влияние выбросов загрязняющих веществ от автотранспорта на почвы и растения в санитарной зоне санатория «Сосновая роща».

Объект работы: фитоценозы и почва санитарной зоны санатория «Сосновая роща» (поселок Искра).

Предмет работы: воздействие выбросов от автотранспорта на атмосферный воздух, почву и пыльцу растений.

Основные задачи:

1. Провести теоретическое обоснование влияния выбросов загрязняющих веществ от автотранспорта на почвы и растения.

2. Описать объекты, подобрать методы исследования.

3. Провести наблюдения в социоприродной среде санитарной зоны санатория «Сосновая Роща» и лабораторный эксперимент.

4. Полученные результаты обработать, обобщить и сделать конкретные выводы о влиянии автотранспорта на состояние фитоценозов и почвы санитарной зоны санатория.

Гипотеза: оценить состояние санитарной зоны санатория «Сосновая роща» можно, если выявить:

- влияние выбросов автотранспорта на воздушную среду ; - влияние на почвенный покров; - влияние на фитоценозы.

Методы исследования: методы химического анализа, методы биоиндикации, методы математического анализа, метод корреляционного анализа, моделирование.

Значение работы:

- теоретическое состоит в теоретическом обосновании влияния выбросов загрязняющих веществ от автотранспорта на воздушную среду, почвы и растения;

- практическое значение заключается в подборе методики наблюдения за объектом, лабораторного эксперимента, выявление влияния автотранспорта на состояние биоценозов санитарной зоны санатория.

Глава 1. Интенсивность воздействия загрязняющих веществ от автотранспорта на природные биогеоценозы как фактор их жизнеспособности

1.1 Биогеоценоз как единица биосферы

выброс автотранспорт санитарный зона

Совокупность живых существ, входящих в экологическую систему, называется биотическим сообществом, или биоценозом. Следовательно, биоценоз -- совокупность популяций всех видов живых организмов, населяющих определенную географическую территорию, отличающуюся от других соседних территорий по химическому составу почв, вод, а также по ряду физических показателей (высота над уровнем моря, величина солнечного облучения и т.д.). При этом имеется в виду вся совокупность живых существ -- растений, животных, микроорганизмов, приспособленных к совместному обитанию на данной территории. Понятие «биоценоз» -- одно из важнейших в экологии, поскольку из него следует, что живые существа образуют на Земле сложно организованные системы, вне которых они не могут устойчиво существовать. Основная функция сообщества заключается в обеспечении равновесия в экосистеме на основе замкнутого круговорота веществ[7].

В состав биоценозов могут входить тысячи видов различных организмов. Но не все они одинаково значимы. Удаление из сообщества некоторых из них не оказывает на них заметного влияния, в то время как изъятие других ведет к существенным изменениям.

Одни виды биоценоза могут быть представлены многочисленными популяциями, а другие малочисленными. Масштабы биоценотических группировок организмов очень различаются -- от сообществ подушек лишайников на стволах деревьев или разлагающегося пня до населения целых ландшафтов: лесов, степей, пустынь и т.п.

Организация жизни на биоценотическом уровне подчинена иерархии. С увеличением масштабов сообществ усиливается их сложность и доля непрямых, косвенных связей между видами[11].

Естественные объединения живых существ имеют собственные законы функционирования и развития, т.е.представляют собой природные системы.

Таким образом, являясь, как и организмы, структурными единицами живой природы, биоценозы, тем не менее складываются и поддерживают свою устойчивость на основе иных принципов. Они представляют собой системы, так называемого каркасного типа -- без особых управляющих и координирующих центров, а также строятся на многочисленных и сложных внутренних связях.

Важнейшими особенностями систем, относящихся к недорганизменному уровню организации жизни, например по классификации немецкого экологаВ. Тишлера, являются следующие:

• Сообщества всегда возникают, складываются из готовых частей (представителей различных видов или целых комплексов видов), имеющихся в окружающей среде. Этим способ их возникновения отличается от формирования отдельного организма, которое происходит путем постепенного дифференцирования простейшего начального состояния.

• Части сообщества взаимозаменяемы. Части же (органы) любого организма уникальны.

• Если в целостном организме поддерживается постоянная координация, согласованность деятельности его органов, клеток и тканей, то надорганизменная система существует в основном за счет уравновешивания противоположно направленных сил.

• Сообщества основаны на количественной регуляции численности одних видов другими.

• Предельные размеры организма ограничены его внутренней наследственной программой. Размеры надорганизменных систем определяются внешними причинами.

Внутри фитоценоза каждый вид ведет себя относительно независимо. С позиций континуальности виды встречаются вместе не потому, что приспособились друг к другу, а потому, что приспособились к общей среде обитания. Любая вариация условий местообитания вызывает изменения состава сообщества[1].

Структура биоценоза. Видовая структура биоценоза -- это совокупность составляющих его видов. В одних биоценозах могут преобладать животные виды (например, биоценоз кораллового рифа), в других биоценозах главную роль играют растения: биоценоз пойменного луга, ковыльной степи, елового, березового, дубового леса. Количество видов (видовое разнообразие) в различных биоценозах разное и зависит от их географического положения. Самая известная закономерность изменения видового разнообразия -- его уменьшение от тропиков в сторону высоких широт. Чем ближе к экватору, тем богаче и разнообразнее флора и фауна. Это относится ко всем формам жизни, от водорослей и лишайников до цветковых растений, от насекомых до птиц и млекопитающих[6].

В дождевых лесах бассейна Амазонки на площади около 1 га можно насчитать до 400 деревьев более чем 90 видов. Кроме этого, многие деревья служат опорой для других растений. На ветвях и стволе каждого дерева произрастают до 80 видов эпифитных растений.

В отличие от тропиков биоценоз соснового леса в условиях умеренной зоны Европы может включать максимум 8-10 видов деревьев на 1 га, а на севере таежной области на такой же площади присутствуют 2-5 видов.

Простым показателем разнообразия биоценоза является общее число видов, или видовое богатство. Если какой-либо вид растения (или животного) количественно преобладает в сообществе (имеет большую биомассу, продуктивность, численность или обилие), то такой вид называетсядоминантом, или доминирующим видом (от лат. dominans -- господствующий). Доминантные виды есть в любом биоценозе. Например, в ельнике ели, используя основную долю солнечной энергии, наращивают наибольшую биомассу, затеняют почву, ослабляют движение воздуха и создают массу неудобств для жизни других обитателей леса[14].

Пространственная структура биоценоза. Виды могут по-разному распределяться в пространстве в соответствии с их потребностями и условиями местообитания. Такое распределение видов, составляющих биоценоз, в пространстве называется пространственной структурой биоценоза. Различают его вертикальную и горизонтальную структуры.

Вертикальная структура биоценоза образована отдельными его элементами, особыми слоями, которые называются ярусами. Ярус - совместно произрастающие группы видов растений, различающиеся по высоте и положению в биоценозе ассимилирующих органов (листья, стебли, подземные органы -- клубни, корневища, луковицы и т.п.). Как правило, разные ярусы образованы разными жизненными формами (деревьями, кустарниками, кустарничками, травами, мхами). Наиболее четко ярусность выражена в лесных биоценозах[25].

Первый, древесный, ярус обычно состоит из высоких деревьев с высоко расположенной листвой, которая хорошо освещается солнцем. Неиспользованный свет может поглощаться деревьями, образующими второй, подпологовый, ярус.

Ярус подлеска составляют кустарники и кустарниковые формы древесных пород, например орешник, рябина, крушина, ива, яблоня лесная и т.п. На открытых местах в нормальных экологических условиях многие кустарниковые формы таких пород, как рябина, яблоня, груша, имели бы вид деревьев первой величины. Однако под пологом леса, в условиях затенения и нехватки элементов питания, они обречены на существование в виде низкорослых, зачастую не лающих семян и плодов деревцев. По мере развития лесного биоценоза такие породы никогда не выйдут в первый ярус.

Этим они отличаются от следующего яруса лесного биоценоза.

К ярусу подроста относятся молодые невысокие (от 1 до 5 м) деревца, которые в перспективе смогут выйти в первый ярус. Это так называемые лесообразующие породы -- ель, сосна, дуб, граб, береза, осина, ясень, ольха черная и др. Данные породы могут достичь первого яруса и образовать биоценозы со своим господством (лесные массивы).

Под пологом древесных и кустарниковых пород располагается травянокустарничковый ярус. Сюда относятся лесные травы и кустарнички: ландыш, кислица, земляника, брусника, черника, папоротники.

Напочвенный слой мхов и лишайников формирует моховолишайниковый ярус.

Итак, в лесном биоценозе выделяются древостой, подлесок, подрост, травяной покров и мохово-лишайниковый ярус.

В состав ярусов не включают лианы, эпифиты (растения, проживающие на других растениях, но не являющиеся паразитами, например мхи и лишайники на стволах деревьев), а также растения-паразиты, которые выделяются в группу внеярусной растительности, поскольку отнести их к какому-либо конкретному ярусу затруднительно. В лесах умеренного пояса можно выделить 2-3 (реже больше) яруса. В тропических лесах ярусы выделить довольно сложно, хотя разные виды деревьев характеризуются разной высотой.

Подобно распределению растительности по ярусам, в биоценозах разные виды животных также занимают определенные уровни. В почве живут почвенные черви, микроорганизмы, землеройные животные. В листовом опаде, на поверхности почвы обитают различные многоножки, жужелицы, клещи и другие мелкие животные. В верхнем пологе леса гнездятся птицы, причем одни могут питаться и гнездиться ниже верхнего яруса, другие -- в кустарниках, а третьи -- возле самой земли. Крупные млекопитающие обитают в нижних ярусах.

Особи живых организмов распределены в пространстве неравномерно. Обычно они составляют группировки организмов, что является приспособительным фактором в их жизни. Такие группировки организмов определяют горизонтальную структуру биоценоза -- горизонтальное распределение особей, образующих различного рода узорчатость, пятнистость каждого вида.

Примеров такого распределения можно привести множество: это многочисленные стада зебр, антилоп, слонов в саванне, колонии кораллов на морском дне, косяки морских рыб, стаи перелетных птиц; заросли тростников и водных растений, скопления мхов и лишайников на почве в лесном биоценозе, пятна вереска или брусники в лесу.

К элементарным (структурным) единицам горизонтального строения растительных сообществ относятся микроценоз и микрогруппировка.

Микроценоз (от греч. micros -- малый) -- наименьшая по размерам структурная единица горизонтального расчленения сообщества, в которую входят все ярусы. Почти каждое сообщество включает комплекс микросообществ или микроценозов[31 ].

Микрогруппировка - сгущение особей одного или нескольких видов в пределах яруса, внутриярусные мозаичные пятна. Например, в моховом ярусе можно выделить различные пятна мхов с доминированием одного или нескольких видов. В травяно-кустарничковом ярусе встречаются черничные, чернично-кисличные, голубично-сфагновые микрогруппировки[31 ].

Наличие мозаичности имеет важное значение для жизни сообщества. Мозаичность позволяет более полно использовать различные тины микроместообитаний. Особям, образующим группировки, свойственна высокая выживаемость, они наиболее эффективно используют пищевые ресурсы. Это ведет к увеличению и разнообразию видов в биоценозе, способствует его устойчивости и жизнеспособности[31].

Трофическая структура биоценоза. Взаимодействие организмов, занимающих определенное место в биологическом круговороте, называется трофической структурой биоценоза.

В биоценозе различают три группы организмов.

1. Продуценты (от лат. producens -- производящий) -- организмы, синтезирующие из неорганических веществ (главным образом воды и двуокиси углерода) все необходимые для жизни органические вещества, используя солнечную энергию (зеленые растения, цианобактерии и некоторые другие бактерии) или энергию окисления неорганических веществ (серобактерии, железобактерии и др.). Обычно под продуцентами понимают зеленые хлорофиллоносные растения (автотрофы), дающие первичную продукцию. Общий вес сухого вещества фитомассы (массы растений) оценивается в 2,42 х 1012 т. Это составляет 99 % всего живого вещества земной поверхности. И лишь 1 % приходится на долю гетеротрофных организмов. Поэтому только растительности планета Земля обязана существованию на ней жизни. Именно зеленые растения создали необходимые условия для появления и существования вначале разнообразных доисторических животных, а затем и человека. Погибая, растения аккумулировали энергию в отложениях каменного угля, торфе и даже нефти[13 ].

Растения-продуценты дают человеку пищу, сырье для промышленности, лекарства. Они очищают воздух, задерживают пыль, смягчают температурный режим воздуха, приглушают шумы. Благодаря растительности существует то огромное разнообразие животных организмов, которыми населена Земля. Продуценты составляют первое звено в пищевой цени и лежат в основе экологических пирамид.

2.Консументы (от лат. consumo -- потребляю), или потребители, -- гетеротрофные организмы, которые питаются готовым органическим веществом. Консументы сами не могут строить органическое вещество из неорганического и получают его в готовом виде, питаясь другими организмами. В своих организмах они преобразуют органику в специфические формы белков и других веществ, а в окружающую среду выделяют образующиеся в процессе их жизнедеятельности отходы[ 13].

К консументам (потребителям) относятся животные и человек, а также растения-паразиты, которые в своих клетках не имеют хлорофилла и не могут самостоятельно образовывать органические вещества.

Кузнечик, заяц, антилопа, олень, слон, т.е. травоядные животные, -- это консументы первого порядка. Жаба, схватившая стрекозу, божья коровка, питающаяся тлей, волк, охотящийся за зайцем, -- все это консументы второго порядка. Аист, поедающий лягушку, коршун, уносящий в небо цыпленка, змея, заглатывающая ласточку, -- консументы третьего порядка.

3. Редуценты (от лат. reducens, reducentis -- возвращающий, восстанавливающий) -- организмы, разрушающие мертвое органическое вещество и превращающие его в неорганические вещества, а их, в свою очередь, усваивают другие организмы (продуценты)[ 13 ].

Основными редуцентами являются бактерии, грибы, простейшие, т.е. находящиеся в почве гетеротрофные микроорганизмы. Если снижается их активность (например, при использовании человеком пестицидов), ухудшаются условия для продукционного процесса растений и консументов. Мертвые органические остатки, будь то древесный пень или труп какоголибо животного, не исчезают в никуда. Они подвергаются гниению. Но мертвая органика не может перегнить сама по себе. В качестве «могильщиков» выступают редуценты (деструкторы, разрушители). Они окисляют мертвые органические остатки до С02, Н20 и простых солей, т.е. до неорганических составляющих, которые снова могут быть вовлечены в круговорот веществ, тем самым замыкая его[13].

1.2 Воздушная среда как компонент окружающей среды

Воздушная среда - это часть атмосферы, в которой возможна жизнь в различных ее проявлениях[5].

Воздушная среда может быть:

- наружной. В ней большинство людей проводят меньшую часть времени (до 10-15%);

- внутренней производственной. В ней человек проводит до 25-30% своего времени;

- внутренней жилой. Тут люди пребывают большую часть времени (до 60-70% и более).

В соответствии со временем, которое проводят люди во внутренней жилой, производственной и наружной воздушной сферах, ее состоянию (качеству) должно уделяться особое внимание. Из этого не следует, конечно, что можно недооценивать состояние наружной воздушной среды, так как она, в частности, поддерживает внутреннюю жилую и производственную воздушную среды.

Наружный воздух у поверхности земли содержит по объему: 78,08% азота; 20,95% кислорода; 0,94% инертных газов и 0,03% углекислого газа. На высоте 5 км содержание кислорода остается тем же, а азота увеличивается до 78,89%. Часто воздух у поверхности земли имеет различные примеси, особенно в городах: там он содержит более 40 ингредиентов, чуждых природной воздушной среде.

Внутренний воздух в жилищах, как правило, имеет повышенное содержание углекислого газа, а внутренний воздух производственных помещений обычно содержит примеси, характер которых определяется технологией производства[5].

Среди газов выделяется водяной пар, который попадает в атмосферу в результате испарений с Земли. Большая его часть (90%) сосредоточена в самом нижнем пятикилометровом слое атмосферы, с высотой его количество очень быстро уменьшается. Дело в том, что количество водяного пара зависит от температуры воздуха: чем она ниже, тем пара меньше, а с высотой температура воздуха понижается.

Когда количество водяного пара при данной температуре достигает максимума, он насыщает пространство. Например, при +30 в кубометре воздуха может находиться максимум 30г водяного пара, а при -30 всего лишь 0,3г. Не насыщенный водяным паром воздух может стать насыщенным, если его охладить. Если количество пара достигается при данной температуре, то при дальнейшем охлаждении воздуха пар превращается в маленькие капельки воды, т.е. конденсируется. Так образуются облака: при восходящем движении воздух расширяется и охлаждается, а содержащийся в нём водяной пар конденсируется.

Атмосфера содержит много пыли, которая попадает туда с поверхности Земли и частично из космоса. При сильных волнениях ветры подхватывают водяные брызги из морей и океанов. Так попадают в атмосферу из воды частицы соли. В результате извержения вулканов, лесных пожаров, работы промышленных объектов и т.п. воздух загрязняется продуктами неполного сгорания. Больше всего пыли и других примесей в приземном слое воздуха. Даже после дождя в 1 см содержится около 30 тыс. пылинок, а в сухую погоду их в несколько раз больше.

В результате происходящего на Земле фотосинтеза растительность ежегодно образует 100 млрд. т. органических веществ (около половины приходится на долю морей и океанов), усваивая при этом около 200 млрд. т. углекислого газа и выделяя во внешнюю среду около 145 млрд.т. свободного кислорода, полагают, что благодаря фотосинтезу образуется весь кислород атмосферы. О роли в этом круговороте зеленых насаждений говорят следующие данные: 1 га зеленых насаждений в среднем за 1 час очищает воздух от 8 кг углекислого газа, выделяемого за это время при дыхании 200 человек. Взрослое дерево за сутки выделяет 180 литров кислорода, а за пять месяцев (с мая по сентябрь), оно поглощает около 44 кг углекислого газа[4].

Количество выделяемого кислорода и поглощаемого углекислого газа зависит от возраста зеленых насаждений, видового состава, плотности посадки и других факторов.

Не меньшее значение имеют и морские растения, - фитопланктон (в основном водоросли и бактерии), высвобождающие путем фотосинтеза кислород.

Загрязнение воздуха. Загрязнением в узком смысле считается привнесение в какую-либо среду новых, не характерных для неё физических, химических и биологических агентов или превышение естественного среднемноголетнего уровня этих агентов в среде.

Непосредственными объектами загрязнения (акцепторами загрязняющих веществ) служат основные компоненты экотопа (местообитание биотического сообщества): атмосфера, вода, почва. Косвенными объектами загрязнения (жертвы загрязнения) являются составляющие биоценоза - растения, животные, микроорганизмы.

Источники загрязнения весьма разнообразны: среди них не только промышленные предприятия и теплоэнергетический комплекс, но и бытовые отходы, отходы животноводства, транспорта, а также химические вещества, намеренно вводимые человеком в экосистемы для защиты полезных продуцентов от вредителей, болезней и сорняков.

Среди ингредиентов загрязнения - тысячи химических соединений, особенно металлы и оксиды, токсические вещества, аэрозоли. Разные источники выбросов могут быть одинаковыми по составу и характеру загрязняющих веществ. Так, углеводороды поступают в атмосферу и при сжигании топлива, и от нефтеперерабатывающей, и от газодобывающей промышленности.

Загрязнителем может быть любой физический агент, химическое вещество и биологический вид (главным образом микроорганизмы), подающие в окружающую среду или возникающие в ней в количествах, выходящих за рамки своей обычной концентрации - предельных естественных колебаний или среднего природного фона в рассматриваемое время.

Различают антропогенные загрязнители, разрушаемые биологическими процессами и неразрушаемые ими (стойкие). Первые входят в естественные круговороты веществ и поэтому быстро исчезают или подвергаются разрушению биологическими агентами. Вторые не входят в естественные круговороты веществ, а потому разрушаются организмами в пищевых цепях[8].

Влияние загрязнения на биоценоз. Загрязнения окружающей среды подразделяют на природные, вызванные какими-то естественными, обычно катастрофическими причинами (извержение вулкана, селевой поток и т.п.), и антропогенные, возникающие в результате деятельности людей.

Среди антропогенных выделяют загрязнение биологическое - случайное или благодаря деятельности человека; механическое - засорение среды агентами, оказывающими лишь механическое воздействие без физикохимических последствий; химическое - изменение естественных химических свойств среды, в результате которого повышается среднемноголетнее колебание количества каких-либо веществ для рассматриваемого периода времени, или проникновение в среду веществ, нормально отсутствующих в ней или в концентрациях, превышающих норму[9].

Загрязнение физическое подразделяется на: 1) тепловое (термальное), возникающее в результате повышения температуры среды главным образом в связи с промышленными выбросами нагретого воздуха, отходящих газов и воды; 2) световое - нарушение естественной освещённости местности в результате воздействия искусственных источников света, приводящее к аномалиям в жизни растений и животных; 3) шумовое, образующееся в результате увеличения интенсивности и повторяемости шума сверх природного уровня; 4) электромагнитное, появляющееся в результате изменения электромагнитных средств среды (от линии электропередачи, радио и телевидения, работы некоторых некоторых промышленных установок и т.п.), приводящее к глобальным и местным геофизическим аномалиям и изменениям в тонких биологических структурах; 5) радиоактивные, связанные с превышением естественного уровня содержания в среде радиоактивных веществ.

Загрязнение микробиологическое (микробное) - появление необычно большого количества микроорганизмов, связанное с массовым их размножением на антропогенных субстратах или средах, изменённых в ходе хозяйственной деятельности человека.

С экологических позиций загрязнение означает непросто внесение в атмосферу, почву или воду тех или иных чуждых им компонентов. В любом случае объектом загрязнения является элементарная структурная единица биосферы - биогеоценоз. Кроме того, избыток одних веществ в природной среде или просто присутствие в ней других веществ означает изменение режимов экологических факторов, поскольку вредные вещества по сути дела и есть экологические факторы. Следовательно, режим этих факторов (или их состав) отклоняется от требований экологической ниши того или иного организма (или звена в пищевой цепи). При этом нарушаются процессы иного обмена веществ, снижается интенсивность ассимиляции продуцентов, а значит, и продуктивность биогеоценоза в целом.

Таким образом, с экологической позиции загрязнению можно дать следующее определение: загрязнение окружающей среды есть любое внесение в ту или иную экологическую систему (биогеоценоз) не свойственных ей живых или неживых компонентов или структурных изменений, прерывающих круговорот веществ, их ассимиляцию, поток энергии, вследствие чего данная экосистема разрушается или снижается её продуктивность [9].

Загрязнение среды - сложный многообразный процесс. Отходы производств оказываются обычно там, где их раньше не было. Многие из них химически активны и способны взаимодействовать с молекулами, входящими в состав в ткани живого организма, или активно окисляться на воздухе. Понятно, что такие вещества оказываются ядами по отношению ко всему живому

Последствия загрязнения далеко не всегда ощущаются сразу. Скачкообразным проявлением загрязнения нередко предшествуют скрытые.

Именно поэтому в настоящее время ученые интенсивно ищут способы своевременной косвенной индикации загрязнения в самые начальные его моменты.

Но загрязнение - это не только выброс в природную среду вредных веществ. При отводе воды в естественные водоемы от систем охлаждения в них изменяется естественный режим температуры , что представляет собой тепловое загрязнение . Важно то, что меняется режим температуры. В качестве загрязнения можно рассматривать и отклонение от оптимальных параметров уровней шума и освещенности.

Можно кратко сформулировать последствия загрязнения следующим образом:

Загрязнение среды есть процесс нежелательных потерь вещества, энергии, труда и средств, приложенных человеком к добыче и заготовке сырья и материалов, превращающихся в безвозвратные отходы, рассеиваемые в биосферу [27].

Загрязнение имеет следствием необратимое разрушение как отдельных экологических систем, так и биосферы в целом, включая воздействие на глобальные физико-химические параметры среды.

Вследствие загрязнения теряются плодородные земли, снижается продуктивность экологических систем и биосферы в целом.

Загрязнение прямо или косвенно ведет к ухудшению физического и морального состояния человека как главной производительной силы общества.

Защита окружающей среды от загрязнения - одна из ключевых задач в общей проблеме оптимизации природопользования, сохранения качества среды для настоящего и будущих поколений людей.

Загрязнением в узком смысле считается привнесение в какую-либо среду новых, не характерных для неё физических, химических и биологических агентов или превышение естественного среднемноголетнего уровня этих агентов в среде.

Непосредственными объектами загрязнения (акцепторами загрязняющих веществ) служат основные компоненты экотопа (местообитание биотического сообщества): атмосфера, вода, почва. Косвенными объектами загрязнения (жертвы загрязнения) являются составляющие биоценоза - растения, животные, микроорганизмы.

Источники загрязнения весьма разнообразны: среди них не только промышленные предприятия и теплоэнергетический комплекс, но и бытовые отходы, отходы животноводства, транспорта, а также химические вещества, намеренно вводимые человеком в экосистемы для защиты полезных продуцентов от вредителей, болезней и сорняков.

Среди ингредиентов загрязнения - тысячи химических соединений, особенно металлы и оксиды, токсические вещества, аэрозоли. Разные источники выбросов могут быть одинаковыми по составу и характеру загрязняющих веществ. Так, углеводороды поступают в атмосферу и при сжигании топлива, и от нефтеперерабатывающей, и от газодобывающей промышленности.

Загрязнителем может быть любой физический агент, химическое вещество и биологический вид (главным образом микроорганизмы), подающие в окружающую среду или возникающие в ней в количествах, выходящих за рамки своей обычной концентрации - предельных естественных колебаний или среднего природного фона в рассматриваемое время.

Различают антропогенные загрязнители, разрушаемые биологическими процессами и неразрушаемые ими (стойкие). Первые входят в естественные круговороты веществ и поэтому быстро исчезают или подвергаются разрушению биологическими агентами. Вторые не входят в естественные круговороты веществ, а потому разрушаются организмами в пищевых цепях.

Загрязнения окружающей среды подразделяют на природные, вызванные какими-то естественными, обычно катастрофическими причинами (извержение вулкана, селевой поток и т.п.), и антропогенные, возникающие в результате деятельности людей.

Среди антропогенных выделяют загрязнение биологическое - случайное или благодаря деятельности человека; механическое - засорение среды агентами, оказывающими лишь механическое воздействие без физикохимических последствий; химическое - изменение естественных химических свойств среды, в результате которого повышается среднемноголетнее колебание количества каких-либо веществ для рассматриваемого периода времени, или проникновение в среду веществ, нормально отсутствующих в ней или в концентрациях, превышающих норму.

Загрязнение физическое подразделяется на: 1) тепловое (термальное), возникающее в результате повышения температуры среды главным образом в связи с промышленными выбросами нагретого воздуха, отходящих газов и воды; 2) световое - нарушение естественной освещённости местности в результате воздействия искусственных источников света, приводящее к аномалиям в жизни растений и животных; 3) шумовое, образующееся в результате увеличения интенсивности и повторяемости шума сверх природного уровня; 4) электромагнитное, появляющееся в результате изменения электромагнитных средств среды (от линии электропередачи, радио и телевидения, работы некоторых некоторых промышленных установок и т.п.), приводящее к глобальным и местным геофизическим аномалиям и изменениям в тонких биологических структурах; 5) радиоактивные, связанные с превышением естественного уровня содержания в среде радиоактивных веществ [33].

Загрязнение микробиологическое (микробное) - появление необычно большого количества микроорганизмов, связанное с массовым их размножением на антропогенных субстратах или средах, изменённых в ходе хозяйственной деятельности человека.

С экологических позиций загрязнение означает непросто внесение в атмосферу, почву или воду тех или иных чуждых им компонентов. В любом случае объектом загрязнения является элементарная структурная единица биосферы - биогеоценоз. Кроме того, избыток одних веществ в природной среде или просто присутствие в ней других веществ означает изменение режимов экологических факторов, поскольку вредные вещества по сути дела и есть экологические факторы. Следовательно, режим этих факторов (или их состав) отклоняется от требований экологической ниши того или иного организма (или звена в пищевой цепи). При этом нарушаются процессы иного обмена веществ, снижается интенсивность ассимиляции продуцентов, а значит, и продуктивность биогеоценоза в целом. Таким образом, с экологической позиции загрязнению можно дать следующее определение: загрязнение окружающей среды есть любое внесение в ту или иную экологическую систему (биогеоценоз) не свойственных ей живых или неживых компонентов или структурных изменений, прерывающих круговорот веществ, их ассимиляцию, поток энергии, вследствие чего данная экосистема разрушается или снижается её продуктивность[17].

Загрязнение среды - сложный многообразный процесс. Отходы производств оказываются обычно там, где их раньше не было. Многие из них химически активны и способны взаимодействовать с молекулами, входящими в состав в ткани живого организма, или активно окисляться на воздухе. Понятно, что такие вещества оказываются ядами по отношению ко всему живому.

Последствия загрязнения далеко не всегда ощущаются сразу. Скачкообразным проявлением загрязнения нередко предшествуют скрытые. Именно поэтому в настоящее время ученые интенсивно ищут способы своевременной косвенной индикации загрязнения в самые начальные его моменты .

Но загрязнение - это не только выброс в природную среду вредных веществ. При отводе воды в естественные водоемы от систем охлаждения в них изменяется естественный режим температуры , что представляет собой тепловое загрязнение . Важно то, что меняется режим температуры. В качестве загрязнения можно рассматривать и отклонение от оптимальных параметров уровней шума и освещенности.

Можно кратко сформулировать последствия загрязнения следующим образом:

Загрязнение среды есть процесс нежелательных потерь вещества, энергии, труда и средств, приложенных человеком к добыче и заготовке сырья и материалов, превращающихся в безвозвратные отходы, рассеиваемые в биосферу.

Загрязнение имеет следствием необратимое разрушение как отдельных экологических систем, так и биосферы в целом, включая воздействие на глобальные физико-химические параметры среды.

Вследствие загрязнения теряются плодородные земли, снижается продуктивность экологических систем и биосферы в целом.

Загрязнение прямо или косвенно ведет к ухудшению физического и морального состояния человека как главной производительной силы общества.

Защита окружающей среды от загрязнения - одна из ключевых задач в общей проблеме оптимизации природопользования, сохранения качества среды для настоящего и будущих поколений людей [3].

1.3 Влияние выбросов от автотранспорта на растительность, почву, биоценоз

Автотранспорт (автомобиль)- основное функциональное назначение автомобиля заключается в совершении транспортной работы. Автомобильный транспорт в индустриально развитых странах занимает ведущее место по сравнению с другими видами транспорта по объему перевозок пассажиров и грузов[4].

Классификация автомобилей:

• Легковой автомобиль -- полной массой не более 3500 кг для перевозки пассажиров (от 1 до 8, не включая водителя) и багажа. Легковые автомобили выпускаются с закрытыми кузовами (седан, лимузин, купе, хетчбэк, универсал, фургон и микроавтобус) и с кузовами, верх которых убирается (кабриолет, родстер, ландо и фаэтон).

• Грузовой автомобиль (грузовик) -- автомобиль для перевозки грузов. На грузовых шасси выпускают также автомобили специализированного и специального назначения.

• Автомобиль особо большой грузоподъёмности, фура -- автомобиль, автопоезд или другое автотранспортное средство, нагрузки на ось которого превышают 120 кН (12 тонн силы), а габарит по ширине -- более 2,5 м.

• Автомобиль повышенной проходимости -- легковой или грузовой автомобиль с приводом более чем на одну ось (или с ведущей одной осью, но возможностью блокировки осевого дифференциала), приспособленный для передвижения вне дорог с твёрдым покрытием. Автомобили повышенной проходимости оснащают трансмиссиями с расширенным диапазоном передаточных чисел, а также шинами со специальным рисунком протектора, часто с централизованной регулировкой давления в шинах и прочими техническими особенностями. По типу двигателя:

• Бензиновый

• Дизельный

• Газовый

• Газогенераторный

• Водородный

• Электромобиль -- автомобиль, использующий для движения электрическую энергию собственных аккумуляторных батарей.

• Гибридный автомобиль -- автомобиль, использующий одновременно и электрический, и традиционный двигатель внутреннего сгорания [4].

Вклад автомобиля в загрязнение воздушной среды. Выхлопные газы от автотранспорта влияют на почву и атмосферный воздух, изменяя химический состав, что может привести к изменениям в окружающей среде.

Рисунок 1. Модель воздействия выбросов от автотранспорта на атмосферный воздух и почву.

Рисунок 2. Модель внешнего воздействия на атмосферный воздух

Уровень выбросов вредных веществ от автотранспорта достигает 3540% всех подобных загрязнений. В отработавших газах автомобилей обнаружено 1200 химических компонентов, 200 из них изучены. Самыми активными считаются: свинец, окись углерода, окислы азота, соединения серы, частицы тяжелых металлов и сажа. Срок жизни некоторых ингредиентов составляет от нескольких минут до 4-5 лет [5].

Основное влияние на атмосферный воздух оказывают выхлопные газыот автотранспорта, также влияет на чистоту атмосферного воздуха трансграничные загрязнения (рис. 2).

Рисунок 3. Модель внешнего воздействия на почву

Основное влияние на химический состав почвы оказывают выбросы от автотранспорта, также влияет на химический состав почвы трансграничные загрязнения.

Самоочищение почв, как правило, - медленный процесс. Токсичные вещества накапливаются, что способствует постепенному изменению химического состава почв, нарушению единства геохимической среды и живых организмов (рис. 3).

Глава 2. Объект и методика исследования

2.1 Характеристика объекта исследования

Объектом исследования является санитарная зона санатория «Сосновая роща» (поселок Искра) и дорога, проходящая через нее.

Поселок Искра входит в Звериноголовский район Курганской области.Поселок расположен в юго-западной части Звериноголовского района. Площадь сельского поселения составляет 1141 гектар.

Протяженность автодорог местного значения -- 5 км.Численность населения на 2015 год - 546 человек. Основной транспорт в поселке - транспорт частного сектора, рейсовые автобусы.

Санаторий «Сосновая роща» расположен на юге Курганской области в

150 километрах от города Кургана, на западном берегу озера ГорькоеЗвериноголовское. Близость с границей Казахстана определяет ландшафт местности - лесостепной, древесная растительность представлена в основном березой и осиной. Озеро имеет подковообразную форму, берега его покрыты травянистой степной растительностью, исключение составляет восточный берег, на котором растет посаженный еще в XIX веке сосновый бор.

Природные лечебные факторы:

Лечебными факторами санатория являются донные отложения (сапропелевая иловая грязь) озера Горькое-Звениголовское, минеральная вода (рапа) сульфатно-хлоридная натриевая высокой минерализации с большим содержанием брома, йода, фтора.

Для исследования влияния выбросов загрязняющих веществ были выбраны три участка:

5. Выезд на город Курган.

6. Выезд на деревню Прорывное.

7. Автостоянка. И контрольная точка - тропа здоровья.

Для наблюдения выбраны растительные объекты - ракитник русский, подмаренник русский, вероника, иван чай, тысячелистник, астрагал датский, ятрышник, лютик едкий, ластовень, люцерна желтая (серповидная).

Ракитник русский представляет собой небольшой кустарник, наделенный прутьевидными побегами, а также корой серого или же серовато-бурого окраса. Высота такого растения будет колебаться в промежутке между шестидесяти сантиметрами и двумя метрами. Стебли и ветви этого растения покрываются посредством опушения, окрашенного в серовато-белые тона. Листья ракитника русского являются тройчатыми и сложными, во время цветения такие листья будут эллиптически-ланцетными и слаборазвитыми. Цветки этого растения наделены довольно крупным флагом, окрашены в светло-желтые тона и будут мотылькового типа. Цветки ракитника русского находятся в безлистых и многоцветковых колосовидных кистях, а сидеть они будут по три-пять штук в самых пазухах листьев. Плоды этого растения представляют собой опушенные бобы.

Подмаренник русский. Стебли большей частью четырёхгранные, иногда цепкие от обращенных книзу шипиков. Листья в мутовках, редко супротивные. Цветки мелкие, большей частью белые и жёлтые, в цимозных соцветиях, иногда одиночные. Венчик колосовидный или чашевидный, трёх-, четырёхчленный. Плод сухой (редко сочный), дробный, распадающийся на 2 односеменные доли.

Вероника дубравная (V. chamaedrys) - многолетнее травянистое растение со стелющимся или чуть приподнимающимся над землей густоопушенным стеблем высотой 30-40 сантиметров. Вытянуто-яйцевидной формы слегка опушенные листья с городчатым краем располагаются супротивно. Мелкие небесно-голубые цветы вероники дубравной образуют в пазухах листьев соцветия-кисти. Плод - коробочка. Цветение длится с июня по июль.[9]

Кипрей узколистный (Иван чай).Листья очерёдные, сидячие, иногда с очень короткими черешками, простые, линейно-ланцетные, заострённые, к основанию клиновидно суженные, иногда почти округлые, 4--12 см длиной, 0,7--2 см шириной, по краю мелко железисто-зубчатые или цельные, сверху темно-зелёные, блестящие, снизу сизо-зелёные, пурпурно-красные, иногда бледно-розовые.Цветки пурпурно-розовые, в длинной конечной кисти. Плод - стручковидная коробочка.

Тысячелистник обыкновенный(ахиллея) - название рода многолетних травянистых растений или полукустарников с характерными прямостоячим стеблем и очередными глубоко рассеченными или цельными листьями, собранными в прикорневую розетку. Цветки тысячелистника образуют плоское соцветие (метельчатый щиток). Плод - гладкая семянка без опушения. В природе существует около 100 видов.

Астрагал датский, или астрагал луговой - многолетнее травянистое растение высотой от 10 до 40 см, с лежачими или восходящими стеблями. Листья сложные, непарноперистые, с 6-15 парами яйцевидноланцетных листочков. Прилистники травянистые, сросшиеся при основании. Цветки пурпурно-фиолетовые, иногда белые. Они собраны в плотную яйцевидную головку, появляются в мае-июне. Общие цветоносы длиннее сложных листьев.

Плод - боб на ножке, трехгранно-яйцевидный, белоопушенный.

Ятрышник крапчатый- травянистый многолетник, парные (замещаемый и замещающий) клубни которого имеют яйцевидную или шаровидную форму. На ланцетовидных листьях и нижней части стебля имеются тёмно- фиолетовые или пурпурные пятна. Колосовидное соцветие цилиндрической формы состоит из множества пурпурных или бледнофиолетовых цветов. Период цветения - июнь-июль. Внесён в Красные книги России, а также ряда государств Европы и Кавказа.

Лютик едкий. Многолетнее травянистое растение высотой 30-70 см, с бороздчатым, прижато-волосистым, внизу почти голым стеблем. Корневище малоразвитое, длиной 0,5-1,8 см, с мочковатыми корнями, собранными в плотный пучок. Прикорневые и нижние стеблевые листья с округлой пластинкой, длинночерешковые, глубокопятираздельные. Доли ланцетовидные или продолговато-ромбические, в свою очередь, надрезанные на линейные, цельные или зубчатые дольки. Верхние листья сидячие, трехраздельные на надрезанно-зубчатые доли. Черешки с голыми или опушенными влагалищами. Цветоносы бороздчатые, опушенные. Цветы диаметром 10-20 см. Чашечка из 5 яйцевидных прижатоволосистых чашелистиков. Лепестки золотисто-желтые, глянцевитые, обратнояйцевидные, с медоносной ямочкой у основания, прикрытой чешуйкой. Тычинок и пестиков много. Пестики расположены спирально на цветоложе. Плод - шаровидный многоорешек. Орешки косояйцевидные, длиной 2,5 мм, гладкие, сжатые с боков, узкоокаймленные, с прямым или загнутым носиком.

Ластовень лекарственный. Корневище тонкое, ползучее.Стебель одиночный, прямой, в нижней части голый, в верхней - мелковолосистый, наверху вьющийся.Листья супротивные или очередные, 5Ї14 см длиной, 3,5Ї7 см шириной, широкоовальные или овальноланцетные.

Соцветия зонтиковидные или кистевидные, рыхлые, малоцветковые, с 1Ї6цветками, в пазухах верхних листьев, на тонких цветоносах. Цветки мелкие, пятичленные, около 1,6 см в диаметре, белого, желтовато-белого, зеленоватого цвета, у Ластовня чёрного (Vincetoxicum nigrum) почти чёрного цвета.Плод из 2 опушённых листовок; семена с хохолком из длинных волокон [16].

Люцерна желтая (серповидная).Систематическое положение Люцерны желтой (серповидной).Семейство Leguminosae Endl., род Medicago L., подрод Falcago (Reichb.) Grossh.

Биология и морфология.

Многолетнее растение с мощной развитой корневой системой. Встречаются стержнекорневые, корневищные и корнеотпрысковые формы в зависимости от условий обитания вида. Стебли многочисленные, восходящие, прямые или простертые, (20) 40-80 (150) см высоты, слабо волосистые или голые. Листочки различной формы и размеров; обратно яйцевидные, продолговато ланцетные, ланцетные, линейно ланцетные, овальные или округло яйцевидные, (2) 5-22 (30) мм длины и (1) 2-6 (10) мм ширины. Цветочные кисти овальные, головчатые, на коротких ножках. Венчики желтые с оранжевым оттенком собраны по 20-30 в густые кисти.

Растение ярового типа развития. Цветение - июнь-июль[11].

Распространение.

В культуре известен с XIX века. В бывшем СССР возделывается в 28 территориальных образованиях (в соответствии с сортовым районированием) на сравнительно небольших площадях в лесной, лесостепной и степной зонах. Районировано 4 селекционных и староместных сортов. Широкого распространения в производстве не имеет, что связано с трудностями ведения семеноводства и отсутствия современных селекционных сортов[15].

Экология.

Морозостойкий, холодостойкий, выдерживающий кратковременные заморозки (до -3.-5°С) весной и осенью, скороспелый, влаголюбивый и в то же время устойчивый к летним засухам. Успешно растет на плодородных, рыхлых, водопроницаемых, слабокислых и нейтральных почвах, различных по механическому составу[16].

Для проведения модельного эксперимента нами был выбран кресс-салат весенний как индикатор качества почвы.

Кресс-салат - однолетнее овощное растение,из семейства Капустовых (крестоцветных), обладающее повышенной чувствительностью к загрязнению почвы тяжёлыми металлами, а также загрязнению воздуха, в том числе и газообразными выбросами автотранспорта.

Этот биоиндикатор отличается быстрым прорастанием семян и почти стопроцентной всхожестью, которая заметно уменьшается в присутствии загрязнителей.

Побеги и корни под действием загрязнителей подвергаются морфологическим изменениям (задержка роста, искривление побегов, уменьшение длины и массы корней, а также числа и массы семян.

2.2 Методика исследования

Расчетный метод. Методика определения массы выбросов загрязняющих веществ автотранспортными средствами в атмосферный воздух.

Методика оценки выбросов загрязняющих веществ автотранспортными средствами в атмосферный воздух может быть использована при разработке мероприятий по их снижению на всех уровнях планирования, учета и контроля, оценке выбросов отдельных элементов улично-дорожной сети городов.

1. Легковые автомобили

Массовый выброс загрязняющих веществ легковыми (грузопас - сажирскими) автомобилями с определенным объемом двигателя придвижении по территории населенных пунктов Мij рассчитывается по формуле:

Мij = mij•Lj•Kri•10-6, т,

где Мij - массовый выброс i загрязняющего вещества легковым

автомобилем с двигателем j-го рабочего объема;

mij - пробеговый выброс i-го загрязняющего вещества

легковымавтомобилем с двигателем j-го рабочего объема, г/км (таб. 1);

Lj - суммарный пробег легковых автомобилей с двигателями j-го рабочего объема по территории населенных пунктов, км; Lj = Nj•L, где

Nj - число автомобилей каждого типа за 1 ч; L - длина участка, км;

Kri - коэффициент, учитывающий изменение выбросов загрязняю- щих веществ при движении по территории населенных пунктов (табл. 2).

Таблица 1. Пробеговые выбросы загрязняющих веществ легковыми автомобилями по территории населенных пунктов (m i j, г/км).

Рабочий двигателя, л	объем	Пробеговый выброс m i j, г/км
		СО	СН	NО2	С	SO2
менее 1,3		11,4	2,1	1,3	0	0,052
1,3-1,8		13	2,6	1,5	0	0,076
1,8-3,5		14	2,8	2,7	0	0,096

СО - оксид углерода; СН - углеводороды; NO2 - оксиды азота; C - твердые частицы (сажа); SO2 - сернистый ангидрид.

Таблица 2. Значение Kri в зависимости от типа населенных пунктов.

Тип населенных пунктов	Значение
	СО	СН	NО2	С	SO2
Города с числом жителей более 1 млн. чел.	1,0	1,0	1,0	0	1,25
Города с числом жителей от 100 тыс. чел. до 1 млн. чел.	0,87	0,92	0,94	0	1, 15
Города с числом жителей от 30 до 100 тыс. чел.	0,7	0,79	0,81	0	1,05
Прочие населенные пункты	0,41	0,59	0,6	0	1,00

2. Грузовые автомобили. Массовый выброс загрязняющих веществ, выбрасываемых грузовыми автомобилями на территории населенных пунктов, рассчитывается по формуле: Miks = miks•Lks•Kris•Knis•10-6, т, где Miks -массовый выброс i загрязняющих веществ выбрасываемых грузовыми автомобилями с k-ой грузоподъемности с двигателями s-го типа; miks - пробеговый выброс i-го загрязняющего вещества грузовыми автомобилями k-ой грузоподъемности с двигателями s-го типа, г/км (табл. 3);

...