Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Биологические науки
Экология

Диссертационная работа:

Неверова Ольга Александровна. Экологическая оценка состояния древесных растений и загрязнения окружающей среды промышленного города (На примере г. Кемерово) : Дис. ... д-ра биол. наук : 03.00.16 : Кемерово, 2004 358 c. РГБ ОД, 71:05-3/33

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Стр.
ВВЕДЕНИЕ 4

Глава 1. ПРОБЛЕМА СОСТОЯНИЯ ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ В

УСЛОВИЯХ КРУПНОГО ГОЮ ДА 10

  1. Роль и функции внутригородских зеленых насаждений ... 10

  2. Из истории зеленого строительства и интродукции древесных растений в России 17

  3. Городская среда и растения 32

  4. Механизм устойчивости древесных растений к техногенным факторам 43

Глава 2. НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ БИОИНДИКАЦИИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ

СРЕДЫ И СОСТОЯНИЯ ЭКОСИСТЕМ 53

  1. Классификация методов фитоиндикации 56

  2. Экспертные оценки применения биоиндикаторов для диагностики состояния атмосферного воздуха 59

  3. Основные принципы биологической индикации и диагностики почв 72

  4. Биотехнологические методы и приемы в оценке загрязнения окружающей среды 84

Глава 3. ОРГАНИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА ЗЕЛЕНЫХ

НАСАЖДЕНИЙ КЕМЕРОВА 91

Объекты и методы исследований 94

Глава 4. ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ 104

  1. Физико-географическая характеристика и климатические условия 104

  2. Оценка загрязнения атмосферного воздуха ПО

  3. Биогеохимическая характеристика почв различных районов Кемерова 118

  4. Биологическая индикация и диагностика почв 127

Глава 5. БИОГЕОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ГОРОДСКИХ

ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ 135

  1. Особенности накопления серы и азота деревьями в разных экологических условиях города 137

  2. Особенности накопления щелочных, щелочноземельных

и тяжелых металлов растениями города 141

5.3. Изучение механизмов поступления свинца в растения ... 154

Глава 6. СОСТОЯНИЕ ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ В ЗЕЛЕНЫХ

НАСАЖДЕНИЯХ ГОРОДА 160

  1. Некоторые физиолого-биохимические показатели состояния древесных насаждений города Кемерово 160

  2. Оценка функциональной активности фотосинтетического аппарата древесных растений 176

  3. Фенологические особенности развития городских древесных растений 184

Глава 7. ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ К

ФАКТОРАМ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ 207

Глава 8. ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ МАЛОРАСПРОСТРАНЕННОГО
(ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО) АССООРТИМЕНТА ДРЕВЕСНЫХ
РАСТЕНИЙГ. КЕМЕРОВО 226

Глава 9. ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ЗОНИРОВАНИЕ ТЕРРИТОРИИ Г.
КЕМЕРОВА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ФИТОИНДИКАТОРОВ
И ДАННЫХ ДИСТАНЦИОННОГО МОНИТОРИНГА 238

  1. Моделирование среднегодового загрязнения атмосферного воздуха 241

  2. Зонирование территории города на основании данных радиального прироста у сосны обыкновенной 244

  3. Зонирование территории города по активности перокси-дазы листьев березы повислой 248

  4. Зонирование территории города по данным лихеноинди-кации 253

  5. Зонирование территории города по данным о загрязнении атмосферы серосодержащими примесями и накоплению экзогенной серы листьями березы повислой 257

  6. Оценка уровней техногенной нагрузки и экологический прогноз 265

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 268

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 281

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ 286

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 289

ПРИЛОЖЕНИЯ 332

Введение к работе:

Урбанизация - одна из форм современного развития общества и окружающей среды. Рост городов, развитие промышленности и автотранспорта в них являются объективной реальностью современного мира. Общая численность жителей городов планеты возросла с 600 млн. человек в 1958 г. до 2 млрд. в 1986 г. при ежегодном приросте 2,5 % [Brown, Jacobson, 1987] и почти до 6 млрд. в 2000 г.

Среда крупного города отличается своеобразием основных экологических факторов, а также специфическими техногенными воздействиями. Это дает основание экологам рассматривать город как особый тип экосистем [Мазинг, 1984; Одум, 1986; Куранов, 1989; Фролов, 1993, 1998; Hughes, 1974; Davis, Glick, 1978; Dorney, Mclellan, 1984; Lewinska, 1987 и др.].

В настоящее время вопрос оптимизации городской среды как среды обитания человека крайне актуален. Санитарно-гигиеническая комфортность городской среды представляет собой главный критерий ее оценки. В пределах города критерии комфортности условий жизни, нормального протекания жизненных функций человека считаются основными, критерии же производства и экономики по приоритетности уступают им.

Одним из эффективных средств улучшения среды города как по результатам, срокам осуществления, так и по стоимости, является озеленение. Роль зеленых насаждений в снижении негативного воздействия окружающей среды заключается в их способности нивелировать неблагоприятные для человека факторы природного и техногенного происхождения. С этой целью многие экологи рекомендуют увеличить площадь зеленых насаждений в городах. Однако высокая степень воздействия негативных антропогенных факторов, присущая урбанизированным территориям, закономерно приводит к ослаблению растительности, преждевременному старению, снижению продуктивности, поражению болезнями, вредителями и гибели насаждений.

5 В изучении взаимоотношений городской среды и астений прослеживаются два направления. В работах первого растения рассматриваются как терморегуляторы и фитофильтры загрязнителей и шумов, оцениваются их ландшафтная, санитарно-гигиеническая, рекреационная и эстетическая значимость. Этот круг вопросов изучен достаточно полно. Второе направление связано с изучением воздействий факторов городской среды на жизнедеятельность самих растений. Многие из изучаемых биологических и экологических характеристик отражают реальное состояние зеленых насаждений в городе и закономерности изменений, происходящих во времени, а также являются достоверными индикаторами качества городской среды и могут использоваться в вопросах мониторинга загрязнения воздуха и почв.

В связи с этим в системе мониторинга выделяют фитоиндикацию - как один из методов оценки качества окружающей среды.

Методы фитоиндикации отличаются высокой чувствительностью. Они позволяют:

регистрировать загрязнения воздуха в 3-5 раз ниже санитарно- гигиенических ПДК;

практически без физико-химических анализов проб воздуха или с их ограниченным количеством определять уровни загрязнения воздуха на обширных территориях;

определять степень и опасность воздействия загрязнителей на экосистемы;

изучать характер антропогенной дигрессии компонентов экосистем;

- выявлять относительную роль отдельных крупных источников эмиссий и
экологическую опасность отдельных ингредиентов в суммарном загрязне
нии среды и их влияние на экосистемы;

определять допустимые или критические нагрузки загрязнителей для био-ты, разрабатывать экологические нормативы антропогенных воздействий на экосистемы;

6 - давать научную основу для прогноза развития экологической ситуации в регионе и для разработки мероприятий по улучшению состояния окружающей среды.

Среди растений выделяют: 1 - биоиндикаторы с высокой чувствительностью к поллютантам, 2 - биоиндикаторы-накопители. Первая группа биоиндикаторов позволяет оценивать суммарную техногенную нагрузку на атмосферный воздух и почвы, вторая - загрязнение окружающей среды определенным токсикантом.

Высокая концентрация предприятий химической, энергетической, топливной промышленностей, является причиной повышенного загрязнения окружающей среды. Это характерно для многих крупных промышленных центров и городов России, в том числе и для Кемерова.

Высокий уровень техногенной нагрузки в городе предполагает разработку и внедрение объективных методов контроля загрязнения для оценки текущего состояния и тенденций развития ситуации в будущем, что необходимо для экологически сбалансированного развития города - расширения жилых районов, строительства и реконструкции промышленных предприятий. Одним из методов получения объективной информации о загрязнении среды города может быть фитоиндикация.

Существующий опыт зеленого строительства Кемерова не учитывает в полной мере специфичность экологических условий различных районов города и уровень их техногенного загрязнения, а вопросы состояния насаждений жилых и промышленных районов, устойчивости древесных растений к воздействию городской среды остаются недостаточно изученными.

Мониторинг зеленых насаждений в условиях города с учетом принципа экологического районирования его территории должен стать определяющим критерием отбора видов базового ассортимента для создания эффективно функционирующей системы зеленых насаждений и дифференцированной системы мероприятий по уходу за древесными насаждениями города.

Целью настоящей работы являлось: комплексная оценка влияния факторов среды Кемерова на различные аспекты жизнедеятельности древесных растений как основного звена в экосистеме города; научное обоснование и подбор критериев устойчивости древесных пород; научное обоснование методов фитоиндикации - выявление наиболее чувствительных индикаторных видов деревьев и подбор экспресс-методов для оценки загрязнения городской среды.

В круг задач исследований входило:

  1. оценка степени загрязнения атмосферного воздуха и почв г. Кемерова - как основных сред питания растений;

  2. изучение особенностей поглощения токсических веществ городскими деревьями;

  3. исследование состояния древесных растений в зеленых насаждениях города по физиолого-биохимическим показателям, функциональной активности фотосинтетического аппарата, фенологическим особенностям развития древесных растений, некоторым морфометрическим характеристикам;

  4. выявление видовой специфики в реакциях исследованных древесных пород на урбанизированную среду. Построение шкал устойчивости видов к городским условиям;

  5. выявление растений -индикаторов и подбор экспресс-методов для оценки техногенного загрязнения воздуха и почв;

  6. экологическое зонирование территории города, прогноз развития экологической ситуации.

Научная новизна работы заключается в следующем: - впервые в Кемерово проведена комплексная оценка влияния факторов городской среды на различные аспекты жизнедеятельности древесных растений - выявлены особенности химического состава и установлена их видовая специфичность в способности накапливать химические элементы, присутствующие в техногенных выбросах; установлена направленность физиолого-биохимических и морфологических изменений у исследуемых

древесных пород; исследованы фенологические особенности развития растений; проведена оценка устойчивости древесных пород на уровне листьев, побега и целого растения; - впервые апробированы методы фитоиндикации в оценке качества окружающей среды г. Кемерово и на основе данных фитомониторинга выполнено экологическое зонирование территории города, позволяющее оценить уровень суммарной техногенной нагрузки и загрязнения атмосферы серосодержащими примесями.

Теоретическая значимость работы. Изучен адаптивный потенциал древесных пород в условиях техногенной нагрузки промышленного города в зоне островных лесостепных сосново-лиственных лесов континентального климата Западной Сибири, что является вкладом в развитие общей теории устойчивости растений к неблагоприятным факторам окружающей среды. Доказана сопряженность морфо-физиологических изменений у деревьев с их устойчивостью в условиях городской среды. Установлена ведущая роль техногенных факторов (почвенного и воздушного загрязнения) в ослаблении состояния древесных пород в г. Кемерово. Показано, что регуляция путей поступления свинца в растение (атмосферного или почвенного) осуществляется содержанием данного элемента в сопряженных почвах. Выявлено принципиальное различие в устойчивости хвойных и лиственных пород на уровне листьев (хвои), побега и целого растения. Получены новые доказательства, подтверждающие возможность применения фитоиндикаторов для оценки загрязнения городской среды.

Практическая значимость работы. На основе результатов исследований основных характеристик жизнедеятельности растений, предложен доступный и информативный тест устойчивости древесных пород в городе. На основе оценки устойчивости древесных пород, мало распространенных в зеленых насаждениях города, но отличающихся высокой декоративностью, разработан список дополнительного ассортимента, рекомендованного к внедрению в прак-

тику зеленого строительства Кемерова. Выявлены растения-индикаторы и экспресс-методы оценки суммарной техногенной нагрузки атмосферного воздуха, а также растения-индикаторы и соответствующие методы оценки загрязнения окружающей среды серосодержащими, азотсодержащими примесями и тяжелыми металлами. На основе данных фитоиндикации разработан и предложен способ оценки загрязнения атмосферы серосодержащими соединениями, подтвержденный патентом (№ 2213361 от 27 сентября 2003 г.).

На защиту выносятся следующие основные положения:

закономерности изменения биогеохимического состояния почв под влиянием техногенных нагрузок;

особенности химического состава городской древесной растительности и закономерности биологического поглощения некоторых металлов растениями из почв;

физиолого-биохимические и морфологические показатели состояния древесных растений являются диагностическими признаками их устойчивости в условиях городской среды:

отбор, уточнение и разработка системы методов фитоиндикации для оценки состояния древесных растений и уровней загрязнения окружающей среды г. Кемерова;

особенности и принципы экологического зонирования города и определение степени экологической опасности загрязнения воздуха для зеленых насаждений г. Кемерова.

Основные результаты диссертации представлены в 40 опубликованных работах, в том числе в 2-х монографиях, методических рекомендациях и патенте на изобретение.

Работа выполнена в лаборатории биохимических методов исследований Кемеровского технологического института пищевой промышленности и лаборатории биоиндикации Кузбаского ботанического сада (филиала ЦСБС СО РАН).

Подобные работы
Крючкова Ольга Егоровна
Эпифитная лихенофлора города в связи с кислотностью коры деревьев и загрязнением воздушной среды : на примере г. Красноярска
Шергина Ольга Владимировна
Оценка состояния урбоэкосистемы по параметрам древесных растений и почвенного покрова : На примере г. Иркутска
Пильгук Олег Николаевич
Экологическая оценка состояния кадмия в системе "почва-растение" в условиях Семипалатинского Прииртышья
Набе Фоде Баба
Исследование загрязнения воздушной среды города Конакри выбросами автотранспортного комплекса
Сенотрусова Светлана Валентиновна
Влияние загрязнения окружающей среды на заболеваемость населения промышленных городов
Рыхлова Татьяна Александровна
Дендроиндикация состояния городской среды : На примере города Саратова
Аринина Алла Владимировна
Адаптивные особенности сизого голубя (Columba livia L.) в условиях урбанизированной среды : на примере города Казани
Хозяинова Екатерина Юрьевна
Флора травянистых растений в условиях урбанизированной среды (На примере города Тюмени)
Зазнобина Наталья Ивановна
Интегральные оценки антропогенной нагрузки на городскую среду как гетеротрофную экосистему : на примере городов Нижегородской области
Степанова Елена Андреевна
Оценка внутрижилищной акустической среды обитания человека (На примере урбоэкосистемы города Омска)

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net