Учебный центр «Крисмас+»

Оценка состояния растительного покрова на основе данных физико-химического анализа верхнего слоя почвы

Автор: Саенко Екатерина, 11 кл.

гимназиz №157 им.принцессы Е. М. Ольденбургской, г. Санкт-Петербург

Руководитель: Кондратьева М. В.

В наши дни все больше и больше дискуссий вызывает проблема использования в городах антиобледенительных средств и их влияния на окружающую среду, в частности на растительный покров внутридворовых территорий крупных городов. Многие люди утверждают, что попавшие вместе со снегом на газоны антиобледенительные средства впоследствии попадают в почву, накапливаются в ней, что, в свою очередь, вызывает негативные последствия для качества данной почвы, качества и количества ее растительного покрова. Таким образом, главной целью нашего исследования является изучение образцов почв, взятых из нескольких районов города и пригорода, определение и сравнение их физико-химических характеристик, а также определение влияния на них внешних факторов.

Цель работы: Сопоставить физико-химические характеристики образцов верхнего слоя почвенного покрова с разнообразием и качеством растительности, выявить влияние внешних факторов на данные характеристики.

Задачи:

1. Определить места отбора образцов почвы.

2. Определить вид почвы несколькими методами.

3. Провести анализ химического состава почвенных образцов.

4. Провести оценку состояния травянистой растительности на выбранном участке методом фитоиндикации.

5. Обобщить и проанализировать полученные экспериментальные данные.

6. Сделать общие выводы.

Объект исследования: Образцы верхнего почвенного слоя, а также растительность на выбранных для исследования участках.

Методы исследования: Физические, физико-химические, химические, гранулометрические, визуальные, фитоиндикации.

Место исследования: Участки почв в нескольких районах и пригороде Санкт-Петербурга.

Наша исследовательская работа является логическим продолжением исследования «Мониторинг атмосферных осадков в Центральном районе города Санкт-Петербурга», проведенного зимой 2012-2013 гг. В ходе исследования были выявлены некоторые закономерности. В частности, нами было установлено:

1. Лежалый снег накапливает в себе частицы пыли, хлорид-ионы и частицы сажи. Плотный транспортный поток вносит существенный вклад в пылезагрязненность снега.

2. Отсутствие проб с пониженным значением уровня кислотности pH свидетельствует об отсутствии или малой концентрации кислотообразующих оксидов серы и азота в выхлопных газах проезжающего автотранспорта.

3. Устойчивый рост концентрации хлорид-ионов свидетельствует о накапливании снегом этого иона при обработке тротуаров и проезжей части антиобледенительными реагентами, в частности, хлоридом натрия (NaCl)

4. Качество и загрязненность снежного покрова в очень большой степени зависят от погодных условий, в первую очередь от направления и скорости ветра.

Подведя итог выполненному исследованию, мы решили продолжить работу и выяснить, действительно ли содержащиеся в талом снеге вещества (в частности, хлорид-ионы) накапливаются в почве и оказывают на нее и произрастающую на ней растительность негативное влияние.

Первой нашей задачей стало определение мест отбора почвенных образцов. Конечно же, одной точки для исследования было бы недостаточно, поэтому география отбора проб была расширена и включила образец заведомо экологически благополучного района (дачный участок, Всеволожский район), образцы почвы внутридомовой территории и почвы, находящейся в непосредственной близости от оживленных городских проспектов и улиц (рис.1).

Рис. 1. Точки отбора проб

Понимая, что взятые нами образцы верхнего почвенного слоя могут иметь качественные отличия, мы визуальным, полевым (скатывание «жгутов» и «колец») и гранулометрическим методами определили принадлежность почвенного слоя тому или иному типу почвы и получили следующие результаты:

• Образец №1 – яркий пример антропогенных неструктурированных почв

• Образец №2 – глинистая почва

• Образец №3 – торфянистая почва

• Образец №4 – суглинистая почва

• Образец №5 – суглинистая почва

Полученные нами данные полностью совпадают с картой почв Санкт-Петербурга и Ленинградской области.

Все взятые нами образцы, кроме №3, содержат гранит, шлаки, такой признак соседства с человеком, как полиэтиленовая пленка, а так же естественные включения: перья, шерстинки, сухие веточки и семена.

Так же для всех проб нами были определены их физико-химические показатели, а результаты сведены в таблицу (табл.1).

Физико-химические характеристики образцов почв

Таблица 1. Физико-химические характеристики почв

Анализ таблицы дает нам возможность описать измеренные физико-химические характеристики собранных образцов, вывести различные закономерности в изменении значений тех или иных характеристик и определить зависимость между внешними факторами, воздействующими на почву, и произошедшими изменениями.

Обращает на себя внимание невысокое содержание хлорид-ионов в образцах, взятых для исследований весной и осенью 2013 года, что свидетельствует о промывном характере почвы. Объяснение резкого скачка в содержании хлорид-ионов в образце № 2 требует более длительного размышления.

Повышение содержания нефтепродуктов в образце №3 (дачный участок) в летний период объясняется началом дачного сезона.  В целом же все физико-химические показатели образов вполне приемлемы и не превышают ПДК для селитебных зон. Однако, несмотря на это, в конце августа нами была замечена существенная разница в видовом разнообразии и развитии растительности на одном из опытных участков. Мы решили исследовать данный факт подробнее и попытаться найти ему объяснение. Использование метода фитоиндикации позволило нам разделить исследуемый участок на несколько более мелких по степени угнетенности растений (рис.2).

Рис.2. Деление на участки по степени угнетенности растений

Определенные нами три участка имеют следующие параметры плотности растительного покрова: участок №1 – 0-20%, участок №2 – 80-100%, участок №3 – 100%.

На участке №1 разнообразие растений чрезвычайно мало: в основном это подорожник, сильно угнетенный (площадь листа не превышает 3-4 см2), трава и лапчатка. На участках №2 и №3 заметно гораздо большее разнообразие растений (клевер, лапчатка, осока, тысячелистник, подорожник, расторопша, одуванчик, ромашка аптечная), однако они достаточно сильно отличаются друг от друга по размерам.

Такое угнетение растений вызвано тем, что в зимний период данный газон использовался автовладельцами в качестве парковочной зоны (участок №1 и реже участок №2; на участке №3 машины не парковались). Однако показатели нефтезагрязненности на данном участке, как мы уже отмечали выше, не превышают среднее значение для всех образцов и укладываются в ПДК для селитебных зон, что говорит о том, что негативное влияние на рост и развитие растений оказывает механическое воздействие паркующихся автомобилей.

Таким образом, наше исследование позволило установить два факта:

1. Вопреки распространенному мнению накопления хлорид-ионов в почве не происходит, следовательно, они не оказывают сильного негативного влияния на растительность.

2. Следует отметить довольно хорошее состояние личных транспортных средств, поскольку определенное нами количество нефтепродуктов в почве не превышает ПДК для селитебных зон.

3. Наиболее сильное негативное влияние на качество почвы и растительности оказывает механическое воздействие на поверхностный слой почвы, которое в большинстве случаев происходит из-за безответственного отношения к природе владельцев транспортных средств. Механическое воздействие вызывает существенную деградацию верхнего слоя почвы.

Бороться с данным явлением можно разными способами, включая привлечение внимания к данной проблеме, повышение экологической грамотности населения, обращение к ТСЖ и муниципальным властям с целью создания реально действующей системы штрафов за парковку в неположенных местах, а также создания оград, которые помешали бы автомобилистам парковать свои транспортные средства на газонах.

См. также

Учебное оборудование производства ЗАО «Крисмас+» для проведения комплексной оценки состояния окружающей среды

Путеводитель по выбору оборудования для учебно-исследовательских работ

Этот материал опубликован в Сборнике тезисов участников IX Международного конкурса «Инструментальные исследования окружающей среды»