способ лихеноиндикации загрязнения атмосферного воздуха

Формула изобретения

Способ лихеноиндикации загрязнения атмосферного воздуха, включающий разбивку на местности не менее 10 площадок лихеноиндикации размером 2525 м, определение внешних признаков лишайников на деревьях, статистическую обработку результатов наблюдений, вычисление величины показателя состояния биоиндикатора, сравнение его с нормативными критериями экологического состояния среды его обитания, отличающийся тем, что в качестве показателя состояния лишайников используется комплексный показатель жизненности биоиндикатора, G, определяемый по формуле

G=W_i·S_i,

где W_i - доля каждой группы лишайника в суммарном обилии групп,

S_i - плотность популяции группы лишайника, %,

при этом плотность популяции лишайников определяется подсчетом размера площади, занимаемой каждой группой лишайников в измерительной рамке палетки с внутренними размерами 1010 см, на которой натянута сетка, образующая 100 ячеек размером 11 см.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области лихеноиндикации - оценки качества атмосферного воздуха по состоянию эпифитных лишайников, наиболее чувствительных биоиндикаторов чистоты воздуха. Лишайники растут на стволах и ветвях деревьев, кустарников, на камнях и др. местных предметах. Все видовое разнообразие лишайников может быть сведено к 5 группам:

1) накипные серые,

2) накипные желтые,

3) листоватые серые,

4) листоватые желтые,

5) кустистые.

По мере роста загрязнения атмосферного воздуха сначала погибают кустистые лишайники, затем - листоватые, затем - накипные лишайники.

Известный способ лихеноиндикации, включает [1, 2, 3]:

- разметку на исследуемой и контрольной территории площадок лихеноиндикации, размером не менее 25х25 м;

- визуальное определение (по внешним признакам) групп лишайников (W);

- измерение плотности популяции (S) групп лишайников;

- вычисление по величине (W) индекса биоразнообразия Симпсона (D);

- определение степени снижения показателей (D, S) на исследуемой местности относительно контрольного участка;

- оценку экологического состояния территории по величинам D и S.

Оценка экологической обстановки по двум величинам (D и S) затрудняет установление достоверной картины состояния атмосферного воздуха, так как параметры критериев каждого показателя различны. Например, относительно удовлетворительная экологическая ситуация территории соответствует D10 и S20 [4].

Способ лихеноиндикации загрязнения атмосферного воздуха, включающий разбивку на местности не менее 10 площадок лихеноиндикации размером 25х25 м; определение внешних признаков лишайников на деревьях; статистическую обработку результатов наблюдений; вычисление величины показателя состояния биоиндикатора; сравнение его с нормативными критериями экологического состояния среды его обитания, в качестве показателя состояния лишайников используется комплексный показатель жизненности биоиндикатора, G, определенный по формуле

G = W_iS_i,

где W_i - доля каждой группы лишайника в суммарном обилии групп;

S_i - плотность популяции группы лишайника, %;

при этом плотность популяции лишайников определяется подсчетом размера площади, занимаемой каждой группой лишайников в измерительной рамке палетки с внутренними размерами 10х10 см, на которой натянута сетка, образующая 100 ячеек размером 1х1 см.

Из анализа фиг.1 следует, что максимальное значение комплексного показателя жизненности лишайников (G_max) соответствует пороговому значению индекса загрязнения атмосферного воздуха (P_aп). При увеличении загрязнения атмосферы свыше P_aп жизненность лишайников снижается по экспоненциальной кривой. Этот участок жизненности лишайников используется для лихеноиндикации атмосферного воздуха. Теоретически (потенциально) G_max=100%, что может быть при условии, когда W_i/W_max = 1 и S_i/S_max = 1. Это может иметь место в идеальных условиях природных заповедников. Практически же S_max<100% и колеблется в широких пределах для различных регионов, поэтому поиск контрольной территории становится неразрешимой задачей.

Указанный недостаток в настоящем изобретении устраняется путем использования в качестве контрольной величины разности между потенциальным значением плотности популяции лишайников и допустимым пороговым уровнем его снижения (S), равным 20% [4, страница 41]. Таким образом, контрольное значение S_max= 100-20=80%.

Показатель W определяется визуально по внешним признакам групп лишайников. Он равен числу обнаруженных на площадке лихеноиндикации групп лишайников, отнесенных к максимальному их числу, равному 5. Максимальное значение W_max=5/5=1, которое принимается за контрольное значение.

Таким образом, контрольное значение жизненности лишайников равно

G_к=W_maxS_max=180=80%.

Показатель S измеряется с помощью палетки 1 (фиг.2), которая представляет собой металлическую рамку, изготовленную из проволоки диаметром 3 мм. Внутренние размеры рамки 10х10 см, на которой натянута сетка, образующая 100 ячеек, размером 1х1 см. Палетка снабжена рукояткой 2. Палетка входит в комплект полевой сумки нештатного эколога воинской части.

Приложив рамку палетки к стволу дерева (фиг.3) измеряют площадь (число клеток палетки), которую занимает каждая группа лишайников (S_i). При этом подсчитывается число клеток покрытых лишайником полностью (X_i) и частично (Y_i). Подсчет плотности популяции группы лишайников на площадке ведут по формуле 2.

S_i = X_i+Y_i/2, (%) (2)

Определяются средние значения показателей (W_cp, S_cp) для исследуемой территории и рассчитывается среднее значение показателя G_cp. Вычисляется степень снижения показателя жизненности лишайников (G_оп) на исследуемой (опытной) территории относительно контрольного значения по формуле 3.

Оценка экологического состояния территории проводится по критериям, характеризующим степень снижения жизненности биоценоза [4]:

на 50% и более - катастрофическая;

на 25-50% - кризисная;

на 20% - удовлетворительная.

Сравнительные данные лихеноиндикации по известному и предлагаемому способу приведены в табл.1.

Анализ данных табл. 1 показывает, что при одинаковом числе наблюдений, равном 2540, статистические данные показателя жизненности биоиндикатора (G) отличаются в лучшую сторону по сравнению с индексом биоразнообразия (D) и плотностью популяции (S).

Вероятная ошибка величины среднеквадратического отклонения показателя G меньше в 1,4-1,5 раза, чем у показателя соответственно S и D. Результаты оценки экологического состояния территории по данным лихеноиндикации приведены в табл.2.

Анализ данных табл. 2 показывает, что оценка экологического состояния местности по комплексному показателю (G) соответствует катастрофической, что совпадает с оценкой по известному способу. Таким образом, предлагаемый способ дает такие же результаты, что и известный способ лихеноиндикации, но при этом не требует проведения работ по поиску на местности контрольного участка и его лихеноиндикации.

Трудоемкость лихеноиндикации загрязненного участка по известному способу составила 866 человеко-часов, а по предлагаемому способу 760 человеко-часов. Таким образом, предлагаемый способ лихеноиндикации загрязнения атмосферного воздуха на 12% менее трудоемкий и в 1,4 раза достовернее по сравнению с известным способом.

Использованные источники

1. Ашихмина Т.я. Экология родного края. - Киров-Вятка, 1996 г.

2. Протасов В.Ф., Молчанов А.В. Экология, здоровье и природопользование в России. - М.: Финансы и статистика, 1995, с.388-891.

3. Бязров Л. Г. Биоиндикация качества воздуха в Москве по картированию распространения эпифитных лишайников. Журнал "Экология и промышленность России", июль 1998 г.

4. Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия. Москва, Минприрода, 1992 г.