Определение уровня солесодержания и последствий его изменения в пробе почвы «Круг», взятой на пересечении улиц Энгельса и Маркса, как резу

С выхлопными газами выбрасывается  огромное количество вредных веществ. Выбрасываемые из цилиндров двигателей вредные вещества с отработавшими газами загрязняют воздушный бассейн и оказывают вредное воздействие на здоровье людей,  флору и фауну окружающей среды. Среди этих токсичных веществ есть такие, которые способствуют возникновению злокачественных опухолей,  болезней сердца. Отдельные компоненты отработавших газов воздействуют на человека и окружающую среду следующим образом.  Альдегиды оказывают раздражающее воздействие на глаза и дыхательные пути, является одной из причин образования фотохимических смогов. Амины являются умеренно токсичными, но в атмосфере вступают в реакции с образованием канцерогенных нитрозо- и нитроаминов. Бенз - α - пирен и ряд других ПАУ являются канцерогенными. К высокотоксичным относят цианид водорода.  Сероводород не только токсичен,  но и обладает очень резким запахом.  Выбросы органических аминов имеют свойство вступать в соединения для образования канцерогенов. Окислы азота не только высокотоксичны,  но и вызывают раздражающее действие на органы дыхания,  зрения, являются причиной фотохимических смогов. Сажа сама по себе не является токсичной, но является адсорбентом канцерогенов.

Утечка нефтепродуктов. [2,6]

В результате утечки нефтепродуктов из корпуса машин большое их количество поступает газонную почву и в  гидросферу со сточными водами. Попадание нефтяных углеводородов в почву вызывает негативные последствия, наблюдается интенсивная трансформация морфологических и физико-химических свойств почв. Существенно меняются морфологические свойства почв: происходит изменение цветовых характеристик почвенного профиля в сторону преобладания серо- и темно-коричневых оттенков, ухудшается структура почвы. Конечным результатом нефтяного загрязнения является формирование почвенных ареалов с необычными для зональных условий чертами, зональные типы сменяются техногенными модификациями, снижается продуктивность почв, вплоть до необходимости вывода загрязненных земель из оборота.

Токсичность нефти объясняется  присутствием летучих ароматических  углеводородов (толуол, ксилол, бензол), нафталина и ряда других фракций  нефти. Эти соединения легко разрушаются и удаляются из почвы. Поэтому период острого токсического действия нефти сравнительно короток. В составе нефти также содержатся метан и пропан, которые окисляются соответствующими видами микроорганизмов.

Различным уровням нефтяного загрязнения почв соответствуют особые микробные системы (по Звягинцеву, Гузеву). Низкому уровню загрязнения соответствуют флуктуационные изменения микробной системы почв, затрагивающие интенсивность микробиологических процессов. Средний уровень загрязнения приводит к возникновению сукцессионных изменений, которые выражаются в перераспределении степени доминирования микробных видов. Этот уровень загрязнения сопровождается устойчивыми нарушениями нормального функционирования почвенной микробиоты. Высокий уровень загрязнения характеризуется нарастанием сукцессионных изменений в микробной системе, полной сменой состава микроорганизмов. Доминирующее положение занимают микроорганизмы, резистентные к данному загрязняющему веществу. Очень высокому уровню загрязнения соответствует практически полное подавление активности микроорганизмов.

Длительное воздействие нефти  на почву приводит к изменениям ее микробиологических свойств. Появляются специализированные формы микроорганизмов, способные окислять твердые парафины, газообразные углеводороды, ароматические углеводороды. Нефтяное загрязнение влияет на изменение численности актиномицетов, грибов. Чувствительными к воздействию нефти являются нитрифицирующие бактерии. В присутствии значительных количеств нефти подавляется развитие целлюлозолитических микроорганизмов. Высокую чувствительность к нефти проявляют зеленые и желто-зеленые водоросли.

В водных объектах принято подразделять общее воздействие нефтепродуктов на состояние гидробионтов на четыре основных категорий:

1. Непосредственное отравление  организмов с летальным исходом.

2. Серьезные нарушения физиологической  активности гидробионтов.

3. Болезненные изменения в организме  гидробионтов, вызванные внедрением  углеводородов.

4. Изменение химических, биологических и биохимических свойств среды обитания.

Летальное отравление морских организмов наступает в результате прямого  воздействия нефтяных углеводородов  на внутриклеточные процессы и особенно на процессы обмена между клетками.

По последним данным, значительный вред флоре и фауне может быть нанесен только в особых случаях. Например, гораздо опаснее сырой нефти изготовленные из нее нефтепродукты — бензин, дизельное топливо и так далее.

3. Методы исследования

 

Методы, которые применялись для изучения загрязнения хлористым натрием, являются совокупными (интегральными) методами, включающие методы по аналитической химии и биотестирования.

3.1. Характеристика объекта исследования

      1) Проба почвы «Круг» (газонная) отбиралась на территории города Обнинска на наиболее загруженном автотранспортом участке, в непосредственной близости от дороги на пересечении улиц Маркса и Энгельса. Отбиралось около килограмма почвы (до глубины 20 см за исключением подстилки и поверхностных частей растений) на расстоянии от дороги не менее 1 и не более 5 метров. Погода при проведении пробоотбора: пасмурная, без осадков, температура окружающего воздуха 12^оС.

     2) Проба «Фон»(лесная почва), район ИАТЭ. Проба данной почвы отбиралась на территории города Обнинска (в лесу, расположенном в 100 м от учебного корпуса университета ИАТЭ).

    3) Проба контрольной почвы – «Контроль» представляет собой лесную почву, в которую добавили определенное количество ионов натрия и хлор, используется в ходе работы для расчета правильности измерений.

3.2. Характеристика материалов и методов исследования

Основными показателями качества объекта  исследования были выбраны:

1) электропроводность образцов почвенной суспензии,

2) содержание ионов натрия  в водной и солевой почвенных вытяжках,

3)  фитотоксичность газонной почвы,

4) общая микробиологическая активность почвы по выделению диоксида углерода.

5) содержание хлора в одной вытяжке

Пробоподготовка: Подготавливают образец почвы, просеивая воздушно-сухую массу через сито с отверстиями 1 мм (для химических исследований) и 2 мм (для биологических тестов).

Подготовка водной почвенной суспензии (водная вытяжка): в стаканчике на 100-150 мл взвешивают по 20,00 г воздушно-сухой  пробы почвы. Цилиндром приливают  к почве по 100 мл дистиллированной воды (соотношение почва: раствор = 1: 5) и интенсивно перемешивают пробу в течение 3-5 мин магнитной мешалкой.

Подготовка солевой вытяжки  из почвы: в колбе на 250 мл взвешивают 20,00 г почвы и цилиндром приливают 100 мл 0,5М раствора MgCl₂ (или MgSO₄). Колбу закрывают пробкой. Перемешивание осуществляют на вибрационной мешалке в течение 1 ч.

Описанным выше способом получают водную и солевую вытяжки из образцов газонной, лесной и контрольной почв.

Определение электропроводности почвенных  проб является косвенным измерением. С помощью прибора измеряется сопротивление (R) в водной суспензии почвы. После трёхкратной повторности электропроводность определяют по формуле

Определение содержания ионов хлора в водной почвенной вытяжке проводится потенциометрическим методом. Измерения проводят на рХ-метре-милливольтметре (И-160 или Экотест-120) используя методическое указание работы с прибором.

Концентрацию ионов хлора в  газонной и лесной почвах определяют по калибровке: .

В качестве рабочего раствора используют предварительно приготовленную водную почвенную вытяжку в стаканчике на 100 мл.

Рассчитывают содержание ионов хлора ( , мг/100 г воздушно-сухой почвы) по формуле:

,

где 1000 - пересчет с г на мг, А - пересчетный коэффициент с мг/л на мг/100г почвы, учитывающий разбавление пробы и равный 0,5, C - концентрация ионов хлора, найденная по калибровке, и переведенная в единицу моль/л, М - молярная масса хлора, г/моль, К - коэффициент извлечения (К = 1,07). Результаты заносят в таблицу и определяют уровень содержания хлорид - ионов в газонной почве - .

Измерение содержания в почвенных  пробах ионов натрия проводят пламенном фотометре FLAPHO 40, используя методическое указание работы с прибором.

Концентрацию ионов натрия в пробах определяют по калибровке:

- первая калибровка

- вторая калибровка.

Рассчитывают содержание ионов натрия ( , мг/100 г воздушно-сухой почвы) по формуле: ,

где А - пересчетный коэффициент с мг/л на мг/100г почвы, учитывающий разбавление пробы, (А = 1 для водной и солевой вытяжки); C - концентрация ионов натрия, найденная по калибровочному графику; К - коэффициент извлечения (К = 1,17 для водной вытяжки, К = 1,22 для солевой вытяжки). Результаты заносят в таблицы (содержание водорастворимого натрия в почве и содержание обменного натрия в почве) и определяют уровень содержания натрий - ионов в газонной почве - .

Определение фитотоксичности проводится методом проростков. Семена тест-культур (семена овса) высеваются в чашки Петри, заполненные почвой. В ходе опыта фиксируют всхожесть, длину надземной и корневой систем, массу надземной и подземной части.

Для измерения интенсивности дыхания  почвы (эмиссии) используются колбы со стеклянной пробкой (или крышкой) в которую помещаем определённое количество влажной почвы. В пробке на небольшой крючок с помощью нитки подвешивают стаканчик с NaOH так, чтобы он не касался стенок и дна сосуда. Пробку герметизируют. Определяют влажность почвы в момент постановки опыта. После недельного экспонирования с каждой колбы по очереди удаляют герметик. Количественно переносят NaOH из стаканчика в колбу и проводят титрование.

Затем находим количество СО₂ прореагировавшее с NaOH в опытных колбах. После чего, используя рассчитанную массу СО₂ используем для нахождения эмиссии, выраженной в мг (СО₂)на  1 г абсолютно сухой почвы в секунду.

4. Экспериментальные данные

4.1. Определение электропроводности почвенной суспензии.

Измерение электропроводности проводилось  согласно методике, описанной в пункте 1.2 Полученные данные были занесены в  таблицу 2.

                                Результаты измерения почвенной суспензии.  Таблица 2

Наименование образца	R, кОм			λ,  Ом-1
	R1	R2	R3	λ 1	λ 2	λ 3	<λ>
«Круг»	245,7	243,9	208,3	4,07*10-6	4,1*10-6	4,8*10-6	4,3*10-6
«Фон»	246,3	238,6	251,8	4,06*10-6	4,2*10-6	4,0*10-6	4,07*10-6
«Контроль»	30,3	32,2	30,3	33,0*10-6	31,0*10-6	33,0*10-6	32,3*10-6

 

 

Сводная таблица по электропроводности почвенных проб  Таблица 3

Название пробы	Значение электропроводности, кОм-1
«Круг»	4,3*10-6 1,0*10-6	9,3%
«Фон»	4,07*10-6 0,3*10-6	3,7%
«Контроль»	32,3*10-6 2,8*10-6	3,6%

 

Вывод: в соответствии с данными таблицы № 2 самые большие значения по электропроводности у контрольной почвы. Это вполне может быть обосновано наличием ионов натрия и хлора в данной почве, введённых в лесную почву искусственно при подготовке. При сравнении результатов, полученных при исследовании газонной почвы «Круг», и результатов, полученных при исследовании фоновой почвы, было установлено, что они достоверно неразличимы (6*10^-2<2,78).

4.2 Определение содержания в почве ионов хлора в водной вытяжке.

В соответствии с методикой, представленной в пункте 2.2, проводилось измерение хлорид ионов в 3 образцах почвы и осуществлялась статистическая обработка полученных результатов. Эти данные были занесены в таблицу №4.

 

Наименование образца	pCl, мВ	C(Cl-), моль/л	C, мг/ 100г почвы	Показатели статобработки результатов  анализа				C(Cl-1)±ΔX мг/100г почвы	S(Cl-) Cанал/Сфон
				<C>, мг/ 100г почвы	В,%	П,%	Т,%
«Круг»	212,0	9,7*10-5	1,8	1,7	3,5	-	8	1,7 0,13	0,6 0,06
	219,7	9,4*10-5	1,7
	219,7	9,4*10-5	1,7
«Контроль»	141,4	1,4*10-2	300,1	287,4	5,5	-	14	287,4 39,13	-
	143,2	1,4*10-2	269,1
	140,7	1,6*10-2	292,5
«Фон»	212	1,5*10-4	2,7	2,8	8,2	-	21	2,8±0,6	-
	219,8	1,6*10-4	3
	212,4	1,4*10-4	2,6