Изучение почвы

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение……………………………………………………………………..	3
1. Ландшафтно-геохимические критерии оценки загрязнения почвенного покрова тяжелыми металлами………………………………………..	5
2. Загрязнение почв города Брянска и Брянской области……………….	20
3. Объекты и методы  исследований..………………………………………	22
3.1. Объекты исследований……………………………………………
3.2. О методах оценки загрязнения…………………………………...
4. Результаты исследований…………... …………………………………...	27
Заключение…………………………………………………………………...	32
Список литературы………………………………………………………….	33

 

 

 

      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

В пределах городских территорий представлен  практически весь комплекс современных экологических  проблем. Оценка реальной опасности для здоровья населения может быть сделана на основе комплексной оценки загрязнения окружающей среды города Брянска.

Почва, как депонирующий фактор городской  среды, отражает длительность и интенсивность воздействия загрязняющих веществ. Именно в почве сосредоточена основная масса ксенобиотиков, в частности, таких как тяжелые металлы, нефтепродукты, диоксины, микотоксины. Токсиканты оказывают негативное влияние на почвенную фауну и растения, угнетая их рост и развитие. Известно, что в окрестностях крупных промышленных предприятий видовое биоразнообразие существенно ниже по сравнению с территориями, не испытывающими большой техногенной нагрузки. Переходя с одного трофического уровня на другой, ксенобиотики в конечном итоге накапливаются в организме человека, вызывая серьезные нарушения здоровья. Поэтому изучение степени загрязнения почв является очень важной и актуальной задачей.

Традиционно для эколого-токсикологической  оценки применяют химико-аналитические  методы. Они дают как бы «моментальный снимок» картины загрязнения определенных объектов конкретными токсикантами. Однако они не могут отразить состояние экосистемы в целом, оценить весь спектр загрязняющих веществ и их взаимодействия друг с другом. Кроме того, эти методы трудоемки и дороги. В качестве средства интегральной оценки воздействия поллютантов на экосистемы выступает биологическая диагностика, которая характеризуется доступностью, простотой, экспрессностью и надежностью используемых методов (Агроэкология, 2004).

Одним из способов биодиагностики является биотестирование – метод исследования, при котором о качестве среды, факторах, действующих самостоятельно или в сочетании с другими, судят по выживаемости, состоянию и проведению специально помещенных в эту среду организмов тест-объектов.

Биотестирование имеет важное значение при исследовании состояния почв, так как позволяет достаточно быстро и эффективно оценить их интегральную токсичность. Поэтому целью данной работы является оценка токсичности почв города с помощью фитотеста.

Задачи исследования:

- изучить ландшафтно-геохимические критерии оценки загрязнения почвенного покрова тяжелыми металлами, так как они занимают особое место среди загрязняющих веществ по  масштабам загрязнения и воздействию на биологические объекты;

- отбор почвенных проб в окрестностях крупных предприятий г. Брянска;

- постановка вегетационного опыта в лабораторных условиях (фитотест с редисом).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ЛАНДШАФТНО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ.

 

Разработана система ландшафтно–геохимических показателей, характеризующих местную природную норму содержания тяжелых металлов в почвенном покрове с учетом изменения литологического состава почв и их положения в рельефе, интенсивности существующего загрязнения почвенного покрова тяжелыми металлами с целью фитомередиации загрязненных площадей.

Прогрессирующее воздействие хозяйственной деятельности человечества на природную среду достигло уровня, при котором происходят существенные изменения в химическом составе почвенного покрова обширных территорий. В общем процессе антропогенного преобразования почв важную роль играет загрязнение их технологическими отходами. Одну из приоритетных групп загрязняющих веществ образуют тяжелые металлы (ТМ), основная масса которых поступает с выбросами индустриальных предприятий в нижние слои тропосферы, вовлекается в аэральную миграцию и осаждается на поверхность почвы. Распределение металлов-загрязнителей в пространстве весьма сложно и зависит от многих факторов, но в любом случае именно почва является главным приемником и аккумулятором техногенных масс тяжелых металлов. [1]

Загрязненные тяжелыми металлами  почвы на плотнозаселенной территории обычно занимают удобные и выгодные местоположения. По этой причине очищение (восстановление) почв от избыточных масс металлов представляет весьма актуальную задачу. Ее практическое решение пока остается на стадии разработки. Одним из возможных путей решения этой задачи может быть фиторемедиация - очищение почвенного покрова от загрязнения посредством культивирования растений, активно поглощающих металлы. Этот путь привлекателен использованием природного процесса биологического круговорота и полным исключением грубых механических инженерно-мелиоративных мероприятий и какого-либо химического воздействия на почву.

Для выбора и обоснования экологической  целесообразности мероприятий по очищению почв от избыточных масс тяжелых металлов необходимы стандартизированные подходы к оценке загрязнения почвенного покрова на конкретной территории. С целью объективной оценки существующего загрязнения почвенного покрова тяжелыми металлами и прогноза дальнейшего развития этого процесса автором разработана система ландшафтно-геохимических показателей и критериев применительно к почвам лесной зоны европейской части России. (В.В. Добровольский, 1999)

В идеальной модели любой вид  промышленного загрязнения почвы ТМ оценивается повышением концентрации металла по сравнению с исходной природной концентрацией, к которой на протяжении длительного времени адаптированы растительные и животные организмы. Реальная ситуация весьма усложняется многокомпонентностью состава почвы и соответственно различными формами нахождения металла в состоянии рассеяния. Установление реальной картины соотношения различных форм нахождения дополнительно затрудняется тем, что диагностика этих форм в значительной мере зависит от методов и приемов аналитического определения концентрации и соответствующих приборов.

С учетом определенной условности любого метода определения ультрамикроколичеств металлов весьма важное значение имеют показатели, статистически характеризующие концентрацию тяжелых металлов в почве, а именно: среднее значение концентрации металла и параметры статистического распределения аналитических данных. Эта группа показателей должна характеризовать природную норму (так называемый геохимический фон), в условиях которой достаточно длительное время существует природная растительность данного района. Отметим, что в разных провинциально-геохимических ситуациях природная норма для одних и тех же типов и подтипов автоморфных почв может заметно различаться. [1]

Результаты изучения геохимического фона почвенного покрова различных районов лесной зоны Российской Федерации показывают, что разброс значении концентрации металла в пробах автоморфных почв, отобранных из почв одного типа и подтипа даже на сравнительно небольшой площади. Весьма велик и часто варьирует в пределах двух и достигает трех математических порядков. По этой причине геохимический фон металла в почвенном покрове территории не может быть охарактеризован одним средним значением концентрации. Это характеристика обязательно должна сопровождаться оценкой вариации аналитических данных.

Среднее значение концентрации металла  в почве может быть выражено среднеарифметическим или среднегеометрическим, но наиболее объективное представление о "фоновой" концентрации дает модальное (наиболее часто встречающееся) значение {М}. Разброс аналитических данных показывается предельными значениями (min-max). В качестве показателей статистического распределения аналитических данных наиболее удобны среднеквадратичное отклонение (Q) и коэффициент вариации (V. %). Весьма наглядное представление о статистическом распределении аналитических данных дают гистограммы, построенные на нормальной или логарифмически-нормальной шкале. Такой прием широко использовали американские биогеохимики при изучении распределения содержания тяжелых металлов в почвенном покрове США в экологических целях. Параметры, характеризующие природное содержание рассеянного металла в почве, являются весьма ответственными ландшафтно-геохимическими показателями. Они играют роль исходных данных для других показателей. В силу этого определение параметров геохимического фона почвы должно быть стандартизовано и учитывать приборно-инструментальную специфику метода анализа. [5]

Определение концентрации металла в почве широко используемым методом эмиссионной спектроскопии или нейтронно-активационным методом даст представление о валовом (суммарном) содержании всех форм соединений определяемого металла. Методы определения концентрации металла Н экстракционном растворе позволяют оценивать содержание тех или иных форм нахождения соединении металла в почве в зависимости от состава и методики экстракции. Вполне понятно, что валовые значения концентрации металла значительно выше, чем значения концентрации отдельных форм, определяемые в растворах обычно методом атомно-абсорбционной спектроскопии. Распределение значений валовой концентрации чаще аппроксимируется  логарифмически – нормальным законом Гаусса, распределение значении концентрации отдельных форм – нормальным законом Гаусса. Без характеристики геохимического поля невозможна диагностика загрязнения почвы тяжелыми металлами. Признаками загрязнения могут служить:

1) Повышенное среднее значение (модальное,   среднеарифметическое, среднегеометрическое) концентрации металла по сравнению с фоновым значением;

2) расширение пределов разброса  аналитических данных за счет  значений, превышающих среднее статистическое, наглядно проявляющееся в асимметрии гистограмм в сторону больших значений. [2]

Обобщение экспериментальных и литературных данных показывает, что эмиссия большей части массы тяжелых металлов осуществляется из индустриальных источников загрязнения преимущественно в виде частиц размером 0.1-0.01 мм. Частицы выпадают из воздуха неравномерно под влиянием рельефа, типа растительности, движения приземных воздушных масс и пр. Поэтому увеличение амплитуды колебания значений концентрации металла в пределах участка загрязнения по сравнению с данными для чистой ("фоновой") площади (эффект "пилы" на графике по профилю, пересекающему изучаемую территорию) также может служить признаком загрязнения. [1]

Опыт изучения геохимии тяжелых  металлов в почвах свидетельствует  о значительной неравно мерности их природной концентрации как в  разнородных компонентах вещества почвы, так и по площади в поверхностных горизонтах. Это обстоятельство создает непреодолимые затруднения для обоснования норм предельно допустимой концентрации (ПДК) металлов в почвах, которые давно установлены для таких гомогенных сред. Как природные воды и воздух.

Например, значения концентрации тяжелых металлов (как валовой, так и концентрации геохимически активных форм, извлекаемых экстракциями) настолько сильно различаются для глинистых и песчаных почв, что их невозможно объединить общей ПДК. Следовательно, оценка степени промышленного загрязнения каким-либо металлом возможна лишь по отношению к его природной норме – местному геохимическому фону, который на обширной территории лесной зоны Европейской России заметно варьирует. [6]

Природная концентрация металла в  почвенном покрове изменяется под влиянием многих факторов. Важным фактором является литологический состав почвообразующих пород. В песчаных почвах природная концентрация металлов значительно ниже, чем в суглинистых. Различие геохимического фона почв одного типа, но разного гранулометрического состава оценивается литологическим коэффициентом (К_л), равным отношению средней концентрации метила в суглинистых почвах к средней  концентрации  металла в песчаных  почвах: К_л =С_сугл /С _песч. Это хорошо видно при сопоставление данных Дубиковского для дерново-подзолистых почв, которые сформировались на мореных суглинках и на песках табл. (1).

Не менее сильные изменения  концентрации металлов в почвенном  покрове лесной зоны происходят под влиянием эффекта геохимического сопряжения. При прочих равных условиях почвы в автономных ландшафтно-геохимических условиях на положительных элементах мезорельефа лесной зоны имеют более низкие концентрации металлов по сравнению с геохимически подчиненными ландшафтами. расположенными в отрицательных элементах рельефа. Эффект геохимического сопряжения оценивается коэффициентом К_r равным отношению концентрации металла в гумусовом горизонте почвы геохимически подчиненного ландшафта (С₂) к концентрации этого металла в гумусовом горизонте почвы автономного ландшафта (C₁): Кr = С₂ / С₁

 

Таблица 1 – Средняя валовая концентрация тяжелых металлов в гор. A/Anax суглинистых и песчаных почв Белоруссии, мкг/г (В.В. Добровольский)

 

Металл	Концентрация в почвах		Литологический Коэф-т  Кл
	На суглинки	На песках
Mn Cu Ni Co V Cr	832 7. 8 16.7 5.5 36.9 53.3	272.1 4/2 6.7 3.0 17.7 32.9	3.1 1.9 2.5 1.8 2.1 1.6

 

Разумеется, каждый металл характеризуется  своим значением коэффициента К_r (табл. 2). Примером могут служить соотношения значений средней концентрации некоторых тяжелых металлов в верховых (автономные ландшафтно-геохимические условия) и низинных (геохимически подчиненные условия) торфяниках лесной зоны Европейской России.