Анализ состояния почв, загрязненных тяжелыми металлами
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Загрязнение почв тяжелыми металлами (ТМ) является одной из острых экологических проблем современного общества. Накапливаясь в почвах в больших количествах, ТМ способны изменять ее свойства и, в первую очередь, биологические (Звягинцев, 1989; Никитина, 1991; Евдокимова, 1982, 1995; Евдокимова и др., 1984; Колесников и др., 2000; Марфенина, Беспалова, 2004; Беспалова и др., 2006). Высокая чувствительность различных составляющих биологической активности позволяет проводить раннюю диагностику любых негативных и позитивных изменений в почвах и использовать их в качестве параметров биомониторинга (Хазиев, 1982; Киреева и др., 2000).
Характеристики, используемые для выявления степени загрязненности почв, могут в значительной мере коррелировать с концентрацией загрязнителей или другими оцениваемыми факторами, однако для всесторонней достоверной оценки экологического состояния почв необходимо использовать интегральные показатели (Девятова, 2005; Кабиров, 2009).
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………...…… 3
1 ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ В ПОЧВАХ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА БИОЛОГИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ ПОЧВ…………………………… 6
1.1 Понятие о тяжелых металлах…………................................................. 6
1.2 Ферментативная активность почвы …………………………………. 19
1.3 Влияние тяжелых металлов на биологическую активность почвы... 34
1.4 Влияние тяжелых металлов на функционирование почвенного микробного комплекса ……………………………………………… 36
1.5 Использование микробиологических показателей и биологической активности почв в целях биомониторинга……………..................... 43
2ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РЕГИОНА ИССЛЕДОВАНИЙ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ …….. 51
2.1 Рельеф и геоморфология ………………………………………………. 51
2.2 Почвы и почвообразующие породы ………………………………….. 52
2.3 Климат …………………………………………………………………... 56
2.4 Растительный покров…………………………………………………… 59
2.5 Характеристика объектов исследования ……………………............... 60
2.6 Определение содержания тяжелых металлов и оценка степени загрязнения почв………………………………….…………………….. 66
2.7 Определение биологической активности почвы……………………… 67
2.8 Определение функциональной активности микробных сообществ…. 69
3 ОЦЕНКА УРОВНЯ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ПОЧВ МЕДЬЮ, ЦИНКОМ И ЖЕЛЕЗОМ..................................................................................……………. 73
3.1 Содержание меди, цинка и железа в почве в зоне воздействия горнорудных комплексов……………………...………………………. 73
3.2 Оценка опасности загрязнения почв, подверженных воздействию горнорудных комплексов……………….…………………………….. 79
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………. 81
ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА……………………………………………. 83
ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА:
1. Абрамян С.А. Изменение ферментативной активности почвы под влиянием естественных и антропогенных факторов // Почвоведение. - 1992. - №7. - С. 70-82.
2. Абросимова Л.Н. К вопросу о дифференциации пахотного слоя по биологической активности и плодородию // Третий делегатский съезд почвоведов. - М.: Наука, 1968. - С. 49-52.
3. Абуталыбов М.Т. Значение микроэлементов в растениеводстве. Баку: Азернешр, 1961. - 250 с.
4. Агроклиматические ресурсы Башкирской АССР / Под ред. В.В. Кузнецова. - Л.: Гидрометеоиздат, 1976. - 234 с.
5. Акентьева Л.И., Беляева В.А. Влияние промышленных выбросов на растения и некоторые свойства почвы // Почвоведение. - 1992. - №9. - С. 164-169.
6. Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. - Л.: Агропромиздат, 1987. – 142с.
7. Алексеенко В.А. Формы кадмия в почвах и поступление его в растения // Цинк и кадмий в окружающей среде. - М.: Наука, 1992. - C.193-216.
8. Андреюк Е.И., Иутинская Г.А., Валагурова Е.В. и др. Иерархическая система биоиндикации почв, загрязненных тяжелыми металлами // Почвоведение. - 1997.- №12. – С.1491-1496.
9. Аристовская Т.В., Чугунова М.В., Зыкина Л.В. Скорость биологической реакции почвы на внесение органических веществ как показатель способности микрофлоры к регуляции условий почвенной среды // Микробиология. – 1988. – Т.57. вып.5. – С. 860-867.
10. Асылбаев И.Г. Содержание и распределение химических элементов в почвах Южного Урала // Автореф. … канд. с.-х. наук. - Уфа, 2004. – 24 с.
11. Афанасьева А.Л., Герус О.И. О влиянии удобрений на биологическую активность почвы // Докл. Сибирских почвоведов к VIII Международному почвенному конгрессу. - Новосибирск, 1964. - С. 85-95.
12. Бабьева И.П., Зенова Г.М. Биология почв. – М.: МГУ, 1989. – 336 с.
13. Бабьева И.П., Левин С.В., Решетова И.С. Изменение численности микроорганизмов в почвах при загрязнении тяжелыми металлами // Тяжелые металлы в окружающей среде. - М.: МГУ, 1980. - С. 115-120.
14. Багданавичене З.П., Будавичене И.А. Саурукайте Ж.М. Корреляционные связи численности микроорганизмов, ферментативной активности почвы и количества витаминов группы B в процессе разложения растительных остатков // Динамика микробиологических процессов в почве и обуславливающие ее факторы. - Таллин. 1974. - С. 111-114.
15. Баранов Э.Н. Эндогенные геохимические ореолы колчеданных месторождений. – М.: Наука, 1987. – 295 с.
16. Башкортостан: Краткая энциклопедия. – Уфа: Башкирская энциклопедия, 1996. – 672 с.
17. Безвиконный Е.Ф., Халимова О.Ф. Разложение целлюлозы в дерново-карбонатной почве зоны БАМ // Сибир. вест. с.-х. науки. – 1990. - №2. – С. 8-12.
18. Белан Л.Н. Геоэкология горнорудных районов Башкортостана: Монография. – Уфа: РНО БашГУ, 2003. – 178 с.
19. Белан Л.Н. Эколого-геохимическое состояние горнорудных районов Башкирского Зауралья // Вестник ОГУ. – 2005А. - №6. – С. 113-117.
20. Белан Л.Н. Промышленное загрязнение ртутью в горнодобывающих районах Республики Башкортостан // Вестник ОГУ. – 2005Б. - №10. – С. 90-94.
21. Белан Л.Н. Об экологической опасности колчеданных месторождений // Вестник ОГУ. – 2006. - №4. – С. 115-120.
22. Беспалова А.Ю., Марфенина О.Е., Мотузова Г.В. Влияние микроскопических грибов на подвижность меди, никеля и цинка в загрязненных альфегумусовых подзолах Кольского полуострова // Почвоведение. - 2002. - №9. - С. 1066-1071.
23. Беспалова А.Ю., Марфенина О.Е., Мотузова Г.В. Сообщества микроскопичексих грибов в фоновых и загрязненных альфегумусовых подзолах и их воздействие на подвижность меди // Почвоведение. - 2006. - №2. - С. 228-236.
24. Богомолов Д.В. Почвы Башкирской АССР. - М.: Изд. АН СССР, 1954. - 296 с.
25. Большаков В.А., Гальцер Н.Я., Клименко Г.А., Лычкина Т.И. Загрязнение почв и растительности тяжелыми металлами. - М.: МГУ, 1978. – 52 с.
26. Брукс Р.Р. Биологические методы поисков полезных ископаемых. М.: Недра, 1983. – 312 с.
27. Бугакова Т.М., Рукосуева Н.П. Некоторые подходы к микробиологическому мониторингу почв хвойных лесов Сибири // Сибирский биол. журнал. - 1993. - Вып.5. - С. 43-47.
28. Булавко Г.И. Влияние различных соединений свинца на почвенную микрофлору // Изв. СО АН СССР. Сер. биол. наук. – 1982. – Вып.1.- №5. – С.79-86.
29. Булавко Г.И., Наплекова Н.Н. Влияние свинца на микрофлору дерново-подзолистой почвы и чернозема выщелоченного // Изв. СО АН СССР. Сер. биол. наук. - 1984. - №18/3. - С. 36-39.
30. Булаткин Г.А., Ковалева А.Е. Целлюлозолитическая активность серых лесных почв // Почвоведение. - 1984. - №11. - С. 67-72.
31. Бурангулова М. Н., Гарифуллин Ф.Ш., Хазиев Ф.Х. и др. Черноземы Башкирии. – Уфа: Башгнигоиздат,1969. - 229 с.
983) показано, что содержание в дерново-подзолистой почве и выщелоченном черноземе соединений свинца изменяет ферментативную активность этих почв. Наиболее чувствительны к токсическому действию свинца гидролитические ферменты. Внесение в почву органических соединений свинца вызывало увеличение, неорганических - снижение активности исследованных ферментов. Л.И. Акентьева и В.А. Беляева (1992) отмечают, что в посевах люцерны и озимой пшеницы вблизи промышленного комплекса (0,6 - 3 км) в почве активность протеазы и фосфатазы была выше, чем при удаленности на 10-12 км, активность каталазы была несколько ниже.
Загрязнение ТМ в большинстве случаев приводит к снижению целлюлозолитической способности чернозема обыкновенного и содержания в почве свободных кислот, а действие ферментов каталазы, инвертазы, уреазы и фосфатазы ингибируется (Колесников и др., 2003). Наиболее сильное снижение биологической активности чернозема обыкновенного вызывает загрязнение ртутью и кадмием.
По чувствитель