WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |

Биотрансформация органического вещества в экосистеме дельты реки селенга

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Макушкин Эдуард Очирович

биотрансформация органического вещества в экосистеме дельты реки Селенга

03.00.27 – почвоведение

03.00.16 – экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора биологических наук

Владивосток – 2007

Работа выполнена в лаборатории экологии и географии почв Института общей и экспериментальной биологии Сибирского отделения РАН

Научный консультант: член-корреспондент РАН,

доктор биологических наук, профессор

Корсунов Владимир Михайлович

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Пшеничников Борис Федорович

доктор биологических наук

Десяткин Роман Васильевич

доктор биологических наук, профессор

Бузолева Любовь Степановна

Ведущая организация:

Институт водных и экологических проблем ДВО РАН

Защита диссертации состоится « 19 » октября 2007 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 005.003.01 при Биолого-почвенном институте ДВО РАН по адресу: 690022, г. Владивосток, пр. 100 лет Владивостоку, 159.

Факс (4232) 310193.

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке ДВО РАН

Автореферат разослан « » сентября 2007 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор биологических наук Л.Н. Пуртова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Статус оз. Байкал, внесенного в Список мирового природного наследия ЮНЕСКО в 1996 г. предопределяет актуальность работы, и тут существенна роль низовьев реки Селенги – главного притока уникального озера Байкал, особенно ее дельты как естественного природного фильтра.

Ряд, в большинстве случаев кандидатских диссертационных работ, выполненных за последние годы, рассматривающих эколого-почвенные аспекты дельтовой части Селенги, подчеркивает чрезвычайную важность этого участка. Изучались процессы и продукты почвообразования в гидроморфных пойменных почвах притеррасных ландшафтов дельты р. Селенга (Шахматова, 2004). Стойкие органические загрязнители и их микробная деструкция (фенола в микрокосмах воды) в бассейне оз. Байкал – докторская диссертация (Батоев, 2005). Гумус и гуминовые кислоты дерновых лесных и луговых солончаковых почв дельты р. Селенга (Мильхеев, 2006). Тяжелые металлы в почвах дельты р. Селенга (Сосорова, 2006). Почвообразование в автоморфных лесных ландшафтах придельтовой части р. Селенги (Болонева, 2006). Посвященные биотехнологическим аспектам – хлорфенолам в водных экосистемах бассейна реки Селенги и их деструкции микрофлорой пруда-аэратора БЦБК (Нимацыренова, 2002; Дабалаева, 2004). Основные закономерности формирования почвенного покрова Селенгинского дельтового района Прибайкалья рассматриваются в статье журнала “Почвоведение”, № 3, 2006 г. (Гынинова, Корсунов, 2006).

Однако, исследований по биотрансформации органического вещества в экосистеме дельты Селенги, включающей донные отложения реки и аллювиальные почвы не только притеррасной поймы, но и островов до сих пор не проводилось. Близко к этой проблеме рассматривался только санитарно-микробиологический аспект вод низовий Селенги: коли индекс, микробное число, количество сапрофитов и общая численность бактерий (Санитарно-микробиологическая…, 1992; Экологическая оценка…, 1995; Качество вод..., 2005).

Тема исследования связана с научным проектом ИОЭБ СО РАН 6.3.1.10 “Разнообразие почв Байкальского региона и их роль в пространственной организации, устойчивости и биопродуктивности экосистем” программы 6.3.1. “Биологическое разнообразие”, приоритетного направления 6.3 “Биологическое разнообразие” фундаментальных исследований СО РАН, утвержденных Постановлением Президиума СО РАН от 12.02.2007 г., за № 40.

Цель работы: оценить процессы комплексной биотрансформации органического вещества (ОВ) в экосистеме дельты р. Селенга.

Задачи исследования:

- оценить степень токсичности для гидробионтов очищенных сточных вод (ОСВ) Селенгинского целлюлозно-картонного комбината (СЦКК) на период сброса их в р. Селенга;

- провести биоиндикацию р. Селенги в ее низовьях и изучить роль сапрофитных микроорганизмов в трансформации ОВ в донных отложениях;

- выявить экологические особенности аллювиальных почв дельты р. Селенга как среды обитания микроорганизмов;

- установить микробиологическую и биохимическую трансформацию ОВ в аллювиальных почвах дельты Селенги и определить механизм регулирования ее в зависимости от дифференциации почв и ОВ;

- определить доминирующие эколого-трофические группы и роды микроорганизмов, участвующих в трансформации ОВ в аллювиальных почвах дельты р. Селенга.

Научная новизна работы.

Получены данные о степени токсичности очищенных сточных вод СЦКК и их отдельных компонентов на период их сброса в реку Селенга. Дана оценка их влияния на гидробионты реки на период сброса.

Получены результаты, подтверждающие наличие участков ниже сбросов ОСВ г. Улан-Удэ и СЦКК, в которых происходит образование или накопление токсических продуктов и зон постепенного их распада и утилизации.

Определен ряд элементов самоочищения водотока р. Селенга, основной водной артерии оз. Байкал, в ее низовьях и дельте.



Показаны:

регулирующая роль гидродинамического фактора на формирование различных типов почв в дельте р. Селенга;

– роль аллювиальных почв дельты Селенги как физико-химических, микробиологических и биохимических фильтров природных вод в естественном их состоянии;

– роль сапрофитных микроорганизмов в трансформации органического вещества в донных отложениях реки Селенги и в аллювиальных почвах ее дельты;

– дифференциация численности КОЕ доминирующих родов прокариот в зависимости от условий поемности аллювиальных почв дельты р. Селенга;

– самоочищающаяся способность лугово-болотной почвы от нефтепродукта – дизельного топлива.

Практическая значимость работы.

Проведенная в 197980 гг. работа по биотестированию промстоков после разных этапов очистки позволила руководству СЦКК регулировать выход кондиционных сточных вод, осуществлять практические шаги к переходу на систему замкнутого цикла водооборота. При этом был сделан реальный шаг в деле охраны экосистемы низовьев р. Селенги и оз. Байкал. Для обоснования перехода на замкнутый цикл водооборота нами были представлены СЦКК результаты экспериментальных работ по влиянию минерализованных водных растворов на гидробионты. Эти результаты даны в настоящей работе.

Результаты работ вошли в отчеты госбюджетных тем Института общей и экспериментальной биологии (ИОЭБ СО РАН). В отчеты Байкальского института природопользования — координатора Междисциплинарных Интеграционных проектов № 90 “Комплексное использование состояния и динамики развития экосистемы дельты реки Селенга как естественного биофильтра и индикатора в условиях интенсивности загрязнения озера Байкал” (2001-2003) и № 99 “Анализ и моделирование трансформации вещества в системе “река Селенга – дельта – оз. Байкал” (2003-2005 гг.). Президиума СО РАН. Результаты работ по изучению микробиологической трансформации органического вещества в аллювиальных почвах дельты Селенги вошли в отчеты ИОЭБ СО РАН по проекту Отделения биологических наук РАН 5.1.1 “Состояние микробных сообществ почв в различных условиях их поемности в дельте реки Селенга”. В отчете по проекту УР 07.01.029 “Изучение биодеградации нефтепродуктов в почвах бассейна оз. Байкал” программы “Университеты России” представлены результаты исследований по оценке способности микробных сообществ лугово-болотной почвы к биодеградации нефтепродукта – дизельного топлива, как с добавлением цеолита в качестве мелиоранта, так и без него.

По основным результатам работ (по теме № 33–78 и по проектам № 90 и № 99 Президиума СО РАН) опубликована научная монография “Эколого-токсикологические исследования в низовьях р. Селенга” (Макушкин, Цыренов, 2005. Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН. – 152 с). Она предназначена не только для научных специалистов, работающих в области экологии, и смежных с ней наук, но и используется в учебном процессе Бурятского госуниверситета при изучении дисциплин “Экологические проблемы оз. Байкал”, “Биология с основами экологии”.

По результатам исследований по Проекту 5.1.1 ОБН РАН подготовлена монография “Состояние микробных сообществ почв в различных условиях их поемности в дельте Селенги” (Макушкин, Сорокин, Корсунов, 2007. Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН. – 160 с.). Кроме специалистов экологов, почвенных микробиологов, она будет использоваться в учебном процессе Бурятского госуниверситета при изучении дисциплин “Микробиология почв”, “Экологические проблемы оз. Байкал”, “Биология с основами экологии”.

Апробация работы. Основные результаты работы представлялись и обсуждались на международных конференциях: “Круговорот вещества и энергии в водоемах” (V Всесоюзное совещание лимнологов, Иркутск, 1981); “Селенга – река без границ” (Улан-Удэ, 2002); “Science for watershed conservation: multidisciplinary resource management”. International conference abstracts. (Ulan-Ude (Russia) _ Ulan Bator (Mongolia), September 1–8. 2004); “Почвы национальное достояние России”. 1У съезд Докучаевского общества почвоведов. 9–13 августа 2004 г. (Новосибирск, 2004); “Научная сессия по фундаментальному почвоведению” (Москва, 2004); “Экология и биология почв” (Ростов-на-Дону, 2005); “Основные факторы и закономерности формирования дельт и их роль в функционировании водно-болотных экосистем в различных ландшафтных зонах” (Улан-Удэ, 2005); “Экология и биология почв: проблемы диагностики и индикации” (Ростов-на-Дону, 2006); “Почва как связующее звено функционирования природных и антропогенно-преобразованных экосистем” (Иркутск, 2006). На Всероссийских конференциях: “Биоразнообразие и функционирование микробных сообществ водных и наземных систем Центральной Азии” (Улан-Удэ, 2003); “Мерзлотные почвы: разнообразие, экология и охрана” (Якутск, 2004); “Современные проблемы почвоведения и оценки земель Сибири” (Томск, 2005); “Биоразнообразие экосистем Внутренней Азии” (Улан-Удэ, 2006).

Работа выполнена по теме № 3378 “Биологическая оценка степени токсичности очищенных промстоков Селенгинского целлюлозно-картонного комбината”, курируемой Президиумом Бурятского филиала СО РАН и Институтом биологии СО РАН, ныне ИОЭБ СО РАН (19781981 гг.), Междисциплинарным Интеграционным проектам № 90 (20012003 гг.) и № 99 (20032005 г.) Президиума СО РАН, по проекту программы “Университеты России” УР 07.01.029 “Изучение биодеградации нефтепродуктов в почвах бассейна оз. Байкал” (20022003 гг.), по проекту № 5.1.1 Отделения Биологии РАН (20032005 гг.).





Публикации. По теме диссертации опубликовано 35 научных работ.

Объем и структура. Диссертация состоит из введения, 7–ми глав, выводов и списка литературы, включающего 338 источников, в том числе 59 иностранных. Содержит 59 таблиц и 226 рисунков.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. В низовьях р. Селенга происходит интенсивная микробиологическая трансформация ОВ в донных отложениях.

2. Аллювиальные почвы левобережной, правобережной частей и верховьев дельты Селенги отличаются разными экологическими условиями, степенью и качеством биотрансформации ОВ.

3. На слабую трансформацию ОВ в болотных торфяных почвах оказывают влияние мерзлота, влажность и замещение естественного пула микробных сообществ на микробные комплексы, устойчивые к загрязняющим веществам (ЗВ).

Личный вклад автора. В диссертацию вошли материалы, полученные лично автором или при его непосредственном участии и под руководством в результате полевых и лабораторных исследований в 1978–1981 гг. и в 2001–2005 гг.

Автор глубоко признателен за помощь в работе научному консультанту чл.-кор. РАН, д.б.н., проф. В.М. Корсунову, а также д.б.н., проф. Н.Д. Сорокину, д.б.н., проф. В.Ж. Цыренову, д.с.-х.н., проф. Г.Д. Чимитдоржиевой и всем сотрудникам лаборатории экологии и географии почв ИОЭБ СО РАН.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Рассмотрена роль трансформации ОВ на поверхности нашей планеты. Особо отмечены работы Г.В. Добровольского (1968), В.В. Пономаревой и Т.А. Плотниковой (1980), показывающие связь между гумусом и макроэлементами. Проанализирована степень изученности экосистем бассейна р. Селенги в целом и дельты ее в частности. Подчеркивается, что особого внимания заслуживают динамические процессы, имеющие место в дельте Селенги. Которые собственно характеризуют общую тенденцию распределения и перераспределения веществ, поступающих с течением реки и образующегося в ней ОВ в виде фитомассы растений, микробной биомассы, животных и продуктов их жизнедеятельности и распада, а также гумуса.

ЧАСТЬ 1. Экологическая ситуация в низовьях реки Селенги и биоиндикация биотрансформации органического вещества в системе “водоток донные отложения”

Предисловие. Одним из главных загрязнителей низовьев Селенги во второй половине 1970 – х гг., все 1980–е гг. и в начале 1990 – х гг. являлся СЦКК. Исследование токсичности очищенных сточных вод (ОСВ) сульфатно-целлюлозного производства (СЦП) и их компонентов необходимо было, как для текущего биологического мониторинга, так и прогнозирования влияния на водные биоценозы.

Глава 1 посвящена биологическому контролю на тест-объекте Daphnia magna Straus качества ОСВ СЦКК с марта 1979 по октябрь 1980 г. (кроме декабря 1979 г.), т. е. 19 месяцев. ОСВ из пруда-аэратора, сбрасываемые в протоку Селенги, имели менее 50 % остро нетоксичных дней. Результаты биотестирования промстоков предоставлялись службе охраны природы СЦКК.

Анализ проб воды, взятой с места сброса ОСВ СЦКК (130 м ниже по течению) 14.08.2003 г., свидетельствует о значительном поступлении в реку ионов сульфата, нитрата, нитрита, хлора и аммония, окислов фосфора и железа, углерода (Собщ.). Содержание NO2– превышало в 10 раз ПДК, принятый для рыбохозяйственных водоемов по токсикологическому показателю – 0,08 мг/л (Перечень…,1999). Содержание NH4+ превысило в 3,6 раз аналогичный показатель ПДК (0,5 мг/л). На лицо аэробная микробиологическая трансформация белоксодержащего ОВ в протоке Селенги путем аммонификации с образованием аммония, сульфатов и нитрификации. С учетом ранее полученных нами данных о биологической активности нитро-ионов как в условиях in vitro, так и in vivo можно заключить, что существуют экологическая и гигиеническая проблемы с нормированием нитритов и нитратов в результате биотрансформации ОВ в водотоке протоки Селенги.

Глава 2 посвящена изучению степени токсичности компонентов промстоков СЦКК. В хроническом эксперименте на гидробионтах исследовалась степень токсичности отдельных компонентов сточных вод комбината: сульфатного мыла, сульфатного лигнина, метанола, серосодержащих стоков, сульфатного алюминия и высоко минерализованных вод. Все указанные компоненты сточных вод СЦКК, кроме минеральных солей, тестировались в хроническом эксперименте согласно методике Л.А. Лесникова (1971) на трех поколениях рачков D. magna Straus: родительской и двух дочерних. Статистическую обработку полученных данных проводили по критерию U (Вилкоксона – Манна – Уитни), широко применяемого в медико–биологических исследованиях (Гублер, Генкин, 1973). Водные растворы минеральных солей тестировались на токсичность на водоросли Сценедесмус и на моллюске – обыкновенный прудовик. При выполнении экспериментов с водорослями использовали методические указания ГосНИОРХ (Мосиенко, 1974) с некоторыми модификациями. Состав минерализованных водных растворов для концентрации 4,8 г/л был взят близкий описанному в техническом проекте (“Реконструкция…”, 1977). Для других концентраций растворов 6,0 г/л; 7,2 г/л; 9,6 г/л компоненты солей были увеличены пропорционально. Результаты хронических экспериментов на различных видах гидробионтов имели практическое значение для СЦКК при реализации проекта по переводу на замкнутый цикл водооборота.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
 


Похожие работы:







 
2013 www.деньсилы.рф - «МЕДИЦИНА-ЛЕЧЕНИЕ-ОЗДОРОВЛЕНИЕ»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.