WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |

Оценка состояния загрязненных мазутом почв по биологическим показателям

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи



Ротина Елена Николаевна

Оценка состояния загрязненных мазутом почв

по биологическим показателям




03.00.16 – экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Ростов-на-Дону - 2010

Работа выполнена на кафедре экологии и природопользования

ФГОУ ВПО «Южный федеральный университет»

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Колесников Сергей Ильич

Официальные оппоненты: доктор биологических наук

Приваленко Валерий Владимирович

доктор биологических наук, доцент

Минкина Татьяна Михайловна

Ведущая организация: Институт биологии Уфимского НЦ РАН

Защита диссертации состоится 30 апреля 2010 г. в 13.30 на заседании диссертационного совета Д 212.208.32 по биологическим наукам при Южном федеральном университете (344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Б.Садовая, 105, ЮФУ, зал заседаний, e-mail: denisova777@inbox.ru, факс: (863)2638723).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Южного федерального университета (344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Пушкинская, 148) и на сайте Южного федерального университета по адресу: http://www.sfedu.ru .

Автореферат разослан 26 марта 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат биологических наук Денисова Т.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Мазут является достаточно распространенным загрязняющим веществом. К источникам загрязнения окружающей среды мазутом относятся места его хранения, транспортировки и использования, в частности, широко распространенные котельные, работающие на мазутном топливе.

Известны многочисленные исследования влияния на свойства почвы загрязнения нефтью (Звягинцев и др., 1987; Исмаилов, 1988; Хазиев и др., 1988; Трофимов и др., 2000; Киреева и др., 2002; Пиковский и др., 2003; Колесников и др., 2007, и др.). Встречаются работы, посвященные загрязнению почв бензином, соляркой, керосином (Frankenberger et al., 1982, Татосян, Колесников, 2003), топливным маслом (Popa, 1999, 2000), продуктами окисления нефти (Киреева и др., 1998), полициклическими ароматическими углеводородами, флуораном и бенз(а)пиреном, полихлорированными бифенилами (Исмаилов, 1988; Геннадиев и др., 1990; Wilke, 1997; Wilke, Koch, 1998). А вот экологические последствия загрязнения почв мазутом практически не изучены. Недавно на кафедре экологии и природопользования ЮФУ были проведены исследовании по влиянию загрязнения мазутом на биологические свойства некоторых почв Юга России в условиях лабораторных модельных опытов (Гайворонский, Колесников, 2008). В настоящем исследовании изучены последствия загрязнения мазутом в естественных полевых условиях.

Один из крупных очагов мазутного загрязнения расположен под г.Майкоп, где в течение длительного времени сбросы из котельной конденсата с мазутом, а периодически и самого мазута привели к катастрофическому загрязнению прилегающей территории. При всем негативном воздействии на окружающую среду, загрязненный участок стал ценным полигоном для изучения последствий мазутного загрязнения почв и экосистем в естественных условиях и для отработки путей ликвидации мазутных загрязнений.

В настоящем исследовании главное внимание уделено биологическим свойствам почвы, поскольку именно они первыми реагируют на загрязнение.

Цель и задачи исследования. Цель работы — дать оценку экологического состояния загрязненных мазутом чернозема выщелоченного слитого и бурой лесной почвы по биологическим показателям.

В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:

1.Установить закономерности воздействия загрязнения мазутом на биологические свойства чернозема слитого и бурой лесной почвы, такие как численность микроорганизмов, ферментативная активность, фитотоксичность почв, а также содержание гумуса и реакция среды.

2.Сравнить последствия загрязнения почв мазутом в лабораторном модельном опыте и в естественных полевых условиях.

3.Провести сравнительный анализ возможности и целесообразности использования различных биологических показателей в целях оценки экологического состояния почв, загрязненных мазутом.

4.Разработать и апробировать методику оценки эффективности рекультивации загрязненных мазутом почв по биологическим показателям.

Основные положения, выносимые на защиту.

1.Загрязнение мазутом чернозема слитого и бурой лесной почвы не вызывает катастрофического ухудшения их состояния: и под старой коркой мазута, и под свежим его слоем почва сохраняет достаточно высокую биологическую активность.

2.Негативные последствия загрязнения почв мазутом в большей степени проявляются в лабораторном модельном опыте, чем в естественных полевых условиях. В полевых условиях содержание в почве загрязняющего вещества является не единственным экологическим фактором, находящимся не в оптимуме, соответственно и разница в значениях биологических показателей между загрязненной и незагрязненной почвой затушевывается.



3.Для оценки экологического состояния почв, загрязненных мазутом, рекомендуется, в первую очередь, использовать такие биологические показатели как активность каталазы и дегидрогеназы, обилие бактерий рода Azotobacter, всхожесть.

4.Если до рекультивации разница значений интегрального показателя биологического состояния (ИПБС) между загрязненной и незагрязненной (фоновой) почвой составляет менее 10 %, рекультивацию проводить не целесообразно. Если разница между значениями ИПБС рекультивированной и незагрязненной почв составляет менее 10 %, значит рекультивация проведена эффективно.

Научная новизна работы. Впервые в естественных условиях установлены закономерности воздействия загрязнения мазутом на биологические и другие свойства чернозема слитого и бурой лесной почвы. Сопоставлены последствия загрязнения почв мазутом в лабораторном модельном опыте и в естественных полевых условиях. Проведен сравнительный анализ применимости различных биологических показателей в целях оценки экологического состояния почв, загрязненных мазутом. Разработана и апробирована методика оценки эффективности рекультивации загрязненных мазутом почв по биологическим показателям. Дана оценка эффективности технического и биологического этапов рекультивации почв «Майкопского полигона».

Практическая значимость. Результаты исследования могут быть использованы при оценке воздействия на окружающую среду, мониторинге и диагностике состояния загрязненных почв, оценке риска природных и антропогенных катастроф, проведении экологической экспертизы, разработке региональных нормативов содержания мазута в почвах, рекультивации загрязненных мазутом почв и в других природоохранных и производственных мероприятиях.

Результаты исследования были использованы при научно-техническом сопровождении ликвидации мазутного загрязнения территории под г. Майкопом с разработкой технологических схем технического и биологического этапов рекультивации и оценкой эффективности рекультивации по биологическим показателям.

Материалы исследования используются в учебном процессе при преподавании экологии, почвоведения, природопользования и охраны окружающей среды, экологической экспертизы, мониторинга и биоиндикации, нормирования качества окружающей среды и в других дисциплинах Южного федерального университета.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на Международной научной конференции «Экология и биология почв» (Ростов-на-Дону, 2007); Международной научно-практической конференции «Экологические проблемы. Взгляд в будущее» (Абрау-Дюрсо–Ростов-на-Дону, 2008); I Всероссийской научно-практической конференции «Фундаментальные достижения в почвоведении, экологии, сельском хозяйстве на пути к инновациям» (Москва, 2008); V Всероссийском съезде общества почвоведов им. В.В. Докучаева (Ростов-на-Дону, 18-23 августа 2008 г.); The Eurosoil Symposium (Austria, 2008).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 научных работ, объемом 2,2 п.л., из них 1 статья в издании, рекомендованном ВАК. Доля участия автора в публикациях составляет 50 % (1,1 п.л.).

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 143 страницах печатного текста. Состоит из введения, 7 глав, выводов, списка литературы. Содержит 22 таблицы и 11 рисунков. Список литературы включает 187 источников, из них 27 на иностранных языках.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (гранты № 07-04-00690-а, № 07-04-10132-к, № 08-04-10080-к), Федерального агентства по науке и инновациям (грант № МД-3155.2007.4), ФЦП «Развитие сети федеральных университетов» (договора № К-07-Т-46, № К-08-Т-19), ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы (государственные контракты № П169 и № П1298), ООО МП «Экология» (хоздоговор № 3756).

Автор глубоко признателен за помощь в работе своему научному руководителю — заведующему кафедрой экологии и природопользования ЮФУ, д.с.-х.н., профессору С.И. Колесникову и всем сотрудникам кафедры.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ГЛАВА 1. Экологические последствия загрязнения почв и экосистем нефтью и нефтепродуктами

В главе дана характеристика нефти и нефтепродуктов, источникам загрязнения ими окружающей среды, поведению и трансформации их в почве, показано влияние загрязнения на морфологические, физические, физико-химические, химические, биологические и биохимические свойства почвы, микроорганизмы, растения, животных и человека, описаны факторы, определяющие экологические последствия загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами, освещены проблемы мониторинга, нормирования и рекультивации нефтезагрязненных земель.

ГЛАВА 2. Характеристика территории исследования

Район исследования — «Майкопский полигон» — территория военной части в Майкопском районе Республики Адыгея. Источником загрязнения территории мазутом является котельная военной части.

Район исследования расположен в предгорной холмистой части на высоте около 300 м над уровнем моря. Климат района — умеренно-теплый и влажный.

Растительность территории представлена разными группировками. Зональная растительность – буково-дубово-грабовый лес с примерно равными долями субдоминантов. Кроме того, отмечены клен, ясень и другие деревья. Лес в основном мертвопокровный, в слабовыраженном подлеске в основном угнетенный древесный подрост, травянистая растительность не выражена. Подстилки практически нет.





Посередине загрязненной территории вдоль ручья Мазутный проходит просека, заросшая в основном травянистой растительностью сложного состава. В верхней и средней частях полигона, в местах интенсивного воздействия бульдозерами образовалась рудеральная группировка, состоящая из донника, амброзии, пырея, вейника, подорожника, щавеля и др. Состояние растений, в основном, хорошее. Местами они образуют сомкнутый покров с высотой травостоя более 1,5 м.

Вблизи ручья Мазутного и в нижней части полигона образовались группировки влаголюбивых растений: тростник, рогоз и др.

Почвенный покров представлен двумя типами почв: в верхней половине склона — чернозем слитой сверхмощный, в нижней части территории — бурая лесная кислая. Необычно узкая граница перехода между этими двумя типами почв (не более 20-30 м) и инвертированная (обратная) вертикальная очередность их залегания представляют самостоятельные задачи для исследования, которые в настоящей работе не ставились.

В 2008 году территория «Майкопского полигона» была подвергнута рекультивации. Летом была проведена техническая рекультивация, которая заключалась в удалении мазута с поверхности почвы местами вместе с верхним пропитанным мазутом слоем почвы. Осенью была осуществлена биологическая рекультивация, включающая распашку участков, лишенных в ходе первого этапа растительности, и высева на них озимой пшеницы.

ГЛАВА 3. МЕТОДИКА И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Образцы почвы были отобраны до рекультивации (2007 год), после технического (2008 год) и биологического (2009 год) этапов рекультивации.

Образцы почв были отобраны как с незагрязненных (фоновых) участков, так и с участков, загрязненных мазутом в разной степени. До рекультивации почвенные образцы были взяты из различных генетических горизонтов, после рекультивации — из верхнего слоя почвы.

Лабораторно-аналитические исследования были выполнены на кафедре экологии и природопользования Южного федерального университета с использованием общепринятых методов (Методы почвенной микробиологии и биохимии, 1991; Казеев и др., 2003). Активность каталазы измеряли по методике Галстяна, дегидрогеназы — по методике Галстяна в модификации Хазиева. Численность бактерий учитывали методом люминесцентной микроскопии, обилие бактерий рода Azotobacter — методом комочков обрастания на среде Эшби. О фитотоксичности почв судили по изменению показателей прорастания семян (всхожесть, энергия прорастания, дружность прорастания, скорость прорастания) и интенсивности начального роста растений (длина корней, длина побегов). В качестве тест-объекта использовали редис сорта «Корунд». Содержание гумуса определяли по методу Тюрина в модификации Никитина со спектрофотометрическим окончанием. Реакцию почвенной среды (рН) определяли потенциометрическим методом.

Интегральный показатель биологического состояния почвы (ИПБС) определяли на основе наиболее информативных и чувствительных показателей: активность каталазы и дегидрогеназы, обилие бактерий рода Azotobacter и всхожесть. Бактерии рода Azotobacter традиционно используют как индикатор химического загрязнения почвы. Каталаза и дегидрогеназа характеризуют протекание окислительно-восстановительных процессов. Они относятся к классу оксидоредуктаз, которые наиболее чувствительны к химическому загрязнению. Всхожесть семян позволяет судить об условиях прорастания растений.

Для расчета ИПБС значение каждого из использованных показателей на контроле (в незагрязненной почве) принимали за 100% и по отношению к нему выражали в процентах значения в остальных вариантах опыта (в загрязненной почве). Затем определяли среднее значение шести выбранных показателей для каждого варианта опыта. Полученное значение (ИПБС) выражено в процентах по отношению к контролю (к 100%). Использованная методика позволяет интегрировать (суммировать) относительные значения разных показателей, абсолютные значения которых не могут быть суммированы, так как имеют разные единицы измерения.

Глава 4. Влияние загрязнения мазутом на экологическое состояние почв исследуемой территории

Как показали проведенные исследования, не все исследованные показатели снижают свои значения при загрязнении почвы мазутом (табл. 1, 2). Во многих случаях наблюдалась стимуляция биологической активности почвы в результате загрязнения.

Активность окислительно-восстановительных ферментов — каталазы и дегидрогеназы — при загрязнении мазутом, как правило, снижается. Это объясняется тем, что мазутная корка ухудшает воздушный режим почвы, препятствуя проникновению воздуха в почву. Подобные закономерности были выявлены исследователями и ранее.

Таблица 1

Влияние загрязнения мазутом на эколого-биологические свойства чернозема слитого и бурой лесной почвы

Почва

Генетический горизонт

Глубина отбора образца, см

Содержание органического вещества, %

рН

Активность каталазы,

мл О2/г

Активность

дегидрогеназы,

мг ТТХ/10 г

Обилие бактерий рода Azotobacter, % комочков обрастания

Всхожесть, %



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 


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.