WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 |

Эколого-биогеохимические особенности промышленных и рекреационных зон г. самары

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

МОРОЗОВА НАТАЛЬЯ АНДРЕЕВНА

ЭКОЛОГО-БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОМЫШЛЕННЫХ И РЕКРЕАЦИОННЫХ ЗОН Г. САМАРЫ

Специальность 03.02.08 – экология (биология)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Тольятти – 2011

Работа выполнена на кафедре экологии и охраны окружающей среды Самарской государственной областной академии (Наяновой)

и на кафедре экологии, ботаники и охраны природы

Самарского государственного университета

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор Прохорова Наталья Владимировна
Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Усманов Искандер Юсуфович доктор биологических наук, доцент Ильина Наталья Анатольевна
Ведущая организация: Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского

Защита диссертации состоится 26 апреля 2011 г. в 1230 часов на заседании диссертационного совета Д 002.251.01 при Институте экологии Волжского бассейна РАН по адресу: 445003, Самарская обл., г. Тольятти, ул. Комзина, 10.

Тел. (8482)489977, тел./факс (8482)489504, E-mail: ievbras2005@mail.ru

C диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института экологии Волжского бассейна РАН, с авторефератом – на сайте ИЭВБ РАН по адресу http://ievbras.ru .

Автореферат разослан «____» марта 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат биологических наук А.Л. Маленев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Техногенная миграция и аккумуляция макро- и микроэлементов изменяет естественные биогеохимические характеристики экосистем и может приводить к деградации почвенного и растительного покрова на обширных территориях, что особенно остро проявляется в урбоэкосистемах. В этой связи особое значение приобретает количественная оценка эколого-биогеохимической трансформации урбосреды, результаты которой необходимы для научно-обоснованной организации экологического мониторинга и разработки адекватных мер по снижению загрязнения ее природных компонентов конкретными поллютантами, в том числе тяжелыми металлами и соединениями азота.

Недостаточная изученность эколого-биогеохимических проблем крупных промышленных городов Самарской области определяет актуальность настоящего исследования.

Цель исследования – сравнительный анализ эколого-биогеохимических особенностей промышленных и рекреационных (парковых) зон г. Самары.

Задачи исследования:

1) провести сравнительный анализ уровней накопления, пространственной и временной динамики содержания тяжелых металлов, нитратных и нитритных форм азота в почвах промышленных и рекреационных зон г. Самары;

2) осуществить оценку микробиологической активности почв разных функциональных зон города на основе изучения бактерий рода азотобактер (Azotobacter Beuerinck, 1901);

3) выявить особенности фитоаккумуляции тяжелых металлов в промышленных и рекреационных зонах г. Самары.

Научная новизна работы. Получены некоторые новые данные о накоплении и динамике содержания тяжелых металлов в почвах и растениях промышленных и рекреационных зон г. Самары. Впервые для Самарской области исследована динамика накопления соединений азота в городских почвах и осуществлена оценка их микробиологической активности в отношении бактерий рода азотобактер в зависимости от функциональной принадлежности городских территорий. Проанализированы возможные связи круговорота тяжелых металлов и азота в городских почвах.

Теоретическое значение. Материалы, изложенные в диссертации, дополняют эколого-биогеохимические аспекты урбоэкологии, вносят определенный вклад в экологическую геохимию и биогеохимию, а также в экологию микроорганизмов. Они расширяют представления об эколого-биогеохимических свойствах городских почв и растений, об особенностях круговорота соединений азота и активности почвенной микробиоты в урбосреде.

Практическое значение. Экспериментальный материал и выводы диссертации могут быть использованы для экологического мониторинга разных функциональных зон города, для разработки программ эколого-биогеохимической реабилитации городских территорий, для экологического обоснования размещения новых промышленных и рекреационных зон г. Самары, а также в учебном процессе в ВУЗах Самарской области.

Связь диссертации с плановыми исследованиями. Диссертационные исследования связаны с планом основных научно-исследовательских работ Самарской государственной областной академии (Наяновой) по теме «Биоэкологические основы устойчивости древесных растений в городских насаждениях». Они также связаны с планом основных научно-исследовательских работ Самарского государственного университета по теме «Проблемы охраны экосистем и биомониторинг в условиях лесостепной и степной зоны» по приоритетному направлению фундаментальных исследований в области биологических наук «Биология популяций, биоценозы, биоразнообразие», включенной в планы работы РАН по программе «Проблемы экологии биологических систем» Головного совета «Охрана окружающей среды» Министерства образования и науки РФ по программе «Фундаментальные проблемы окружающей среды и экологии человека».



Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на 9 научных конференциях: на Молодежной научной конференции Самарского муниципального университета Наяновой «Наука. Творчество» (Самара, 2005), III Международной научно-практической конференции «Урбоэкосистемы: проблемы и перспективы развития» (Ишим, 2008), II Молодежной научной конференции «Актуальные проблемы Волжского бассейна» (Тольятти, 2009), Международной конференции «Экологические проблемы промышленных городов» (Саратов, 2009), Международной научной конференции «Наука, Творчество» (Самара, 2009), Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы региональной экологии в условиях устойчивого развития» (Киров, 2009), IV Международной научно-практической конференции «Тяжелые металлы и радионуклиды в окружающей среде» (Семипалатинск, 2010), Всероссийской заочной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы изучения естественных и антропогенных экосистем Урала и прилегающих регионов» (Стерлитамак, 2010), III Молодежной научной конференции «Актуальные проблемы Волжского бассейна» (Тольятти, 2011).

Публикация результатов исследований. Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 12 печатных работах, из них 3 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ при защите кандидатских диссертаций.

Декларация личного участия автора. Автор лично осуществил всю программу полевых и лабораторных исследований, обработал и проанализировал полученные результаты. Текст диссертационной работы был написан по плану, согласованному с научным руководителем. Доля участия автора в совместных публикациях пропорциональна числу соавторов.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Среднее содержание тяжелых металлов в почвах большинства промышленных и рекреационных зон г. Самары существенно не отличается и не превосходит существующие нормативы.

2. Содержание нитритного и нитратного азота и активность бактерий рода азотобактер (Azotobacter Beuerinck, 1901) в парковых почвах выше, чем в промышленных зонах г. Самары. Численность этих бактерий в почвенном покрове промышленных и рекреационных зон может зависеть от pH, содержания гумуса, нитратных и нитритных форм азота.

3. Клен ясенелистный (Acer negundo L.) адаптирован к экологическим условиям урбосреды, что определяется его высоким жизненным состоянием в промышленных и рекреационных зонах г. Самары, в которых он проявляет сезонную и пространственную динамику металлоаккумуляции. Более высокие концентрации тяжелых металлов характерны для листьев клена из промышленных зон города.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, списка использованных источников, приложений. Диссертация изложена на 170 страницах машинописного текста, включает 8 таблиц, 40 рисунков, 48 приложений. В библиографическом списке представлено 251 наименование, в том числе 37 – на иностранных языках.

ГЛАВА 1. ЭКОЛОГО-БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ

УРБОЭКОСИСТЕМ

(Обзор литературы)

На основе современного литературного материала (Сает, 1982; Ковда, 1985; Кабата-Пендиас, Пендиас, 1989; Горышина, 1991; Камерилова,1996; Сергейчик, 1994,1999; Владимиров, 1999; Демина, 2000; Янин, 2003; Экология города, 2004; Горохов, 2005; Данилова, 2005; Князева, 2005; Уфимцева, Терехина, 2005; Кавеленова, 2006; Бычинский, Вашукевич, 2007; Булгакова, 2008; Коробкин, Передельский, 2008; Ручин и др., 2009; Рыбалко, 2009 и др.) представлен обзор данных об эколого-биогеохимических особенностях урбоэкосистем, в том числе их почвенного и растительного покрова. Рассматриваются источники и механизмы поступления тяжелых металлов в атмосферу, почвы и растительность городов. Обсуждается проблема повышения концентраций доступных форм азота в городских почвах.

ГЛАВА 2. УСЛОВИЯ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Настоящее исследование осуществлено на территории г. Самары, для которой приводятся основные сведения о природных условиях и техногенных источниках тяжелых металлов. Для оценки эколого-биогеохимических особенностей почвенного и растительного покрова различных функциональных зон г. Самары было заложено 8 пробных площадей, расположенных в ее 4-х районах – Самарском, Промышленном, Красноглинском, Кировском. В каждом из них закладывали по две пробных площади: в рекреационной зоне и в санитарно-защитной зоне крупного промышленного предприятия. В 40 км от г. Самары в пределах лесополосы была заложена контрольная пробная площадь 9.

Объектами исследований служили почвы и растения (клен ясенелистный – Acer negundo L.) из промышленных, рекреационных зон г. Самары и контрольного участка.

Отбор образцов почв и растений осуществляли в летние месяцы в 2008-2009 гг. общепринятыми в биогеохимии и почвоведении методами. Подготовку почвенных и растительных образцов к лабораторным исследованиям проводили по общепринятым методикам (Глазовская, 1964; Практикум по агрохимии, 1989; Алексеенко, 1990; Методы исследования…, 1990).





Механический состав почвы определяли «мокрым» методом; содержание гумуса в почве – по методу Тюрина в модификации Никитина; рН почвы –ионометрическим способом; содержание карбонатов – по вскипанию с соляной кислотой (Практикум по почвоведению, 1973); для определения нитратов в почве использовали метод Гранваль-Ляжу; определение нитритов в почве осуществляли с использованием реактива Грисса (Методы исследования…, 1990); численность и активность азотобактера оценивали методом почвенных комочков на безазотистой среде Эшби (Овчинникова, 2009). Жизненное состояние насаждений клена определяли по шкале категорий жизненного состояния деревьев, предложенной В.А. Алексеевым (1989), общую зольность листьев клена выявляли методом сухого озоления в муфельной печи (Практикум по агрохимии, 1989). Количественный анализ валового содержания Zn, Cu, Pb, Cd, Ni, Cr в почве и растительном материале осуществляли в специализированной лаборатории Агрохимслужбы Ульяновской области методом атомно-абсорбционной спектроскопии.

Для оценки накопления тяжелых металлов в исследуемых компонентах использовали следующие эколого-геохимические показатели: коэффициент концентрации (Кк) – отношение концентрации конкретного элемента в почвах изучаемой территории к его фоновому аналогу; коэффициент техногенности (Кт) – отношение концентрации элемента в почве каждой городской пробной площади к его концентрации в почвах контрольного участка; коэффициент биологического поглощения (КБП) – отношение концентрации элемента в золе растения к его концентрации в почве места произрастания.

Все первичные результаты экспериментальных исследований были подвергнуты статистической обработке с использованием общепринятых методов и пакета прикладных программ Excel (Зайцев, 1984; Тюрин, Макаров, 1995; Тофель, 1996).

ГЛАВА 3. динамика основных агрохимических показателей почв РЕКРЕАЦИОННЫХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ

ЗОН Г. САМАРЫ

Характер гранулометрического состава изучаемых почв был связан с особенностями рельефа территории г. Самары. На возвышенных водораздельных пространствах они были легко- и среднесуглинистыми, в понижениях рельефа – песчаными и супесчаными. Установлено заметное совпадение гранулометрического состава почв в промышленных и рекреационных зонах из одного района города. Исключением является пара из Самарского района: парк им. Горького – Мукомольный завод.

Почвы г. Самары характеризовались слабощелочным и щелочным pH со средним показателем 7,5, при этом в 2009 г. они проявили более щелочную реакцию, чем в 2008 г. Почвы контрольного участка весь период наблюдений имели нейтральную реакцию. Наиболее близким к контролю был показатель pH почв на пробной площади 7 (парк Металлургов). По значению рН почвы промышленных зон были более щелочными, чем почвы парковых территорий. В летние месяцы 2008 г. показатель pH наиболее значимо менялся для почв Самарского и Красноглинского районов. В 2009 г. выраженная динамика рН была характерна для почв парка ДК «Искра», Металлургического завода и парка Металлургов.

Карбонаты выявлены во всех анализируемых почвах, но максимальное их содержание характерно для почв завода им. Тарасова и завода «Электрощит». При анализе содержания карбонатов в почвах по отдельным вегетационным периодам была установлена тенденция их большего накопления в 2009 г., связанная, очевидно, с более высокой температурой и меньшим количеством осадков в летние месяцы этого года по сравнению с 2008 г. Исключение составляют почвы парка им. Гагарина и завода «Электрощит». В целом значительных различий в накоплении карбонатов в 2008 и 2009 гг. по всем пробным площадям не выявлено.

Содержание гумуса в исследуемых почвах изменялось в широких пределах (от 0,4 до 5,08%) со средним показателем 2,8 % и не превышало фонового уровня для почв Самарской области (5-7%) (Почвы.., 1985; Матвеев и др., 1997). Наиболее низкое содержание гумуса было характерно для контроля, а наиболее приближенными к региональному фону оказались почвы парка им. Гагарина. В 2009 г. произошло заметное накопление органического углерода в почве большинства пробных площадей, за исключением почв завода им. Тарасова и парка ДК «Искра». В целом содержание гумуса в почвах парков было выше, чем в промышленных зонах, что подтверждает предположения о бедности и общей деградации почв санитарно-защитных зон крупных предприятий г. Самары.

ГЛАВА 4. Тяжелые металлы в почвенном покрове

рекреационных и промышленных зон г. Самары

В период наблюдений содержание всех анализируемых тяжелых металлов в почвах изученных пробных площадей не превышало ОДК и региональные фоновые концентрации (ГН 2.1.7.2042-06; Ровинский и др., 1982; Матвеев и др., 1997; Перельман, Касимов, 1999). Региональный фон был превышен только по содержанию валовых форм Pb, что, очевидно, связано с ежегодным увеличением транспортной нагрузки на всей территории г. Самары.

Общие средние показатели содержания тяжелых металлов в почвах рекреационных и промышленных зон в 2008 и 2009 гг. достоверно не отличались. Была выявлена лишь слабая тенденция возрастания концентраций большинства элементов, кроме Zn, в 2009 г. (табл. 1). Средние показатели содержания металлов в почвах города достоверно не отличались от контроля.

Таблица 1. Среднее содержание тяжелых металлов в почвах промышленных и рекреационных зон г. Самары, мг/кг

Варианты

Zn

Cu

Pb

Cd



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 


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.