Помощь студентам в учебе
Биологическая активность почв зон техногенной нагрузки на территории г. Нижнекамск
|
ВВЕДЕНИЕ 5
1.1. Влияние техногенных нагрузок в городе Нижнекамск 7
1.2. Состояние почв города Нижнекамск 11
1.3. Биологическая активность и её роль в определении экологического
состояния почв 17
1.3.1. Биотестирование 19
1.3.2. Гранулометрический состав почвы 22
1.3.3. Гигроскопическая влажность 24
1.3.4. Потери при прокаливании почвы 25
1.3.5. Дыхание почвы 25
1.3.6. Активность каталазы 27
1.3.7. Разложение целлюлозы микроорганизмами 29
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 32
2.1. Отбор проб почвы и подготовка к анализу 32
2.2. Методика исследования почв 32
2.3. Биотестирование почв на дафниях 33
2.4. Проведение гранулометрического анализа с помощью анализатора
«Микросайзер-201» 35
2.5. Определение гранулометрического анализа органолептическим
методом 38
2.6. Метод измерения водородного показателя рН 39
2.7. Определение удельной электропроводимости и минерализации 40
2.8. Определение активности каталазы методом Галстяна А.Ш 40
2.9. Определение интенсивности выделения СО2 из почвы по методу
Галстяна А.Ш 42
2.10. Выделение аэробных клетчаткоразрушающих бактерий 43
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЯ 45
3.1. Описание участков отбора проб почв 45
3.2. Результаты биотестирования 48
3.2.1. Биотестирование на фитотоксичность помощью кресс-салата 48
3.2.2. Биотестирование с помощью magna Straus 57
3.3. Гранулометрический состав почв 58
3.3.1. Характеристика морфологических свойств почв 58
3.3.2. Гранулометрический состав по Качинскому Н.А 59
3.4. Характеристика почв по рН, минерализации и УЭП 60
3.5. Гигроскопическая влажность почв 63
3.6. Потери при прокаливании 65
3.7. Определение интенсивности выделения СО2 из почвы 67
3.8. Показатели активности каталазы 69
3.9. Результаты разложения целлюлозы микроорганизмами 71
4. ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ 74
4.1. Основные правила безопасной работы в лаборатории 75
4.2. Основные правила безопасной работы с химическими веществами .. 76
4.3. Основные правила противопожарной безопасности 80
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 82
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ 86
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА 87
ПРИЛОЖЕНИЕ А 93
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 97
1.1. Влияние техногенных нагрузок в городе Нижнекамск 7
1.2. Состояние почв города Нижнекамск 11
1.3. Биологическая активность и её роль в определении экологического
состояния почв 17
1.3.1. Биотестирование 19
1.3.2. Гранулометрический состав почвы 22
1.3.3. Гигроскопическая влажность 24
1.3.4. Потери при прокаливании почвы 25
1.3.5. Дыхание почвы 25
1.3.6. Активность каталазы 27
1.3.7. Разложение целлюлозы микроорганизмами 29
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 32
2.1. Отбор проб почвы и подготовка к анализу 32
2.2. Методика исследования почв 32
2.3. Биотестирование почв на дафниях 33
2.4. Проведение гранулометрического анализа с помощью анализатора
«Микросайзер-201» 35
2.5. Определение гранулометрического анализа органолептическим
методом 38
2.6. Метод измерения водородного показателя рН 39
2.7. Определение удельной электропроводимости и минерализации 40
2.8. Определение активности каталазы методом Галстяна А.Ш 40
2.9. Определение интенсивности выделения СО2 из почвы по методу
Галстяна А.Ш 42
2.10. Выделение аэробных клетчаткоразрушающих бактерий 43
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЯ 45
3.1. Описание участков отбора проб почв 45
3.2. Результаты биотестирования 48
3.2.1. Биотестирование на фитотоксичность помощью кресс-салата 48
3.2.2. Биотестирование с помощью magna Straus 57
3.3. Гранулометрический состав почв 58
3.3.1. Характеристика морфологических свойств почв 58
3.3.2. Гранулометрический состав по Качинскому Н.А 59
3.4. Характеристика почв по рН, минерализации и УЭП 60
3.5. Гигроскопическая влажность почв 63
3.6. Потери при прокаливании 65
3.7. Определение интенсивности выделения СО2 из почвы 67
3.8. Показатели активности каталазы 69
3.9. Результаты разложения целлюлозы микроорганизмами 71
4. ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ 74
4.1. Основные правила безопасной работы в лаборатории 75
4.2. Основные правила безопасной работы с химическими веществами .. 76
4.3. Основные правила противопожарной безопасности 80
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 82
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ 86
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА 87
ПРИЛОЖЕНИЕ А 93
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 97
Почва - это незаменимый элемент земной поверхности, который дает возможность существования, роста и размножения всему живому. Состояние почвы представляет собой результат длительного воздействия разнообразных источников загрязнения.На поверхности суши наряду с естественными сообществами множества разнообразных живых организмов простираются пространства возделанных земель и искусственных ландшафтов, вкраплено огромное число населенных пунктов, сооружений, площадок и дорог с искусственным покрытием, железных дорог и других коммуникаций.
Почва является частью техносферы, и её качество как предмет оборотов промышленности, действия человека влияет на техносферную безопасность, а применение показателей биологической активности представляет собой средство для определения её безопасности. Выбросы в атмосферу от промышленных предприятий и автотранспорта, нарушений технологических требования при добыче, переработке и использовании нефтепродуктов, орошение земель загрязненными водами - все это представляет собой техногенную нагрузку, в результате которой развиваются процессы деградации и загрязнения почвенного покрова, его биологической активности. Поэтому проблема исследования состояния почв зон техногенной нагрузки очень остро, в связи с чем, проведенные исследования представляются особенно актуальными.
Практическая значимость исследования заключается в том, чтобы предложить подход к оценке качества почв в плане создания, разработки программ в развитии населенных пунктов и промышленности строительных объектов. Данные лабораторных экспериментов можно использовать в программах города Нижнекамск при генеральном планировании развития строительства города, при котором не учитывают состояние почвы, их качество, уровень загрязненности, а эти процессы связаны и с озеленением города, и с развитием личного подворья, в том числе коттеджи, которые застраивают вокруг города.
Изучение показателей биологической активности необходимо, ведь именно микробное население почвы, осуществляя преобразование органического материала и формирование гумусового слоя, а также принимая участие в самоочищении почвы, определяет плодородие и экологическое состояние почвы.
Целью данной работы является оценка экологического состояния почв города Нижнекамск, прилегающих к промышленной зоне по показателям биологической активности.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Выяснить роль и проявление биологической активности в экологических функциях почв в условиях техногенной нагрузки.
2. Методически обосновать выбор участков для исследования биологической активности и показатели для их оценки.
3. Статистически обработать результаты лабораторных экспериментов и дать достоверную им интерпретацию.
4. Дать экологическую оценку показателям биологической активности почв с удаленностью от источника загрязнения и по типу используемых земель.
Почва является частью техносферы, и её качество как предмет оборотов промышленности, действия человека влияет на техносферную безопасность, а применение показателей биологической активности представляет собой средство для определения её безопасности. Выбросы в атмосферу от промышленных предприятий и автотранспорта, нарушений технологических требования при добыче, переработке и использовании нефтепродуктов, орошение земель загрязненными водами - все это представляет собой техногенную нагрузку, в результате которой развиваются процессы деградации и загрязнения почвенного покрова, его биологической активности. Поэтому проблема исследования состояния почв зон техногенной нагрузки очень остро, в связи с чем, проведенные исследования представляются особенно актуальными.
Практическая значимость исследования заключается в том, чтобы предложить подход к оценке качества почв в плане создания, разработки программ в развитии населенных пунктов и промышленности строительных объектов. Данные лабораторных экспериментов можно использовать в программах города Нижнекамск при генеральном планировании развития строительства города, при котором не учитывают состояние почвы, их качество, уровень загрязненности, а эти процессы связаны и с озеленением города, и с развитием личного подворья, в том числе коттеджи, которые застраивают вокруг города.
Изучение показателей биологической активности необходимо, ведь именно микробное население почвы, осуществляя преобразование органического материала и формирование гумусового слоя, а также принимая участие в самоочищении почвы, определяет плодородие и экологическое состояние почвы.
Целью данной работы является оценка экологического состояния почв города Нижнекамск, прилегающих к промышленной зоне по показателям биологической активности.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Выяснить роль и проявление биологической активности в экологических функциях почв в условиях техногенной нагрузки.
2. Методически обосновать выбор участков для исследования биологической активности и показатели для их оценки.
3. Статистически обработать результаты лабораторных экспериментов и дать достоверную им интерпретацию.
4. Дать экологическую оценку показателям биологической активности почв с удаленностью от источника загрязнения и по типу используемых земель.
Таким образом, в результате исследования данной темы ВКР можно сделать следующие выводы.
Для исследования были отобраны образцы почв на территории зон техногенной нагрузки города Нижнекамск, а именно рядом с промышленной зоной города. Данные образцы почв были подготовлены для определения токсичности почв, их гранулометрический состав, рН, минерализацию, удельную электропроводность, дыхание почв, активность каталазы, разложение целлюлозы микроорганизмами.
Полученные результаты исследования направлены на то, чтобы предложить подход к оценке качества почв в плане создания, разработки про¬грамм в развитии населенных пунктов и промышленности строительных объектов. Данные лабораторных экспериментов можно использовать в про¬граммах города Нижнекамск при генеральном планировании развития строительства города, при котором не учитывают состояние почвы, их качество, уровень загрязненности, а эти процессы связаны и с озеленением города, и с развитием личного подворья, в том числе коттеджи, которые застраивают во¬круг города.
При проведении биотестирования с помощью кресс-салата определи: количество проросших семян кресс-салата на 10 день луговых земель значительно превышает количество проросших семян на пробах сельскохозяйственного угодья. Во всех пробах имеются погибшие проростки, что говорит об их токсичности с помощью данного вида тест - растения, но, с другой стороны культурные виды растений, которые выращивают на данных площадях, произрастают в экологически неблагоприятных условиях и продукты, получаемые из них соответственно являются экологически
Изучив виды почв органолептическим методом, определили: гранулометрический состав почв различен, по видам почв преобладает тяжелый суглинок. В пробах земель сельскохозяйственного угодья преобладают тонкие и редкие корни, велика вероятность того, что обильно поливают пестицидами.
По классификации Качинского Н.А. почва пробных площадей 1А, 2А, 1Б, 2Б - это суглинок средний, а почва пробной площади ЗА и 3Б - суглинок тяжёлый. Агрономически более ценным считается легкий и средний суглинок. В точках ЗА и ЗБ почва - суглинок тяжелый. Учитывая, что почвы пахотные по сравнению с луговыми имеют значительно менее прочную структуру, то утяжеление гранулометрического состава ухудшают условия прорастания растений.
По результатам измерений рН почва во всех пробных площадях -от слабощелочной ближе к промышленным предприятиям до слабокислой с удалением от них. Можно предположить, что с увеличением расстояния в пределах исследуемой зоны может быть связано с оседанием на некотором удалении от предприятий выбросов серы и их оксидов, которые, смешиваясь с почвенной влагой, немного подкисляют верхние почвенные слои.
Показатели рН луговых пробных площадей несколько выше, чем значения рН пробной площади земель сельскохозяйственных угодий. Значения рН проб 1А, 2А, ЗА близки оптимальному значению 6,5, благоприятствующих развитию полезных почвенных микроорганизмов, обогащающих почву азотом. С другой стороны луговые почвы оказались более стойкими к подкисляющему влиянию промышленных поллютантов.
Значения минерализации и УЭП луговых пробных площадей меньше, чем показатели пахотных пробных площадей, что можно предположительно объяснить это тем, что на пахотных землях происходит более быстрое вымывание.
Процент содержания гигроскопической влаги выше в пробах луговых почв по сравнению с почвами с участков земель сельскохозяйственных угодий, что можно объяснить большим содержанием органического вещества в луговых почвах.
Потери при прокаливании проб с луговых площадей оказались больше, чем с пахотных площадей. Тем самым можно сказать, что в луговых пробах количество органических веществ выше, что благоприятно на структуру почв, водоудерживающую способность, адсорбционные и буферные свойства.
Анализ данных дыхания луговых почв выявил, что ближе к промзоне она подавлена, но при этом лучшими оказались данные проб почв с лугов по сравнению с почвами с участков земель сельскохозяйственных угодий, где биологическая активность существенно подавлена как антропогенных действием применяемых агротехнологий, так и слабой устойчивостью к влиянию промышленных предприятий.
В результате анализа каталазной активности определили: пробы почв относятся к средней активности каталазы, кроме пробной площади 3А, которая относится к высокой активности каталазы. Данное явление можно объяснить тем, что участок пробы 3А расположен дальше, чем остальные пробные площади, и не является землей сельскохозяйственных угодий, которые могут подвергаться антропогенным нагрузкам с использованием пестицидов.
Анализ данных каталазной активности по сравниваемым пробным площадям выявил, что ближе к промзоне она подавлена, но при этом лучшими оказались данные проб почв с лугов по сравнению с почвами с участков земель сельскохозяйственных угодий и возможно это связано с негативным влиянием на почвы ядохимикатов.
В ходе исследованиям целлюлозоразрушающую активность выявили: сильное торможение активности наблюдается на пробах почв 1А и 1Б, которые наиболее близко расположены к промышленной зоне.
Техногенная нагрузка отрицательно влияет на биологическую активность почв, но по разным показателям это влияние в зависимости от расстояния различается, что может быть объяснено различием реакции отдельных параметров биологической активности на отдельные компоненты загрязнителей и их интенсивностью воздействия на разном удалении от источника загрязнения.
Для исследования были отобраны образцы почв на территории зон техногенной нагрузки города Нижнекамск, а именно рядом с промышленной зоной города. Данные образцы почв были подготовлены для определения токсичности почв, их гранулометрический состав, рН, минерализацию, удельную электропроводность, дыхание почв, активность каталазы, разложение целлюлозы микроорганизмами.
Полученные результаты исследования направлены на то, чтобы предложить подход к оценке качества почв в плане создания, разработки про¬грамм в развитии населенных пунктов и промышленности строительных объектов. Данные лабораторных экспериментов можно использовать в про¬граммах города Нижнекамск при генеральном планировании развития строительства города, при котором не учитывают состояние почвы, их качество, уровень загрязненности, а эти процессы связаны и с озеленением города, и с развитием личного подворья, в том числе коттеджи, которые застраивают во¬круг города.
При проведении биотестирования с помощью кресс-салата определи: количество проросших семян кресс-салата на 10 день луговых земель значительно превышает количество проросших семян на пробах сельскохозяйственного угодья. Во всех пробах имеются погибшие проростки, что говорит об их токсичности с помощью данного вида тест - растения, но, с другой стороны культурные виды растений, которые выращивают на данных площадях, произрастают в экологически неблагоприятных условиях и продукты, получаемые из них соответственно являются экологически
Изучив виды почв органолептическим методом, определили: гранулометрический состав почв различен, по видам почв преобладает тяжелый суглинок. В пробах земель сельскохозяйственного угодья преобладают тонкие и редкие корни, велика вероятность того, что обильно поливают пестицидами.
По классификации Качинского Н.А. почва пробных площадей 1А, 2А, 1Б, 2Б - это суглинок средний, а почва пробной площади ЗА и 3Б - суглинок тяжёлый. Агрономически более ценным считается легкий и средний суглинок. В точках ЗА и ЗБ почва - суглинок тяжелый. Учитывая, что почвы пахотные по сравнению с луговыми имеют значительно менее прочную структуру, то утяжеление гранулометрического состава ухудшают условия прорастания растений.
По результатам измерений рН почва во всех пробных площадях -от слабощелочной ближе к промышленным предприятиям до слабокислой с удалением от них. Можно предположить, что с увеличением расстояния в пределах исследуемой зоны может быть связано с оседанием на некотором удалении от предприятий выбросов серы и их оксидов, которые, смешиваясь с почвенной влагой, немного подкисляют верхние почвенные слои.
Показатели рН луговых пробных площадей несколько выше, чем значения рН пробной площади земель сельскохозяйственных угодий. Значения рН проб 1А, 2А, ЗА близки оптимальному значению 6,5, благоприятствующих развитию полезных почвенных микроорганизмов, обогащающих почву азотом. С другой стороны луговые почвы оказались более стойкими к подкисляющему влиянию промышленных поллютантов.
Значения минерализации и УЭП луговых пробных площадей меньше, чем показатели пахотных пробных площадей, что можно предположительно объяснить это тем, что на пахотных землях происходит более быстрое вымывание.
Процент содержания гигроскопической влаги выше в пробах луговых почв по сравнению с почвами с участков земель сельскохозяйственных угодий, что можно объяснить большим содержанием органического вещества в луговых почвах.
Потери при прокаливании проб с луговых площадей оказались больше, чем с пахотных площадей. Тем самым можно сказать, что в луговых пробах количество органических веществ выше, что благоприятно на структуру почв, водоудерживающую способность, адсорбционные и буферные свойства.
Анализ данных дыхания луговых почв выявил, что ближе к промзоне она подавлена, но при этом лучшими оказались данные проб почв с лугов по сравнению с почвами с участков земель сельскохозяйственных угодий, где биологическая активность существенно подавлена как антропогенных действием применяемых агротехнологий, так и слабой устойчивостью к влиянию промышленных предприятий.
В результате анализа каталазной активности определили: пробы почв относятся к средней активности каталазы, кроме пробной площади 3А, которая относится к высокой активности каталазы. Данное явление можно объяснить тем, что участок пробы 3А расположен дальше, чем остальные пробные площади, и не является землей сельскохозяйственных угодий, которые могут подвергаться антропогенным нагрузкам с использованием пестицидов.
Анализ данных каталазной активности по сравниваемым пробным площадям выявил, что ближе к промзоне она подавлена, но при этом лучшими оказались данные проб почв с лугов по сравнению с почвами с участков земель сельскохозяйственных угодий и возможно это связано с негативным влиянием на почвы ядохимикатов.
В ходе исследованиям целлюлозоразрушающую активность выявили: сильное торможение активности наблюдается на пробах почв 1А и 1Б, которые наиболее близко расположены к промышленной зоне.
Техногенная нагрузка отрицательно влияет на биологическую активность почв, но по разным показателям это влияние в зависимости от расстояния различается, что может быть объяснено различием реакции отдельных параметров биологической активности на отдельные компоненты загрязнителей и их интенсивностью воздействия на разном удалении от источника загрязнения.