Оценка экологического состояния почв города Курска по комплексу биоиндикационных и химических показателей
Автор: Якутина Ю.Ю.
Журнал: Мировая наука @science-j
Рубрика: Естественные и технические науки
Статья в выпуске: 6 (15), 2018 года.
Бесплатный доступ
В рамках оценки экологического состояния почв г. Курска проведены химический и альгологический анализы почв. Установлено разнообразие почвенных водорослей и цианобактерий, содержание тяжелых металлов (свинца, цинка, кадмия) в почве и степень корреляции между ними.
Экологическое состояние, городские почвы, тяжелые металлы, альгоиндикация
Короткий адрес: https://sciup.org/140263716
IDR: 140263716
Текст научной статьи Оценка экологического состояния почв города Курска по комплексу биоиндикационных и химических показателей
В условиях городской среды почвы подвергаются сильному загрязнению техногенного характера. Под постоянным воздействием антропогенной нагрузки почвы претерпевают серьезные изменения их физических и химических свойств, нарушается способность урбаноземов выполнять свои экологические функции, что в совокупности ведет к ухудшению их качества. В связи с этим необходим регулярный мониторинг экологического состояния почв городов.
Существует большое количество разнообразных методик и методов мониторинга качества почв. При этом следует проводить не только химическое исследование почв, но и биоиндикационный анализ для получения более точной картины о состоянии почв.
В ходе изучения почв г. Курска были отобраны почвенные образцы с 4 участков с разным характером антропогенной нагрузки: газон 16 цеха ОАО «Курскрезинотехника», пр. Победы (территория АЗС), ул. Карла-Маркса (дорога с интенсивным движением), ул. Семеновская (участок, загрязненный бытовым мусором). В качестве контроля выступил участок леса около с. Панино, расположенного в 14 км от города.
Измерение содержания валовых форм тяжелых металлов проводилось методом инверсионной вольтамперометрии на анализаторе ТА-4. Подготовка и анализ проб выполнены в соответствии с методиками МУ 31 – 11/05 (Методика выполнения измерений массовых концентраций…).
Таксономический состав почвенных водорослей определяли методом чашечных культур со стеклами обрастания и путем прямого микроскопирования.
Исследование на содержание валовых форм тяжелых металлов показало превышения фонового уровня кадмия, свинца и цинка во всех изучаемых пробах. Концентрация кадмия в почвах города колеблется в пределах 0,32 – 0,94 мг/кг, концентрация цинка – 54,30 – 75,10 мг/кг, при фоновых значения 0,03 мг/кг и 52 мг/кг соответственно. Содержание цинка на всех участках города, кроме ул. Семеновская превышает ПДК в 1,5 – 1,9 раза и колеблется от 30,17 мг/кг до 60 мг/кг.
По результатам химического анализа был рассчитан суммарный показатель загрязнения Zc по формуле:
n
Zc = (Σ Kc) – (n – 1), i=1
где Kc — коэффициент концентрации i-го химического элемента, n – число определяемых ингредиентов.
Согласно получаемым значениям определяется уровень загрязнения почв: при Zc<16 – допустимый, 16
Таблица 1.Содержание тяжелых металлов в почвах г. Курска
|
Место отбора проб |
Валовое содержание тяжелых металлов в почве, мг/кг |
Zc |
||
|
Pb |
Cd |
Zn |
||
|
«Курскрезинотехника» |
58,65±0,03 |
0,41±0,0015 |
75,10±0,12 |
17 |
|
Пр-т Победы |
49,30±0,10 |
0,67±0,0121 |
63,46±0,41 |
25 |
|
Ул. Карла-Маркса |
60,00±1,20 |
0,94±0,0072 |
59,22±1,15 |
34 |
|
Ул. Семеновская |
30,17±0,99 |
0,32±0,0084 |
54,30±0,39 |
12 |
|
Лес (контроль) |
14,60±0,75 |
0,02±0,0172 |
49,40±0,77 |
1 |
|
Фоновое содержание по Курской области, мг / кг* |
16,00 |
0,03 |
52,00 |
|
|
ПДК, мг / кг** |
32,00 |
1,00 |
110,00 |
|
Примечание: * – [Глебова и др., 2012], ** – [ГН 2.1.7.2041–06].
Изучаемые почвы загрязнены в разной степени. Допустимый уровень загрязнения наблюдается только на участке ул. Семеновская и в контрольном варианте. К категории умеренно опасных относятся почвы с территории резинотехнического завода и АЗС. Наиболее загрязненными оказались почвы около дороги с интенсивным движением – ул. Карла-Маркса.
По результатам альгологического анализа в почвах г. Курска было обнаружено 25 родов почвенных водорослей, относящихся к 5 отделам, 11 классам, 14 порядкам и 20 семействам.
В таксономической структуре альгофлоры г. Курска отмечено преобладание одноклеточных зеленых водорослей порядков Chlamydomonadales и Sphaeropleales и цианобактерий порядков Chroococcales, Nostocales и Oscillatoriales . Доля желто-зеленых и диатомовых значительно ниже, что не свойственно для лесостепной зоны и не соответствует данным о составе альгогруппировок серых лесных почв Курской области (таблица 2).
Таблица 2. Разнообразие почвенных водорослей г. Курска
|
Участок |
Отдел |
Всего представителей |
|||
|
Cyanophyta |
Bacillariophyta |
Chlorophyta |
Xanthophyta |
||
|
«Курскрези-нотехника» |
5 |
2 |
2 |
1 |
10 |
|
Пр. Победы |
6 |
3 |
4 |
3 |
16 |
|
Ул. Карла-Маркса |
5 |
2 |
4 |
2 |
13 |
|
Ул. Семеновская |
6 |
3 |
7 |
3 |
20 |
|
Лес (контроль) |
3 |
3 |
10 |
5 |
22 |
|
Общее количество: |
8 |
3 |
9 |
4 |
27 |
Эустигматовые представлены 1 водорослью и встречаются только на участке ул. Семеновская и контрольном варианте.
Корреляционный анализ показал наличие корреляций между разнообразием почвенных водорослей и значениями химического анализа почв (таблица 3).
Таблица 3. Степень корреляции разнообразия почвенных водорослей и содержания тяжелых металлов в почве
|
Показа-тель |
Отдел |
|||
|
Cyanophyta |
Bacillariophyta |
Chlorophyta |
Xanthophyta |
|
|
Pb |
0,93 |
-0,78 |
-0,95 |
-0,91 |
|
Cd |
0,76 |
-0,53 |
-0,63 |
-0,60 |
|
Zn |
0,74 |
-0,64 |
-0,91 |
-0,86 |
|
Zc |
0,80 |
-0,56 |
-0,68 |
-0,65 |
Примечание: Zc – безразмерная величина; Pb, Cd, Zn – мг / кг.
Таким образом, наиболее статистически значимыми факторами, воздействующими на таксономический состав альгофлоры почв г. Курска, являются концентрации свинца и цинка в почве.
Был проведен анализ жизненных форм почвенных водорослей и цианобактерий (таблица 4).
Таблица 4. Экобоморфная структура почвенных водорослей
|
Участок |
Формула экобиоморф |
|
«Курскрезинотехника» |
Ch 3 B 2 C 1 CF 1 P 1 PF 1 amph 1 |
|
Пр-т Победы |
Ch 4 B 3 C 2 H 2 CF 1 P 1 X 1 amph 1 hydr 1 |
|
Ул. Карла-Маркса |
Ch 4 B 2 C 2 H 1 CF 1 P 1 PF 1 amph 1 |
|
Ул. Семеновская |
Ch 5 B 3 C 3 CF 2 X 2 hydr 2 H 1 PF 1 amph 1 |
|
Лес (контроль) |
Ch 8 B 3 C 3 hydr 3 H 2 CF 1 PF 1 X 1 |
|
Общая формула: |
Ch 7 C 4 B 3 H 2 CF 2 X 2 hydr 2 P 1 PF 1 amph 1 |
В экобиоморфной структуре преобладают водоросли-убиквисты, устойчивые к экстремальным условиям среды – представители Ch-формы
Таким образом, содержание тяжелых металлов превышает фоновые показатели, концентрация свинца также превышает ПДК. Уровень загрязнения почв города тяжелыми металлами колеблется от допустимого до опасного. Таксономический состав альгогруппировок характеризуется преобладанием зеленых водорослей и цианобактерий. В спектре жизненных форм почвенных водорослей преобладает Ch-форма.
Список литературы Оценка экологического состояния почв города Курска по комплексу биоиндикационных и химических показателей
- Алексахина Т.И., Штина Э.А. Почвенные водоросли лесных биогеоценозов / М.: Наука, 1984.149 с.
- Глебова И.В., Гридасов Д.С., Тутова О.А. Анализ экологического мониторинга территорий Курской области // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. 2012. № 1 (1). С. 74-78.
- ГН 2.1.7.2041-06. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве. М., 2006. 19 с.
- МУ 31- 11/05 Методика выполнения измерений массовых концентраций цинка, кадмия, свинца, меди, марганца, мышьяка, ртути методом инверсионной вольтамперометрии на анализаторах типа ТА. М., 2005.
