Введение
Почва – верхний плодородный слой земли, который, по мнению специалистов-экологов, является объективным индикатором техногенного загрязнения окружающей среды.
Состояние почвы – один из важнейших показателей для поддержания экологически чистой территории, как в мегаполисах, так и в сельской местности.Почва должна создавать все необходимые условия для ее обитателей, выполнять функцию абсорбции и консервирования загрязняющих веществ, блокировать загрязнение воздуха и грунтовых вод, и при этом не угрожать здоровью и жизни населения.
В поселке, где я проживаю, основным промышленным предприятием является ЗАО «Невьянский цементник». В государственном докладе «О состоянии и об охране окружающей среды Свердловской области» это предприятие входит в число предприятий – основных вкладчиков в загрязнение атмосферного воздуха Свердловской области. Его показатель суммарной атмосферной нагрузки превышает допустимый уровень комплексного загрязнения атмосферы, а ежегодные выбросы в атмосферу составляют 5,3 тыс. т. что, в конечном счете, не может не влиять на состояние окружающей среды [8].
Пылевые выбросы цементного завода оседают на близлежащие окрестности, в том числе на территории социально значимых объектов, к которым относятся три детских дошкольных учреждения, школа и больница поселка.
Оценка экологического состояния территории обязательно проводится перед началом строительства любого объекта. Наши социально значимые объекты были построены более сорока лет назад, и в течение этого времени их территории не обследовались. Как повлияли пылевые выбросы завода на экологическое состояние их территорий? Этот и другие вопросы определили тему моего исследования. Считаю, что данные, полученные в ходе работы, будут интересны жителям поселка, которые являются их активными пользователями.
Гипотеза: выбросы цементного завода изменили состав и свойство почвы, увеличив ее фитотоксичность на территории социально значимых объектов поселка.
Объектом данного исследования стали почвенные образцы, взятые на территории детских садов, школы больницы, а предметом физико-химический состав и фитотоксичность почвы.
Цель работы: проведение оценки экологического состояния территории социально значимых объектов п. Цементного на основе почвенных анализов и биотестирования.
Для достижения поставленной цели, необходимо было решить следующие задачи:
Изучить литературу по проблеме исследования.
Отобрать почвенные образцы и провести их физико-химический и фитотоксический анализы.
Оценить экологическое состояние социально значимых объектов.
Методы исследования: аналитический, лабораторный, биотестирование, статистический.
Глава 1. Обзор литературы по проблеме исследования.
Экологическая оценка состояния окружающей среды.
Экологические оценки формируются в ходе «экологической диагностики». Экологическая диагностика – выявление и изучение признаков, характеризующих ожидаемое состояние окружающей среды, экосистем и ландшафтов, а также разработка методов и средств обнаружения, предупреждения и ликвидации негативных экологических процессов и явлений; ее можно рассматривать как процедуру формирования информационной базы для экологической оценки территории.
Экологическая оценка территории включает: установление природно-ландшафтной дифференциации; определение состояния ландшафтов и их компонентов; установление антропогенных воздействий на ландшафт; выяснение потенциальных возможностей ландшафтов противостоять антропогенным нагрузкам; определение экологических ситуаций и оценку степени их остроты; разработку рекомендаций по улучшению экологической обстановки.
Почва, как объект оценки экологического состояния.
Почва обладает способностью поглощать и удерживать в себе разные загрязняющие вещества, связывая их химическим и физическим путем, тем самым почва служит своеобразным фильтром, предотвращающим поступление вредных соединений в природные воды, растения и далее по пищевым цепям в животные организмы и человека. Однако возможности почвы в этом отношении небезграничные, а уровень техногенного прессинга все возрастает, поэтому необходимо отслеживать экологическое состояние почвы, чтобы вовремя предотвратить случаи ее опасного загрязнения.
Оценка экологического состояния почв - это определение соответствия состояния почв ее экологической норме.
1.3 Краткая характеристика методов оценки экологического состояния почвы.
Оценка экологического состояния почвы осуществляется с помощью комплекса методов: физических, химических и биологических.
Химический метод позволяет установить химический состав почвы. Определить общее содержание многих элементов возможно с помощью элементарного анализа.
Другим важным компонентом химического метода является анализ водной вытяжки, особенно значимый при исследовании засоленных почв. Результат данного исследования показывает содержание водорастворимых веществ: сульфатов, хлоридов и карбонатов кальция, магния, натрия и других элементов. Также химический метод позволяет определить поглотительную способность почвы. С его помощью выявляют обеспеченность грунта питательными веществами: определяют количество усваиваемых растениями соединений азота, калия, фосфора и т.д.
Результаты данного исследования помогают определить потребность почвы в удобрениях. Также химический метод включает в себя изучение состава органических веществ почвы, форм соединений основных почвенных компонентов, в том числе микроэлементов.
Физический метод позволяет оценить физические свойства почвы. Их разделяются на основные и функциональные свойства.
К основным физическим свойствам почвы относятся ее объемный вес, удельный вес, пористость и др.
Биологические методы.
К биологическим методам относятся биоиндикация и биотестирование.
Биоиндикация - это метод обнаружения и оценки воздействия абиотических и биотических факторов на живые организмы при помощи биологических систем.
В качестве биоиндикаторов выступают отдельные таксоны, экологические группировки, физиологически сходные организмы, размерные группы. Отклонение индикаторной биотической характеристики от некоторой заданной нормы свидетельствует о превышении уровней допустимого воздействия абиотических факторов.
Биотестирование – метод, позволяющий установить токсичность среды с помощью тест-объектов, сигнализирующих об опасности независимо от того, какие вещества и в каком сочетании вызывают изменения жизненно важных функций у тест-объектов, например, для определения фитотоксичности почвы
Фитотоксичность почвы – это свойство почвы подавлять рост и развитие высших растений. Необходимость определения этого показателя возникает при мониторинге химически загрязненных почв. Начало проявления фитотоксичности коррелирует с ПДК. Уменьшение числа проростков в загрязненной почве, по сравнению с контролем более чем в несколько раз, свидетельствует о значительной деградации почв и снижении ее продуктивности, потере способности почвы к самоочищению.
Глава 2. Материалы и методики исследования.
2.1. Географическое положение и климатические условия поселка Цементный.
Поселок Цементный является частью территории муниципального образования Невьянский городской округ Свердловской области. Его координаты 57028/ северной широты, 60010/ восточной долготы. Расположен на восточных предгорьях Среднего Урала, к западу от районного центра - город Невьянск. Рельеф местности слабо всхолмленный. Высоты над уровнем моря не превышают 300 метров. Почвы среднесуглинистые дерново-подзолистые.
Климат – умеренно-континентальный, с холодной зимой и теплым летом. Уральские горы, несмотря на их незначительную высоту, преграждают путь массам воздуха, поступающим с запада, из северной части России. Самый холодный месяц – январь со средней температурой от −30 до – 35 °C. Самый теплый месяц – июль, его среднесуточная средняя температура +29 °C. Среднегодовая температура 1,9 °C. Относительная влажность воздуха – 69,9 %. Средняя скорость ветра – 3,3 м/с. Сумма положительных температур за вегетационный период 1650 °C. Высота снежного покрова – 60 см [9].
2.2. Рабочий план исследования.
1 этап – подготовительный (01.08 – 15.08.2019): разработка программы исследования;
2 этап – информационный (16.08 – 01.09.2019): сбор и обработка теоретических материалов по проблеме исследования, подбор методик исследования почвы; оформление теоретической и методической части работы (главы 1 и 2);
3 этап – исследовательский (02-30.09.2019): взятие проб почвы на территории социально значимых объектов поселка Цементный и их анализ;
4 этап – аналитический (01.10 – 31.10.2019): анализ и обобщение полученных результатов, оформление результатов исследования.
2.3. Характеристика объектов исследования.
Объектом данного исследования являлись почвенные образцы, взятые на территории детских садов «Родничок», «Малышок», «Березка», общеобразовательной школы п. Цементный и участковой больницы поселка. В качестве контроля выступил образец почвы, взятый в охранной зоне Висимского заповедника. Расположение точек отбора проб на территории поселка Цементного показано на рисунке 1.
Рисунок 1. Схема расположения исследуемых территорий в п. Цементном и точек отбора проб: №1 – территория школы; №2 – территория больницы; №3 – МАДОУ ДС «Родничок»; №4 – МАДОУ ДС «Малышок»; №5 – МАДОУ ДС «Березка»
Образец почвы, взятый на территории охранной зоны Висимского заповедника, является контрольным (точка №6).
2.4. Методы и методики, использованные в работе, их краткое описание.
В ходе исследования определялись механический состав почвы, ее физико-химические свойства и фитотоксичность.
2.4.1. Краткое описание методов исследования.
1) Метод «конверта» для отбора почвенных проб по Карпову Ю.А [4].
Для химического анализа почвы были взяты шесть почвенных образцов, каждый из которых состоял из 5 точечных проб, взятых с глубины 0-20 см (метод конверта). Вес общей пробы составил 1,5 кг.
Время отбора – 5-8 сентября 2019 года. Затем почву измельчили, удалили корни, просеяли через сито с диаметром отверстий 1 мм, сократив вес образца до 500 грамм (метод квартования), высушили до воздушно-сухого состояния.
2) Методика для определения механического состава почвы «мокрым способом» по Качинскому Н.А. [3].
Определение механического состава почвы «мокрым» методом: образец растертой почвы увлажняют и перемешивают до тестообразного состояния, при котором почва обладает наибольшей пластичностью. Из подготовленной почвы на ладони скатывают шарик и пробуют раскатать его в шнур толщиной около 3 мм, а затем свернуть в кольцо диаметром 2-3 см. В зависимости от механического состава почвы или породы показатели «мокрого» метода будут различны.
- Определение объемного веса почвы может проводиться на образцах с ненарушенной структурой и с нарушенной структурой почвы. Объемным весом почвы называется вес в граммах единицы объема абсолютно сухой почвы с ненарушенным строением. Выражается объемный вес в граммах на 1 см3.
В образцах с нарушенной структурой объемный вес (Д) можно определить с некоторой погрешностью. Для этого взвешивают сушильный стаканчик (С), наполняют его почвой. Почву слегка уплотняют путем постукивания стаканчика о ладонь, взвешивают. Вес сухой почвы (В-С) делится на объем цилиндра (V).
Д=В-С
V
- Определение скважности почвы. Скважностью, или порозностью, называют суммарный объем всех пор и пустот между твердыми частицами в единице объема, выраженный в процентах от общего объема почвы, взятой без нарушения ее естественного сложения. Общая порозность (скважность) вычисляется через величину объемного веса (Д) и удельного веса (d) по формуле
Р=100 х (1- Д/d).
3) Методики для определения химического состава почвы взяты из руководства к почвенным анализам Муравьева А.Г. [6].
Химический анализ почвы проводился на определение кислотности, наличие фосфатов, нитратов, сульфатов, хлоридов, хрома, меди, никеля двумя методами: колориметрическим и титрованием.
Определение кислотности почвы (рН) проводилось колориметрическим методом. Для этого в колбу помещают 2 мг почвы, добавляют 10 мл дистиллированной воды, хорошо встряхивают и дают отстояться осадку. Затем, в надосадочную жидкость вносят полоску индикаторной бумаги, сравнивают ее цвет с цветной таблицей, делают вывод о величине рН почвы.
Метод определения нитрат-ионов является колориметрическим и основан на предварительном восстановлении нитрат-ионов до нитрит-ионов с последующим образованием азоткрасителя в результате реакции нитрит-иона с реактивом Грисса. Концентрация нитрит-ионов в пробе определяется методом визуального сравнения окраски пробы с контрольной шкалой образцов окраски.
Метод определения фосфат-ионов является колориметрическим. Он основан на реакции взаимодействии фосфат-ионов в кислой среде с молибдатом аммония и образованием фосфорно-молибденовой гетерополикислоты.
НРО42- + 3NH4- + 12 МоО42- + 23Н+ = (NH4-)3[РМо12О40] +12 Н2О
Метод определения хлорид-иона (Cl-) основан на реакции взаимодействия хлорид-ионов с ионами серебра с образованием нерастворимого осадка хлорида серебра. В качестве индикатора используется хромат калия, который реагирует с избытком азотнокислого серебра, при этом желтая окраска раствора переходит в оранжево-желтую. Титрование выполняется в пределах рН 5,0. Расчет концентрации хлорид-ионов (Схл, мг/л).
Схл = (VAgNО3 х Н х 35,5 х 1000)/VA = VAgNО3/ VA, где
VAgNО3 – объем раствора азотнокислого серебра, израсходованный
на титрование, мл;
Н – концентрация раствора азотнокислого серебра, 0,05 моль/л;
VA – объем воды, взятой на анализ, мл; 35,5 – эквивалентная масса хлора;
1000 – коэффициент пересчета единиц измерений из г/л в мг/л.
Определение содержания катионов меди (Cu2+), никеля (Ni2+) и хрома (Cr3+) в водных средах проводилось с помощью тест-систем «Медь», «Никель», «Хром». Индикаторную полоску опускают в анализируемую почвенную вытяжку на 5-10 с. и, сравнивают через 3 минуты окраску участка с образцами на контрольной шкале.
4)Методика для определения фитотоксичности почвы из методического пособия Ашихминой Т.Я. [1].
Для ее определения использовался метод биотестирования. В основе метода лежит способность растений реагировать на состав загрязненной почвы отклонением в росте и развитии своих органов в сравнении с контрольной группой, выросшей на незагрязненной почве.
Сначала партию семян проверяют на всхожесть. Их проращивают в чашках Петри, с фильтровальной, увлажненной до полного насыщения, дистиллированной водой при температуре 20–25°С. Нормой считается прорастание 90–95% семян в течение 3–4 суток. Процент проросших семян, от числа посеянных, называется всхожестью.
Снижение длины стеблей и корней проростков в опытном варианте по сравнению с контрольным на 10 - 30 % говорит о слабой фитотоксичности почвы. Разница от 30 до 50 % указывает на среднюю степень фитотоксичности почвы, а выше 50 % - свидетельствует о высокой (недопустимой) степени фитотоксичности почвы.
Для получения сопоставимых результатов по итогам тестирования рассчитывается индекс токсичности оцениваемого фактора (всхожести семян, длины стеблей, корней и др.) для каждой тест-культуры:
ИТФ = ТФо / ТФк, где
ТФо – среднее значение показателя в опыте;
ТФк – среднее значение этого же регистрируемого показателя в контроле [7].
Для определения класса токсичности исследуемых почв используют шкалу токсичности (табл. 1).
Таблица 1 - Шкала токсичности почв
Величина ИТФ |
Класс токсичности |
> 1,10 |
VI (стимуляция) |
0,91 – 1,10 |
V - норма |
0,71 – 0,90 |
IV – низкая токсичность |
0,50 – 0,70 |
III – средняя токсичность |
< 0,50 |
II – высокая токсичность |
Среда не пригодна для жизни тест-объекта |
I – сверхвысокая токсичность, вызывающая гибель тест-объекта |
Глава 3. Результаты исследований и их обсуждение
3.1. Результаты почвенных анализов
3.1.1. Механический состав почвы
Проведенный анализ почвы на механический состав показал, что почвы в образцах № 1, 6 – среднесуглинистые, а в образцах № 2, 3, 4, 5 – легкосуглинистые (табл. 2). Легкий механический состав на четырех участках можно объяснить тем, что растительный покров сформировался на искусственно созданной почве, с большой примесью песка, который использовался при строительстве и благоустройстве территории больницы и детских садов.
Таблица 2 - Диагностика механического состава почвы социально значимых объектов
№ образца |
Диагностические признаки |
Название почвы по механическому составу |
|||
скатывание шнура |
образование шнура |
деформация шнура |
|||
№1 Школа |
скатывается шнур |
сплошной шнур |
Кольцо с трещинами и переломами |
Средний суглинок |
|
№2 Больница |
скатывается шнур |
сплошной шнур |
распадается |
Легкий суглинок |
|
№3 д.с. «Родничок» |
скатывается шнур |
сплошной шнур |
распадается |
Легкий суглинок |
|
№4 д.с. «Малышок» |
скатывается шнур |
сплошной шнур |
распадается |
Легкий суглинок |
|
№5 д.с. «Березка» |
скатывается шнур |
сплошной шнур |
распадается |
Легкий суглинок |
|
№6 ОЗ Висимского заповедника (к) |
скатывается шнур |
сплошной шнур |
Кольцо с трещинами и переломами |
Средний суглинок |
3.1.2. Физические свойства почвы.
В ходе почвенного анализа определялись такие физические свойства почвы как ее объемный вес и порозность (пористость).
Расчет объемного веса (табл. 3) показал, что почвы на исследуемых территориях имеют плотность в пределах 1,02 – 1,05 г/см3, что характерно для суглинистых почв, плотность которых находится в диапазоне 1,0-1,3 г/см3 (по Бондареву).
Проведенный анализ образцов почвы на порозность показал (табл. 4), что этот показатель находится в пределах от 53,3 – 66,7%, т.е. исследуемые почвы обладают достаточной воздухоемкостью.
Таблица 3 - Объемный вес почвы исследуемых территорий п. Цементный в 2019 г.
Показатели |
Образцы исследуемых территорий |
ОЗ Висимского заповедника (к) |
||||
№ 1 |
№ 2 |
№ 3 |
№ 4 |
№ 5 |
№6 |
|
Объем сосуда, см3 |
14,2 |
14,2 |
14,2 |
14,2 |
14,2 |
14,2 |
Масса сосуда, г |
11,35 |
11,35 |
11,35 |
11,35 |
11,35 |
11,35 |
Масса сосуда + почва, г. |
24,05 |
24,8 |
22,45 |
24,2 |
26,15 |
26,05 |
Масса сухой почвы, г |
14,9 |
14,65 |
14,45 |
14,6 |
14,8 |
14,9 |
Объемный вес почвы |
1,05 |
1,03 |
1,02 |
1,03 |
1,04 |
1,05 |
Таблица 4 - Порозность почвы исследуемых территорий п. Цементный в 2019 г.
Образцы почвы |
Объем воды |
Объем почвы |
Общий объем |
Порозность, % |
№1 |
15 |
15 |
21 |
60 |
№2 |
15 |
15 |
21 |
60 |
№3 |
15 |
15 |
20 |
66,7 |
№4 |
15 |
15 |
22 |
53,3 |
№5 |
15 |
15 |
22 |
53,3 |
№6 (к) |
15 |
15 |
21 |
60 |
Химический состав почвы
Анализ почвенных образцов проводился с помощью тест-комплектов и тест-систем ЗАО «Крисмас+». Данные анализа, приведенные в таблице 5, свидетельствуют, что реакция почвенной вытяжки на всех участках находится в пределах 6,0-7,0 и не превышает предельно допустимую концентрацию.
Нитраты, как и фосфаты, являются жизненно важными веществами минерального питания растений. При их недостатке задерживается рост их листового аппарата и корневой системы.
Таблица 5 - Содержание химических веществ в почвах исследуемых территорий
Химические вещества |
Образцы почвы исследуемых территорий |
ПДК (ОДК) |
Вывод |
|||||
№1 |
№2 |
№3 |
№4 |
№5 |
№6 контроль |
|||
рН |
7 |
7 |
7 |
7 |
7 |
7,5 |
6-9 |
Не прев. |
NO3-(мг/кг) |
15 |
5 |
5 |
5 |
15 |
25 |
130 |
Не прев. |
SO42- (мг/кг) |
153,6 |
153,6 |
157, 4 |
161,3 |
192 |
38,4 |
160 |
Прев. |
PO43- (мг/кг) |
0,5 |
0,5 |
3,5 |
1 |
0,5 |
0,5 |
200 |
Не прев. |
Ni2+(мг/кг) |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
4 |
Отсут. |
Cu2+(мг/кг) |
5 |
10 |
5 |
5 |
10 |
5 |
3 |
Прев. |
Cr3+ (мг/кг) |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
6 |
Отсут. |
Хлориды |
177,5 |
142 |
213 |
213 |
142 |
35,5 |
360 |
Не прев. |
* ГН 2.1.7.2041-06 Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве [10].
Максимальная концентрация сульфат-ионов, превышающая ПДК, обнаружена в образце почвы №5, взятой с территории детского сада «Березка», где этот показатель составил 192 мг/кг и незначительное превышение ПДК отмечено в образце №4 (ДС «Малышок») – 161,3 мг/кг. Минимальная концентрация сульфатов выявлена в почве, взятой на территории охранной зоны заповедника, - 38,4 мг/кг, что существенно ниже ПДК.
Основной вклад в загрязнение почвы сульфатами вносят оксиды серы, выбрасываемые в атмосферу промышленными предприятиями и автотранспортом. Одной из причин высокого содержания сульфат-ионов в почве поселка, скорее всего, являются выбросы в атмосферу цементного завода, т.к. в состав пылевых выбросов предприятий данного типа входят сульфаты [5]. Другим, предполагаемым источником загрязнения почв поселка сульфатами, может служить Филиал «Производство полиметаллов» АО «Уралэлектромедь», Кировградского ГО, расположенный в 8 километрах на юго-запад от поселка Цементного, т.е. в направлении господствующих ветров. В 2018 году его выбросы составили 24,6 тыс. т или 15,5 % от суммарного выброса по Горнозаводскому округу [8].
Во всех взятых пробах, кроме территории заповедника, отмечено превышение ПДК по меди в 1,67-3,33 раза, что, вероятно, связанно с повышенным содержанием в почве медьсодержащих минералов (малахит, медный колчедан и др.). Кировградский медеплавильный комбинат АО «Уралэлектромедь» работает на собственном сырье, добывая медную руду шахтным способом в окрестностях города.
Хром и никель в почвенных образцах отсутствуют.
3.1.4. Фитотоксичность почвы.
В лабораторных условиях исследовалась фитотоксичность почв по отношению к двум индикаторным тест-культурам разных систематических групп: представителю семейства капустные (Brassicaceae) – кресс-салату (Lepidium sativum, L) сорта Данский и представителю семейства мятликовых (Poаceae) – ржи посевной (Secаle cereаle, L) сорта Исеть.
Предварительная проверка семян кресс-салата и ржи показала их 100% всхожесть. Для проведения опыта брали по 20 семян кресс-салата и по 20 семян ржи на повторность и помещали в пластиковые контейнеры для рассады на фильтровальную бумагу, увлажненную почвенной вытяжкой с определенного участка. Всего в опыте было 6 вариантов, повторность опыта – четырехкратная, т.е. по каждому участку замеры проводили по 80 проросткам на четвертый день проращивания. Замеры проводили корневой и стеблевой части растений.
Результаты измерения показали, что наименьшая длина стеблей и корней у кресс-салата отмечена в варианте №4 – детский сад «Малышок» (14,33; 36,19) и в варианте №5 – детский сад «Березка» (13,75; 34,36) (рис. 2). Статистическая обработка данных при 5% уровне значимости подтверждает существенность различий в размерах органов растений 4 и 5 вариантов в сравнении с контролем.
Проростки ржи также замедлили развитие во всех вариантах, но статистически существенные различия с контролем выявлены только в варианте №5 – детский сад «Березка». Длина стебля и корня в этом варианте минимальны -19,10 и 19,33 см соответственно (рис. 3).
Рисунок 2. Средняя длина стебля и корня кресс-салата на исследуемых участках.
Рисунок 3. Средняя длина стебля и корня ржи посевной на исследуемых участках.
Результаты проведённого исследования показывают, что почвы, всех пяти исследуемых территорий п. Цементного по отношению к кресс-салату и ржи посевной являются слаботоксичными, и относятся к IV классу фитотоксичности. (табл. 6 и 7).
Таблица 6 - Степень фитотоксичности почвы исследуемых объектов по кресс-салату.
вариант |
Участок |
Ср. длина стебля (мм) (X̅) |
ИТФ X̅/ X̅к |
Класс почвы |
Степень фитотоксичности |
Ср. длина корня (мм) (X̅) |
ИТФ X̅/ X̅к |
Класс почвы |
Степень фитотоксичности |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
1 |
Школа |
14,67±0,81 |
0,82 |
IV |
низкая |
38,80 ± 2,17 |
0,89 |
IV |
низкая |
2 |
Больница |
14,58±0,79 |
0,82 |
IV |
низкая |
38,92 ± 2.01 |
0, 89 |
IV |
низкая |
3 |
Родничок |
14,80±1,23 |
0.83 |
IV |
низкая |
38,67 ± 1,96 |
0,88 |
IV |
низкая |
4 |
Малышок |
14,33±0,62 |
0,80 |
IV |
низкая |
36,19 ± 2,24 |
0,83 |
IV |
низкая |
5 |
Березка |
13,75±0,86 |
0,77 |
IV |
низкая |
34,36 ± 1,55 |
0,79 |
IV |
низкая |
6 |
(контр.) заповедник |
17,87±1,50 |
43,58 ± 1,85 |
Статистическая обработка результатов показала, что при использовании в качестве тест-объекта кресс-салата tфакт превышает t0,05 только в вариантах 4 и 5 (табл. 8) и по развитию стеблей, и по развитию корней растений, а при использовании в качестве тест-объекта ржи посевной tфакт превышает t0,05 по развитию стеблей и корней только в варианте 5 (табл. 9). Это может говорить о том, что кресс-салат является более чувствительным растением к загрязненности почвы, чем рожь посевная.
Таблица 7 - Степень фитотоксичности почвы исследуемых объектов по ржи посевной.
вариант |
Участок |
Ср. длина стебля (мм) (X̅) |
ИТФ X̅/X̅к |
Класс почвы |
Степень фитотоксичности |
Ср. длина корня (мм) (X̅) |
ИТФ X̅/X̅к |
Класс почвы |
Степень фитотоксичности |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
6 |
7 |
5 |
8 |
1 |
Школа |
21,52±1,33 |
0,85 |
IV |
низкая |
23,88 ± 1,74 |
0,89 |
IV |
низкая |
2 |
Больница |
21,45±1,10 |
0,85 |
IV |
низкая |
22,98 ± 1,83 |
0,86 |
IV |
низкая |
3 |
Родничок |
20,81±1,41 |
0,82 |
IV |
низкая |
21,94 ± 2,02 |
0,82 |
IV |
низкая |
4 |
Малышок |
20,84±1,59 |
0,83 |
IV |
низкая |
20,93 ± 2,09 |
0,78 |
IV |
низкая |
5 |
Березка |
19,10±1,92 |
0,76 |
IV |
низкая |
19,33 ± 2,22 |
0,72 |
IV |
низкая |
6 |
(контр.) заповедник |
25,21±2,20 |
26,75 ± 2.0 |
Таблица 8 - Оценка различий в размерах органов проростков кресс-салата при определении степени токсичности почвенных образцов в 2019 году
вариант |
Участок |
t0,05 |
tфакт |
Существенность различий по длине стеблей |
t0,05 |
tфакт |
Существенность различий по длине корней |
1 |
Школа |
2,086 |
1,879 |
несущест. |
2,086 |
1,679 |
несущест. |
2 |
Больница |
2,086 |
1,935 |
несущест. |
2,086 |
1,706 |
несущест |
3 |
Родничок |
2,086 |
1,582 |
несущест. |
2,086 |
1,863 |
несущест. |
4 |
Малышок |
2,086 |
2,173 |
сущест. |
2,086 |
3,826 |
сущест. |
5 |
Березка |
2,086 |
2,382 |
сущест. |
2,086 |
2,542 |
сущест. |
6 |
(контр.) Заповедник |
2,086 |
2,086 |
Таблица 9 - Оценка различий в размерах органов проростков ржи при определении степени токсичности почвенных образцов в 2019 году
вариант |
Участок |
t0,05 |
tфакт |
Существенность различий по длине стеблей |
t0,05 |
tфакт |
Существенность различий по длине корней |
1 |
Школа |
2,086 |
1,435 |
несущест. |
2,086 |
1,09 |
несущест. |
2 |
Больница |
2,086 |
1,526 |
несущест. |
2,086 |
1,39 |
несущест |
3 |
Родничок |
2,086 |
1,681 |
несущест. |
2,086 |
1,70 |
несущест. |
4 |
Малышок |
2,086 |
1,608 |
несущест. |
2,086 |
2,01 |
несущест. |
5 |
Березка |
2,086 |
2,089 |
сущест. |
2,086 |
2,48 |
сущест. |
6 |
(контр.) Заповедник |
2,086 |
- |
- |
2,086 |
- |
- |
3.2 Выводы к третьей главе.
На основании проведенных анализов почвенных образцов можно сделать следующие выводы:
- по механическому составу почвы на территории школы и охранной зоны Висимского заповедника – среднесуглинистые; а на территории больницы и детских садов – легкосуглинистые.
- По физическим свойствам: скважности и объемному весу почвы на территории всех объектов суглинистые, влагоемкие, хорошо аэрированные.
- По химическому составу почвы всех участков имеют нейтральную реакцию, в них отсутствует хром и никель; по нитратам, фосфатам, хлоридам превышения ПДК не отмечено.
- По сульфатам превышения ПДК выявлено на территории детского сада «Малышок» и «Березка».
- На территории всех участков, в том числе и на территории охранной зоны Висимского Заповедника, концентрация меди превышает предельно допустимую норму в 1,7-3,3 раза.
- Фитотоксичность почвы на всех участках низкой степени.
- Статистическая обработка результатов при 95% уровне значимости показала, что существенные различия с контрольным образцом имеют участки 4 и 5 при использовании в качестве тест-объекта кресс-салат и участок 5 при использовании тест-объекта ржи посевной.
Рекомендуем при определении фитотоксичности почвы использовать в качестве тест-объекта кресс-салат как более чувствительную культуру.
Заключение
Изучив литературу по проблеме исследования, выяснили, что оценка экологического состояния окружающей природной среды заключается в установлении степени ее соответствия экологической норме и определяется в ходе «экологической диагностики».
- Объектом экологической диагностики может служить почва, Она обладает способностью поглощать и удерживать в себе разные загрязняющие вещества, поэтому необходимо отслеживать ее экологическое состояние, чтобы вовремя предотвратить опасные загрязнения.
- Для оценки экологического состояния почвы можно использовать физико-химические и биологические методы, в том числе биотестирование.
В ходе исследования проведены физико-химические и фитотоксикологический анализы почвы взятой на территории социально значимых объектов: школы, больницы, детских садов «Родничок», «Малышок», «Березка». В качестве контроля использовался образец, взятый на территории охранной зоны Висимского заповедника. Результаты анализов свидетельствуют о том, что почвы на территории исследуемых объектов суглинистые, воздухопроницаемые.
- Экологическое состояние почвы исследуемых объектов характеризуются повышенным содержанием меди и сульфатов. По фитотоксичности почвы относятся к IV классу и характеризируются как низкотоксичные.
План исследования выполнен полностью.
Выдвинутая ранее гипотеза подтвердилась.
Планирую данное исследование продолжить для уточнения полученных данных, провести оценку качества среды на территории социально значимых объектов методом флуктуирующей асимметрии.
Выражаю благодарность моему руководителю, Татьяне Юрьевне за помощь и поддержку при выполнении данной работы.
Литература.
1.Ашихмина Т.Я. Экологический мониторинг. Учебно-методическое пособие. Изд. 3-е, испр. и доп. - М.: Академический Проект, 2006. 416 с.
2. Боме Н.А., Рябикова В.Л. Почвоведение (Краткий курс: лабораторный практикум): учебное пособие. Тюмень. Издательство Тюменского ГУ, 2012, 206 с.
3. Воробьева Л. А. и др. Химический анализ почв. Вопросы и ответы. М. 2011. – 186 с.
4. Карпов Ю.А, Савостин А.П. Методы пробоотбора и пробоподготовки /учебное пособие / 3-е издание. М.: Лаборатория знаний, 2015. 246 с.
5. Кулиш, О. Н. Сокращение выбросов оксидов азота с продуктами сгорания топлива / О. Н. Кулиш, С. А. Кужеватов, Е. В. Бородина. - Безопасность жизнедеятельности : научно-практический и учебно-методический журнал с ежемесячным приложением. - Москва : Новые технологии, 2005г. N 1 С.28-32
6. Муравьев А.Г. Оценка экологического состояния почвы / Под ред. к.х.н. А.Г. Муравьева /- СПб.: «Крисмас+», 2011, – 264с.
7. Экологическое почвоведение: Лабораторные занятия для студентов-экологов (бакалавров): Метод. указания /Сост. И.Н. Волкова, Г.В. Кондакова/ Яросл. гос. ун-т. - Ярославль, 2002. 35 с.
8. Государственный доклад «О состоянии и охране окружающей среды Свердловской области в 2018 году» [Электронный ресурс] – Режим доступа:
http://www.minprir.midural.ru/users/государственный%20доклад_экология.pdf.pdf (дата обращения 16.08.2019)
9. Комплексная программа развития туризма в Невьянском городско округе. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://autoally.ru/geografiya/40839/index. html?page=8 (дата обращения 22.08.2019)
10. ГН 2.1.7.2041-06 Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве. Информационная система МЕГАНОРМ [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://meganorm.ru/Index2/1/4293850/4293850511.htm (дата обращения 18.08.2019)
11. Кресс-салат Энциклопедия растений: овощные культуры. [Электронный ресурс] – Режим доступа:https://www.asienda.ru/plants/kress-salat/ (дата обращения 19.08.2019)
12. Рожь посевная. АГРИЭН – энциклопедия с/х культур [Электронный ресурс]- Режим доступа: http://www.agrien.ru/ekul/kul/%D1%80%D0%BE%D0%B6%D1%8C.html (дата обращения 22.08.2019)
15