WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

МАКАРОВА ОЛЬГА АЛЕКСАНДРОВНА

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОДЕРЖАНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В СИСТЕМЕ ВОДА-ПОЧВА-РАСТЕНИЕ

В ПРИРУСЛОВОЙ ЧАСТИ ПОЙМЫ РЕКИ ИРТЫШ

03.00.16-экология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

ОМСК - 2009

Работа выполнена на кафедре экологии и природопользования

ГОУ ВПО «Омский государственный педагогический университет»

Научный руководитель: доктор с.-х.наук, профессор

Калиненко Николай Алексеевич

Официальные оппоненты: доктор биологических наук,

профессор

Степанова Ирина Петровна

кандидат с.-х. наук

Синдирева Анна Владимировна

Ведущая организация ГНУ «Сибирский научно-

исследовательский институт»

СО РАСХН

Защита состоится «12» ноября в 13.00 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.177.05 по защите диссертаций на

соискание ученой степени кандидата биологических наук при Омском

государственном педагогическом университете по адресу 644099, г. Омск,

ул. Набережная Тухачевского, 14

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Омского

государственного педагогического университета по адресу: г.Омск, ул. Набережная Тухачевского, 14

Автореферат разослан «11» октября 2009г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Т.Ю. Колпакова

кандидат биологических наук, доцент

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Охрана окружающей среды от загрязнения, в частности от избытка таких тяжелых металлов как Zn, Mn, Pb, Cu, Cd, является актуальной задачей общества, прежде всего в странах с высокоразвитой индустрией. Многие ученые Западной Сибири уделяли этому вопросу большое внимание. Избыток тяжелых металлов в почвах нарушает естественно сложившийся фитоценоз приводят к нарушению нормального процесса жизнедеятельности организмов (Красницкий В.М.,2002; Ермохин Ю.И., 2005; Пархоменко Н.А., 2004, Потин С.Н.,1996; Синдирева А.Н., 2001 и др.). Поступление Zn, Mn, Cd, Cu, Pb в поверхностные воды (например, реки Иртыш) также нарушают гигиеническое качество среды (Соловьев А.А., 2001). Однако вопрос о состоянии почв и растений в пойменной части реки Иртыш остается слабоизученным.

Река Иртыш берет свое начало из Китая, протекает через Казахстан, в котором располагаются промышленные предприятия, сбрасывающие, сточные воды, содержащие тяжелые металлы, в воду реки Иртыш. Такими предприятиями являются: Ульбинский металлургический завод, свинцово–цинковый комбинат, титано–магниевый комбинат города Усть - Каменогорска. В Омске такими предприятиями являются ФГУП ПО «Полет», ПО «завод транспортного машиностроения». Данные отрасли поставляют в водоем химические элементы а именно кадмий, свинец, цинк, теллур и другие элементы. Загрязнение береговой зоны также возможно отходами человеческой деятельности (Ситникова 2006) а именно несанкционированными свалками на данной территории. Виды ТБО и ТПО загрязняют экосистему следующими металлами: свинец, сурьма, медь, железо, кадмий. При выпадении атмосферных осадков, имеющих значение рН <5 (кислая реакция), данные элементы становятся более подвижными в почве. Из почвы они поступают в грунтовые воды, формирующие химический состав почвенного раствора. Почвенный раствор является питательной средой для растений. Также на состояние грунтовых вод оказывают влияние поверхностные воды. В то же время почва и растительность прирусловой части поймы реки выполняют роль водоохраной защиты берега. Поэтому необходим контроль за состоянием окружающей среды, охраны ее от загрязнения в пойменной части реки Иртыш.

Объекты исследования: вода реки Иртыш, почва и растения (ива белая Salix alba, пырей гребенчатый Agropyrum cristatum, осока береговая Carex riparia) прирусловой части поймы реки.

Цель исследований: экологическая оценка содержания тяжелых металлов (кадмия, свинца, цинка, меди и марганца) в системе вода – почва – растение для мониторинга состояния окружающей среды экосистемы в пойменной части реки Иртыш в условиях промышленного города.

Задачи:

  1. Установить содержание элементов (Zn, Mn, Pb, Cu, Cd) в пробах снежного покрова, воды, почвы и растениях пойменной части реки Иртыш.
  2. Определить характер влияния повышенных концентраций (2ОДК, 3ОДК, 5ОДК) кадмия на содержание меди, свинца, цинка в почве в условиях вегетационного опыта.
  3. Выявить характер накопления кадмия в пырее гребенчатом, осоке береговой в условиях вегетационного опыта.
  4. Составить прогноз накопления кадмия в системе почва – растение в случае антропогенного его поступления.

Научная новизна. Впервые получены сведения о содержании металлов (Zn, Mn, Pb, Cu, Cd) в агроэкологических условиях прирусловой части поймы реки Иртыш в системе вода – почва – растение. Показано, что концентрации Zn, Mn, Cu в воде превышают ПДК в исследуемых районах (мкг/л): 10, 10, 1 соответственно. Впервые получены данные содержания элементов (Zn, Mn, Pb, Cu, Cd) в почве прирусловой части поймы реки Иртыш, значения которых не превышает ОДК. Впервые получены данные содержания металлов в растениях (ива белая, пырей гребенчатый, осока береговая) прирусловой части поймы реки Иртыш.

Составлен прогноз накопления кадмия в системе почва - растение для пастбищных культур. Установлена линейная и полиноминальная зависимости между содержанием кадмия в почве аллювиально-дернового типа и накоплением его в растениях. Результаты позволяют прогнозировать содержание кадмия в растениях в условиях данной экосистемы в случае антропогенного загрязнения.

Практическая значимость работы. Полученные результаты могут быть учтены при установлении и развитии водоохранных зон, направленных на обеспечение предотвращения загрязнения, засорения, заиления и истощения водных объектов, а также сохранения среды обитания объектов животного и растительного мира, как водоема, так и прирусловой части поймы реки.

Результаты исследований внедрены в учебный процесс ГОУ ВПО «Омский государственный институт сервиса» при изучении дисциплины «Экология».

Защищаемые положения.

1. Река Иртыш загрязнена цинком, марганцем и медью, почва прирусловой части поймы реки Иртыш и растения не содержат избытка таких металлов как цинк, марганец, медь, свинец и кадмий.

2. Семейство злаковых (пырей гребенчатый Agropyrum cristatum) обладает большей способностью к накоплению кадмия, в отличие от семейства осоковых, в условиях вегетационного опыта при его повышенных концентрациях (2 ОДК, 3О ДК, 5О ДК).

3. Кадмий при повышенных концентрациях (2 ОДК, 3 ДОК, 5 ОДК) в условиях вегетационного опыта понижает содержание цинка, свинца и меди в аллювиальных дерновых почвах.

Апробация работы. Основные материалы диссертации доложены и обсуждены на II международной научно-практической конференции «Урбоэкосистемы: проблемы и перспективы развития» (г. Ишим, 2007г); на V межвузовской научно-практической конференции студентов и аспирантов «Молодежь. Наука. Творчество» (г. Омск, 2007г).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 научных работ, в том числе 2 публикации в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ.

Структура диссертации. Диссертация изложена на 106 страницах машинописного текста, включая 14 таблиц, 29 рисунков. Состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследований, результатов исследований воды, почвы, растений, выводов, предложений, библиографического списка и приложений.

2. Собственные исследования, их результаты

2.1. Материал и методы исследований

Исследования по экологической оценке содержания химических элементов в системе вода – почва – растение в пойме реки Иртыш проводились с 2005 по 2007 гг. Анализ проб производили в ФГУ «Агрохимический центр «Омский», ФГУ «Центр по мониторингу загрязнения окружающей среды».

За время проведения эксперимента было отобрано и проанализировано 40 проб воды реки Иртыш, 20 образцов почвы пойменной зоны, 15 образцов ивы белой и 10 образцов осоки береговой и пырея гребенчатого, 12 проб снежного покрова. Створы для отбора проб воды были заложены в Кировском административном округе (выше источника загрязнения) и Советском административном округе (ниже источника загрязнения) города Омска.

Схема исследований представлена на рис.1. Выбор растений обоснован их широкой распространенностью в пойменной зоне, различной видовой принадлежностью.

Металлы: Zn, Cu, Mn, Pb,Cd

Атомно-абсорбционный метод

Растворен-

ные формы металлов

листья

ветви

корни

Рисунок 1 - Схема исследований в условиях прирусловой части поймы

реки Иртыш

Исследования проводились согласно общепринятым методикам и методическим рекомендациям, и включали в себя полевые и камеральные работы (Доспехов Б.А., 1979).

Полевые работы состояли из подготовительного этапа и непосредственного отбора образцов почв и растений в полевых условиях.

Подготовительный этап полевых работ заключался в выборе места отбора образцов почвы и растений. Время проведения отбора почвенных образцов – май и октябрь; растений – май, июль; воды – май, июнь, июль, сентябрь; атмосферных осадков в виде снега – март.

Полевые работы включали отбор образцов почв и растений согласно намеченным маршрутам в низкой пойменной части реки Иртыш. Общие требования к отбору проб воды для анализа на загрязненность проводились в соответствии с ГОСТ 17.1.5.05 – 85.

Пробы снега отбирали согласно ГОСТ 17.1.5.05 – 85.

Схема экспериментальных исследований представлена на рис. 2.

Для определения накопления химических элементов в системе вода – почва – растение в условиях вегетационного опыта был выбран кадмий, поскольку он считается более подвижным. Такое свойство делает его опасным в случае техногенного загрязнения окружающей среды. Вегетационный опыт проводили согласно общепринятым методикам (Доспехов Б.А., 1989).

В почву вносили растворенную в воде соль кадмия CdCl22,5H2О. Концентрация соли рассчитывалась исходя из значений валового содержания металла в почве. Эксперимент проводили на почвах аллювиально-дернового типа пойменной части реки в шестикратной повторности по следующей схеме: контроль, 2ОДК – доза соли кадмия 10,28, 3ОДК – содержание дозы соли кадмия 15,42, 5ОДК – содержание дозы соли кадмия 32,14 мг/кг.

Содержание химических элементов (Zn, Mn, Pb, Cu, Cd) определялись с помощью атомно-абсорбционного метода.

Полученные результаты обрабатывались параметрическими методами анализа (методика статистической обработки выборки с малым числом измерений, n 25, с использованием критерия Стьюдента) и непараметрическими методами анализа (коэффициент Спирмена, коэффициент детерминации).

Рисунок 2 – Схема вегетационного опыта

2.2. Содержание тяжелых металлов в системе

вода почва растение в условиях пойменной части

реки Иртыш

В таблице 1 отражено содержание металлов в воде реки Иртыш.

Таблица 1

Содержание растворенных форм тяжелых металлов в пробах воды реки Иртыш в зависимости от сезона года, 2006г


Содержание металлов в пробах воды в Кировском и Советском округах, мкг/л

Растворенные формы ХЭ

Весна

Лето

Осень

ПДК, мкг/л

КАО

САО

КАО

САО

КАО

САО

Mn

68,3

39,5

47,7

58,1

51,6

13,5

10

Cu

21,5

26,5

29,2

30,4

68,9

32,2

1

Zn

52,3

41,7

64,4

50,5

59,8

41,7

10

Pb

0

0

0

0

0

0

6

Cd

0

0

0

0

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»