Диссертации » Общая биология » Экология (по отраслям)

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Экологическая оценка почв и почвогрунтов, подверженных воздействию фосфогипса
ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Экологическая оценка почв и почвогрунтов, подверженных воздействию фосфогипса"

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М.В. ЛОМОНОСОВА ФАКУЛЬТЕТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ

1007505

Каниськин Максим Александрович

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПОЧВ И ПОЧВОГРУНТОВ, ПОДВЕРЖЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЮ ФОСФОГИПСА

Специальность: 03.02.08- экология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

2 С 0 и!

¿и(|

*

1 ч =! П I

ПнР I I

Москва-2011

4857505

Работа выполнена на кафедре земельных ресурсов и оценки почв факультета почвоведения МГУ имени М.В. Ломоносова.

Научный руководитель:

доктор биологических наук Терехова Вера Александровна

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук Ананьева Надежда Дмитриевна

кандидат биологических наук Завгородняя Юлия Анатольевна

Ведущая организация: Санкт-Петербургский государственный университет.

Защита состоится 25 октября 2011 г. в 15— в аудитории М-2 на заседании диссертационного совета Д 501.001.57 при МГУ имени М.В. Ломоносова по адресу: 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, МГУ имени М.В. Ломоносова, факультет почвоведения.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ имени М.В. Ломоносова.

Автореферат разослан «23» сентября 2011 г.

Приглашаем Вас принять участие в обсуждении диссертации на заседании диссертационного совета. Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просьба направлять по адресу. 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, МГУ имени М.В. Ломоносова, факультет почвоведения. Факс: (495) 939-29-47, (495) 939-21-47.

Ученый секретарь

диссертационного совета " А. С. Никифорова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Постоянно пополняющиеся отвалы отходов промышленной переработки природного сырья принимают масштабы, угрожающие устойчивому функционированию биоценозов. Одним из видов многотоннажных отходов является фосфогипс (ФГ) - побочный продукт производства экстракционной фосфорной кислоты, получаемой при разложении фосфатного сырья или апатитового концентрата смесыо серной и фосфорной кислот дигидратным способом. Фосфогипс находит разностороннее применение в сельском хозяйстве, строительстве, целлюлозно-бумажной промышленности (Борисов, 1983; Иваницкий и др., 1986; Фосфогипс..., 1990; Smadi et al., 1999; Singh, 2002). Наличие в нем таких важных элементов питания растений, как кальций, фосфор, сера, делают ФГ привлекательным в качестве удобрения. Используют ФГ и в качестве мелиоранта почв солонцовых комплексов (Рашковский и др., 1989; Рекомендации ...,2006).

Однако влияние ФГ, содержащего наряду с основным компонентом (гипсом) большое количество примесей в форме соединений стабильного стронция, фтора, кадмия и других (в том числе, и редкоземельных) элементов, а также остатков серной и фосфорной кислот, на экологическое состояние почв исследовано недостаточно (Любимова, Борисочкина, 2007; Carvalho, Raij, 1997; Free et al., 1998; Elbaz-Poulichet et al., 2001; Lee et al., 2004).

Современная концепция экологического нормирования вредных воздействий предполагает реализацию интегрального подхода, основанного на сочетании химических и биологических методов анализа. Биотическим показателям в экологической оценке природных сред в последнее время придается особое значение (Левич, 1980; Воробейчик и др., 1994; Терехова, 2004; Опекунов, 2006; Cairns, 2005 и др.). Факторы среды, воздействующие на живые организмы разных трофических уровней, оценивают биоиндикационными методами в природных условиях (in situ), и биотестированием образцов в лабораторных условиях (ex situ) по реакции стандартизованных тест-культур (Филенко, 1988; Воробейчик и др., 1994; Терехова, 2003; Chapman 1990; Cairns, 2006; Persoone et al., 2005; Linkov, 2010 и др.). Использование такого комплексного подхода представляется целесообразным при изучении влияния фосфогипса на почвенные ценозы, а также при определении допустимых норм его содержания и возможных мер снижения негативного воздействия с помощью гуминовых препаратов (Орлов, 1993; Чуков, 2001; и др.).

Цель работы заключалась в экологической оценке почв и почвогрунтов, подверженных воздействию фосфогипса.

Задачи:

1. охарактеризовать экологическое состояние почв территории, прилегающей к объекту размещения отходов фосфогипса;

2. исследовать влияние фосфогипса на содержание некоторых потенциально опасных примесей в почвогрунте;

3. проанализировать влияние фосфогипса на тест-функции организмов основных трофических уровней и биоиндикационные показатели почвенной микробиоты; выявить предел допустимого для живых организмов содержания фосфогипса в почвогрунте;

4. рассмотреть возможность применения гуминовых препаратов для снижения неблагоприятного воздействия фосфогипса.

Научная новизна работы. Выявлена неоднозначная реакция на фосфогипс организмов разных трофических уровней, установлены факторы, влияющие на биоразнообразие почвенных микроорганизмов. Основываясь на современной (биотической) концепции экологического контроля рассчитан индекс нарушенное™ экологического состояния почв, отражающий степень влияния отходов фосфогипса на биоту.

Личный вклад автора. Все этапы работы были проведены лично автором или при его непосредственном участии: постановка модельного эксперимента, отбор и анализ образцов почв и модельного почвогрунта, обработка полученных результатов. Автором рассчитан индекс нарушенное™ экологических свойств почв (И тс:) под воздействием фосфогипса.

Практическая значимость работы. Определен набор химических и биотических показателей, который может быть рекомендован для включения в систему мониторинга качества почв при оценке воздействия фосфогипса. Для стандартного почвогрунта (согласно ИСО 11268-1) установлено, что безвредным для биоты является содержание ФГ < 2,0% (по массе). Результаты исследования учтены Департаментом природопользования и охраны окружающей среды Правительства г. Москвы при разработке рекомендаций по оптимизации состава искусственных почвогрунтов, использованы в отчете о НИР по оценке влияния отходов фосфогипса на окружающую среду, ис пользуются при чтении лекционного курса для студентов «Биодиагностика и экологическая опенка».

Участие в проектах и НИР. Исследования проводились при поддержке программы Президиума РАН «Биологическое разнообразие», а также в рамках ГК № 14.74(1 11.079(i ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России!), Г'К № 111/08 от 18.04.09 «Оценка влияния повышенных доз подвижных форм фосфора и калия на различные компоненты городской экосистемы» и доювора №108-

АГ/05 от 03.10.2005 «Оценка степени возможною вредного воздействия на окружающую природную среду при непосредственном или опосредованном воздействии фосфогипса ОАО "Воскресенские минеральные удобрения"».

Апробация работы. Результаты исследования представлены и обеуж lein.i на конференциях «Почвоведение и агрохимия в XXI веке» (Санкт-Петербург, 2006), «Почва как связующее звено функционирования природных и антропогенно -преобразованных экосистем» (Иркутск, 2006), «Ломоносов-2008, 2009, 2010» (Москва), 14th International Meeting of the International Humic Substances Society (HISS) (Moscow-St.Petersburg, 2008), «Проблемы региональной экологии в условиях устойчивого развития» (Киров, 2009), 17'h International Conference on Environmental Bioindicators: Global Indicators (Moscow, 2009), «Экологическое нормирование, сертификация и паспортизация почв как научная основа рационального землепользования» (Москва. 2010), Europe 21s1 Annual Meeting Society of Environmental Toxicology and Chemistry (SETAC), (Milan, 2011), на заседаниях и научных семинарах кафедры земельных ресурсов и оценки почв факультета почвоведения МГУ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ, в том числе 4 статьи в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация включает введение, обзор литературы, экспериментальную часть, выводы и заключение. Материалы диссертации изложены на

_ страницах машинописного текста, содержат _ рисунков, _ таблиц. Список

литературы включает_источников, из них_зарубежные.

Благодарности. Автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю д.б.н. Тереховой В.А. за ценные советы и рекомендации на всех этапах исследования. Особую благодарность автор выражает сотрудникам ЛЭТАП и кафедры земельных ресурсов и оценки почв факультета почвоведения МГУ и лично зав. каф., проф. Яковлеву A.C., а также д.б.н. Верховцевой Н.В., д.б.н. Лысак Л.В., к.б.н. Горленко A.C., к.б.н. Семеновой Т.А. за помощь в организации исследования и проведении анализов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава 1.Современные подходы к экологическому нормированию почв при химическом загрязнении (обзор литературы)

В главе рассмотрено современное состояние проблемы экологической оценки и нормирования вредных воздействий, а также подходы к экологической оценке качества почв и почвогрунтов. Изложен зарубежный и отечественный опыт и методологические аспекты формирования систем санитарно-гигиенического и экологического (экосистемного) нормирования (Добровольский, Никитин, 1990, 2000.; Воробейчик и

др., 1994 и др.). Приводятся схемы экологического мониторинга природных объектов, нашедшие практическое применение (Израэль, 1967, Воробейчик и др., 1994; Мотузова 2000, Макаров, 2002; Герасимова и др., 2003; Яковлев и др., 2010; Chapman 1990; Cairns, 2005, Dagnino et al., 2008; Linkov, 2010 и др.). Рассмотрены критерии выбора биотических показателей при оценке негативного воздействия на экосистемы (Виноградский, 1952; Левич, 1980; Умаров, 1986; Звягинцев, 1987; Гузев, Левин, 1991; Круглов, 1991; Марфенина, 1994; Добровольская, 2002; Ананьева, 2003; Заварзин, 2003; Терехова, 2004; Кожевин 2006; Kenega 1978; Cairns, 2006 и др.).

Даны общие сведения о фосфогипсе, рассмотрены способы его использования и влияние на окружающую среду (Марказен, 1986; Фосфогипс..., 1990; Влияние..., 1997; Плышевский, 2001; Degirmenci et al, 2006; Pe'rez-Lo'pez et al, 2007; Tayibi et al, 2009; Al-Hwaiti et al, 2010; Vyshpolsky et al, 2010; Hurtado et al, 2011).

Заключительная часть посвящена проблеме ремедиации нарушенных почв, опыту и области применения гуминовых веществ (Орлов, 1990; Гуминовые..., 1993, Чуков, 2001; Куликова, 2008; Insam, 1996; Halim et al, 2003; Perminova et al, 2006; Si et al, 2006; Janos et al, 2010).

Глава 2. Материалы и методы исследования

Исследования проводились в натурных условиях (на пробных площадках, расположенных по градиенту удаленности от объекта размещения отходов фосфогипса), в лабораторно-вегетационных и лабораторных экспериментах.

1. Материалом исследования служили образцы почв, модельного почвогрунта (МПГ) с разным содержанием фосфогипса (ФГ), растения, произраставшие на исследуемых почвах и почвогрунтах, а также образцы растительного субстрата (листья липы), экспонировавшиеся на пробных площадках в районе объекта размещения отходов (ОРО) фосфогипса.

Почвы исследовали на территории Воскресенского района Московской области вблизи отвалов фосфогипса - ОРО №2 предприятия «Воскресенские минеральные удобрения» (рис.1). Пробные площадки, площадью 100 м2 (10x10 м) были заложены на разном расстоянии от отвалов, в трех зонах, различающихся по состоянию растительного покрова, условно обозначенных нами как «штактная» (1), «буферная» (2) и «фоновая» (3):

1. «импактная» - территория, ограниченная обводной канавой ОРО, вплотную прилегающая к склону отвала фосфогипса; почвы - хемо-технозем (Антропогенные почвы..., 2003); основной источник загрязнения - стоки с поверхности хранилища; в верхней части почвенного профиля содержится горизонт D„ мощностью 10 см. В подросте доминирует Betula péndula и Populus trémula, в травяном ярусе доминирует (80%) разнотравно-злаковое сообщество;

2. «буферная» - территория, расположенная ш обводной канаком на расстоянии 300-400 м от ОРО; почвы технозем (Антропогенные ночнм.... 2003); осионной источник загрязнения - газопылевые эмиссии с поверхности отвала; содержание гипса в поверхностном слое почвы достигает 1,24%. Растительность неоднородна, и подросте доминирует Betula pendula, травяная растительность разрежена;

3. «фоновая» - территория, предположительно не испытывающая влияния объекта размещения отходов, расположенная в трех километрах от ОРО на восток; почвы -дерново-подзолистые глееватые суглинистые на флювиогляциальных отложениях (Классификация ..., 2004). В древесном ярусе доминирует Pinus sylvestris, в подросте -Corylus avellana, в травяном ярусе - Роа nemoralis + Aegopodium podagraria.

Рис. 1. Карта-схема района исследований и расположения пробных площадок. Цифрами обозначены площадки по градиенту удаления от объекта размещения отходов фосфогипса: 1 - «импактная», 2 - «буферная», 3 - «фоновая»

Главными дестабилизирующими факторами воздействия сухих отвалов фосфогипса являются газопылевые эмиссии и стоки с поверхности хранилища фосфогипса. Для склонов отвалов значительную роль в переносе веществ играет водная миграция, в то время, как для верхней части отвалов фосфогипса наиболее характерен ветровой перенос веществ. В районах размещения полигонов фосфогипса наблюдается эмиссия диоксида серы, фтористых соединений, фосфатов, сульфатов.

Модельный растительный субстрат представлял собой листья липы серцевидной (Tilia cordata Mill.), которыми заполняли сетчатые нейлоновые мешочки (размер 10*10 см, диаметр отверстий около 2 мм) и экспонировали на пробных площадках с целью определения потери веса субстрата по ходу экспозиции.

Модельный почвенный грунт (МПГ) был изготовлен в соответствии с международным стандартом ИСО 11268-1 промышленным способом на

ЕЗоскр'есенск

u^l

специализированном оборудовании ООО «Биогрунт». Состав МПГ: каолин - 20%; переходный торф - 10%, строительный песок с размером частиц 0,2-0,4 мм - 70%. Почвогрунт такого состава применяется для разработки регламентов предельного содержания вредных веществ, в частности, предельно допустимых концентраций пестицидов, а также для анализа или сравнения почв под влиянием различных видов механической обработки (Фомин, Фомин, 2002). МПГ по основным свойствам значительно однороднее любой природной почвенной разности, что позволяет решить ряд важных проблем, возникающих обычно при проведении агрохимического опыта: минимизировать влияние неоднородности почвенного покрова; значительно повысить репрезентативность получаемых результатов; минимизировать зависимость результатов от истории участка.

фосфогипс (ФГ), используемый в экспериментах, представлял собой продукт переработки фосфатного апатитового сырья (хибинского апатита Кировского месторождения). Исследовали семь разностей МПГ с содержанием фосфогипса - 0 (контроль); 1,1; 3,3; 7,5; 14,7; 25; 100 (% по массе).

Гуминовые препараты (ГП) применяли в целях снижения негативного влияния фосфогипса. Использовали промышленные гуматы калия и натрия, различающиеся по источнику получения, содержанию сухого вещества, зольности, элементному составу (табл. 1). Исследовали образцы МПГ с добавкой 0,005 и 0,020% сухого вещества ГП.

Таблица 1

Характеристика исследуемых гуминовых препаратов

(по данным Якименко P.C. и Изосимова A.A.)_

Гуминовый препарат Источник получения Содержание сухого в-ва, % Зольность ,% Содержание элементов в золе, % от сухого в-ва ГП Na К Ca Fe

Pe-FlexK Торф 8,6 25,8 0,1 10,3 0,1 2,6

Ре-ЕсоК Торф 2,0 34,1 0,2 16,5 0,5 3,6

ВС-ЕпК Уголь 8,6 45,4 0,1 13,5 0,1 1,5

BC-HumNa Уголь 95,7 28,8 1,4 0,2 0,3 3,5

OW-LhK Лигносульфонат 94,5 40,0 2,3 12,6 0,1 0,3

2. Методы. Применены методы химического анализа, биоиндикации и биотестирования.

Химические анализы включали определение рН водной вытяжки потенциометрическим методом, содержание фторид - и нитрат-ионов (в эксперименте с применением гуминовых препаратов) в водной вытяжке методом ионно-обменной хроматографии, подвижных форм Са, Бг, Си, Ъл, Сс1, РЬ методом ААС в ацетатно-аммонийной вытяжке.

В полевых опытах исследовали динамику биондикационных показателей. Для сравнения пространственной (по градиенту удаления от ОРО) и сезонной (осень 2005г, весна и лето 2006 г) динамики синэкологических характеристик почвенной биоты отбирали поверхностно-смешанные почвенные образцы с площадок «импактной», «буферной» и «фоновой» зон (горизонт 0-20 см). Отбор проб растительного субстрата и почв на исследуемых площадках осуществляли трижды. Всего проанализировано 27 образцов растительного опада и 45 почвенных образцов.

В вегетационных опытах исследовали влияние ФГ на сообщества микроорганизмов почвогрунта (МПГ) и рост растений в лотках (размер 13x37,5x6 см, 2 кг МПГ с разным содержанием фосфогипса). Биоиндикационные исследования проводили после экспозиции субстратов в открытых теплицах в течение 30 суток.

В образцах, отобранных в полевых и вегетационных опытах, исследовали следующие характеристики:

• интенсивность почвенного дыхания: по эмиссии СОг на газовом хроматографе 3700 с детектором по теплопроводности (Методы..., 1991);

• структуру почвенных микромицетов: методом посева почвенной суспензии на среду Чапека (Методы ..., 1982). Синэкологический анализ микромицетных комплексов проводили по общей численности колониеобразующих единиц, числу видов, доле устойчивых к неблагоприятным факторам темнопигментированных видов грибов, доле быстрорастущих видов, потребляющих легкодоступный органический субстрат, индексам разнообразия (по Шеннону, Пиелу);

• биомассу спор (БС) и мицелия (БМ) почвенпых микромицетов методом люминесцентной микроскопии. Прямой учет спор и фрагментов мицелия грибов проводили при окрашивании препаратов суспензии почв на предметных стеклах флуорохромом Пиагеасем Вг^Ыепег 28 (Методы ..., 1991);

• структуру бактериального комплекса: методом посева на глюкозо-пептонно-дрожжевую среду, с использованием критериев, разработанных на кафедре биологии почв (Лысак и др., 2003);

• структуру сообщества микроорганизмов молекулярным методом газовой хроматографии - масс-спектрометрии (ГХ-МС). По химическим компонентам жирно-кислотного состава клеточных стенок. Метод позволяет определять состав и структуру сообщества микроорганизмов, соотнося полученные результаты с доступным в онлайновой форме международным банком данных по этому показателю для бактерий, актиномицетов и микроскопических грибов (Верховцева, Осипов, 2008).

В лабораторных опытах оценивали экотоксичность МПГ с различным содержанием ФГ методами биотестирования. Использовали батарею тест-организмов разных трофических уровней (Табл. 2).

Таблица 2

Биотесты различных трофических уровней для оценки экотоксичности МПГ,

_содержащего фосфогипс_

Время Значение Тест-организмы Тест-функции анализа, ч NOEL

высшие растения энергия прорастания 96 noel2„

«0 X о h-X Si nap ls alba длина корней 96 NOEL2O

<о ta О Q- tu ■ Я >. ч о микроводоросли Chlorella vulgaris оптическая плотность суспензии клеток 22 noel2„

и. с микроводоросли Scenedesmus quadricauda изменение прироста численности клеток 72 NOEL20

са о ракообразные Daphnia magna выживаемость мальков 96 noel к.

X и О Оы X о S >, простейшие Paramecium caudatum выживаемость особей 24 noel,o

> X о X млекопитающие Boa taurus изменение подвижности половых клеток 2 noel2ll

л X <и ю о н X бактерии Escherichia coli изменение биолюминесценции 0,5 noeln

о а. >. я >■ ч (L» с_ микромицеты Fusarium oxysporum скорость радиального роста колоний 120 noel ¡o

Токсикометрические параметры рассчитывали с помощью пробит-анализа (Платонов, Ахалая, 2006). Полуэффективная доза - есю соответствовала такому содержанию ФГ, которое вызывало 50%-ное уменьшение исследуемого параметра по сравнению с контролем1. Безвредная доза внесения ФГ - noel (no observed effect level) определялась как максимальное содержание ФГ, не оказывающее токсического действия на тест-организмы.

Влияние гуминовых препаратов на повышение мелиоративных свойств ФГ оценивали методами биотестирования. Коэффициент детоксикации (D) рассчитывали по формуле (Куликова, 2008; Perminova et al, 2006):

Т -Т

£) _ т 1 Т + ГП

~ т

т 0)

Он отражает изменение уровня токсичности (Т) по отношению к тест-культуре в присутствии ГП (Т|+п1) по сравнению с токсичностью тех же образцов без добавления ГП (Тт). Положительное значение этого параметра свидетельствует об уменьшении токсического эффекта при внесении ГП, отрицательное - об увеличении токсичности с

1 Но аил-пи мп /:( х - iukoc содержание ФГ, которое вызывает х %-ное уменьшение исс.иимлин ti ii;i|i¿iucip;i по сраннсшио с кощролсм

К)

внесением ГП. При этом наиболее благоприятным ;ия функмионнрпнанмм oiioiu fiy.ier значение близкое к 1 или больше.

Статистическую обработку экспериментальных данных проводили с использованием программ MS Office, Statistica 6.0 и ProbitAnalysis.

Глава 3. Результаты и обсуждение 3.1. Влияние объекта размещения отходов фосфогипса на эколого-биологические свойства верхних горизонтов почв

Исследованы биоиндикационные показатели комплекса почвенных микромицетов, микробной активности и потери веса модельного растительного субстрата на площадках зон на разном удалении от ОРО фосфогипса через I, 6 и 11 месяцев экспозиции (табл. 3). Результаты анализа грибных сообществ в почвах разных зон показали значительную вариабельность как интегральных (общая численность, доля темноокрашенных и быстрорастущих микромицетов), так и частных показателей видового разнообразия (число видов, индексы Шеннона и Пиелу), при этом различия между зонами были сопоставимы с сезонной изменчивостью. Рассчитанная средняя численность колониеобразующих единиц (КОЕ/г почвы) свидетельствует об умеренной заселенности исследуемых почв грибами. Менее вариабельными оказались показатели потери веса растительного субстрата, микробной активности и биомассы микромицетов.

При оценке возможности использования показателей биоиндикации и биологической активности для оценки влияния объектов размещения отходов фосфогипса на экологическое состояние почв прилегающей территории мы основывались на 2-х основных параметрах - это информативность показателя и его чувствительность.

• Информативность показателя - разнообразие ответов по тому или иному показателю. Показателем служит отношение дисперсий (DR-Dispersion ratio) биотических «откликов», межвариантных (средних значений параметра по зонам) к внутривариантным (значениям параметра внутри зоны в различные сезоны). Информативным считается параметр, DR которого > 1 (Воробейчик и др., 1994; Терехова, 2004).

• Чувствительность показателя - это степень снижения его значений по мере возрастания уровня загрязнения. Показателем служит величина SI (Sensitive Index):

^ _ Утт(Фон) -Y тах(Импакт)

~ Гтт(Фон) (2)'

где YM|N (Фон) - минимальное значение биотического показателя на фоновой площадке; Ymax (Импакт) - максимальное значения показателя на площадке импактной зоны. Информативным считается SI, значение которого > 0 (Воробейчик и др., 1994).

Таблица 3

Значение микробиотических показателей в разные сезоны года в почвах площадок, расположеных на разном удалении от объекта

размещения отходов фосфогипса

Показатели

Осень (1 месяц экспозиции)

о

-е-

>ч

ю

Весна (6 месяцев экспозиции)

о X о

•е-

я X I-

ю

Лето (11 месяцев экспозиции)

я и о

о

-е-

X

а, а»

•е-

>ч

я

£ ю с 2

Соотношение биомассы мицелия (БМ) и спор (БС) микромицетов 9,9 ± 1,4* 7,5 ± 1,2 5,6 ± 1,0 10,0 ±0,9 8,1 ± 1,0 5,9 ± 0,4 8,5 ± 0,9 7,0 ± 0,8 5,2 ± 0,4

Интенсивность почв, дыхания, мМоль [С02] / г почвы * час 3,0 ±0,7 2,3 ± 0,4 1,0 ±0,3 4,8 ± 1,0 4,4 ± 1,0 2,6 ± 0,7 4,1 ±0,8 3,2 ± 0,6 2,3 ± 0,4

Потеря веса растительного субстрата, % 7,3 ± 2,3 6,6 ± 1,4 6,1 ± 1,4 20,5±1,6 18,4 ± 1,4 15,1± 1,2 36,1±0,7 33,1 ± 1,0 25,6± 0,8

Общая численность микромицетов, тыс. КОЕ/г почвы 11,3 118,0 48,7 36,7 170,7 40,7 51,3 478,6 30,6

Доля темнопигментированных микромицетов, % 5,0 13,3 8,6 24,2 6,0 20,1 29,2 3,4 41,4

Доля быстрорастущих микромицетов, % 29,0 17,5 22,2 9,1 2,7 9,1 13,4 1,4 16,7

Число видов микромицетов, ед. 11 16 18 18 11 17 19 14 18

Разнообразие по Шеннону 3,30 2,70 3,39 3,27 1,99 3,69 3,44 1,08 3,91

Выравненность по Пиелу 0,95 0,68 0,81 0,78 0,58 0,90 0,81 0,28 0,94

* Значение доверительного интервала при Р=0,95.

Ранжирование исследованных биотических показа имен шражсно в киимцс 4.

1 .к'ишца 4

№ Показатель Параметр

П/П ОЯ 51

1 потеря веса растительного субстрата 57,3 0,17

2 отношение мицелиальной биомассы к споровой 53,0 0,30

3 интенсивность почвенного «дыхания» по эмиссии СО2 6,8 0,15

4 разнообразие по Шеннону 13,3 -0,14

5 выравненность по Пиелу 2,3 -0,16

6 общая численность почвенных микромицетов 0,66 -3,96

7 число видов микромицетов 0,32 -0,64

8 доля быстрорастущих микромицетов 0,16 -0,25

9 доля темнопигментированных микромицетов 0,13 -0,72

Таким образом, по параметрам информативности и чувствительности из всего массива данных наиболее ценными для экологической оценки оказались показатели потери веса растительного субстрата, отношение мш/елиальпой биомассы почвенных микромицетов к споровой и интенсивность почвенного «дыхания» по эмиссии С02- Для перехода от шкалы «доза-эффект» к шкале «норма-патология» необходимо разноразмерные величины биологических показателей К/ преобразовать в безразмерный индекс У/Для этого применена функция желательности (3): 1, если У1 > Ут|П (фон) П-У

П'=

-, если У7 < Утт (Фон) (3)'

где У„„„ (Фон) - минимальное значение информативного биотического показателя в области фоновых значений (Воробейчик и др., 1994).

Для оценки состояния почв исследуемых площадок, разноудаленных от ОРО рассчитан индекс нарушенное™ экологических свойств (ИЮс), характеризующий степень отклонения наиболее информативных биотических показателей от фоновых значений (4):

¿К'

Иное = —--(4),

п

где //-число информативных биотических показателей.

Зависимости доза-эффект для реакции параметров биоты в большинстве случаев имеют вид 5-образной логистической кривой (Воробейчик, 1995; Яковлев, Макаров, 2006). Абсциссы трех критических точек (точки перегиба функции) находятся аналитически: верхняя критическая точка - это "начало", нижняя - "конец" быстрых

изменений, средняя точка - величина, аналогичная полулетальной дозе. Таким образом, каждому значению Ипж может быть сопоставлена степень нагрузки и состояние почвы (табл. 5).

Таблица 5

Категории качества почвы на основе оценки их состояния _(по Воробейчик, 1995; Яковлев, Макаров, 2006)_

Них Категория Степень нагрузки Состояние почвы

1 < ИНэс<0,789 I допустимая фоновое

0,789< ИНэс<0,5 И низкая слабо нарушенное

0,5<ИНЭс<0,21 III средняя нарушенное

0,21<И,1эс<0 IV высокая сильно нарушенное

Инэс = 0 V очень высокая необратимо нарушенное

На основании «откликов» наиболее информативных биотических показателей проведен расчет Иное почв, подверженных воздействию фосфогипса. Установлено, что состояние почвы площадки «буферной» зоны можно характеризовать как слабо нарушенное (ИЮс = 0,749), состояние почвы площадки «импактной» зоны - как нарушенное (ИцХ= 0,252).

3.2. Изменение физико-химических свойств МПГ при внесении фосфогипса

Искусственные почвогрунты широко используются для благоустройства территорий разного хозяйственного назначения и восстановления функций верхних горизонтов почв. Утилизация многотоннажных отходов ФГ в виде добавок к почвенным субстратам - реальный экологический проект, при этом, однако, необходимо изучить последствия применения такой смеси и выявить безопасное содержание ФГ.

Для выявления возможных причин изменения токсичности МПГ под влиянием добавок ФГ проведен анализ содержания подвижного фосфора, потенциальных химических загрязнителей и значений рН. Результаты представлены в таблице 6.

Таблица 6

Значения рН и некоторых показателей химического качества МПГ при добавке ФГ

Содержание фосфогипса, % Р2О5 по;лв.» мг/кг РНВ0дц. 8Г2+, мг/кг Са2+, мг/кг Са: Бг Р", мг/кг

0 (контроль) 132 5,80 3,5 1106 316 0,75

1,1 163 5,65 131 2450 19 1,02

3,3 275 5,22 394 7315 19 1,55

7,5 325 5,03 676 14751 22 2,35

14,7 405 4,85 1267 29348 23 4,93

25,0 970 4,26 1946 41564 21 6,85

100,0 2860 3,39 5647 152453 27 25,34

Фактором, во многом определяющим подвижность токсикантов, является рН почвенной вытяжки. В контрольном образце (табл. 6) рН составляет 5,80; внесение ФГ приводило к снижению рН. Минимальные значения рН 3,39 наблюдались в пробах, содержащих только ФГ, что обусловлено, по всей видимости, наличием в ФГ остатков серной и фосфорной кислот.

Получены экспериментальные данные, демонстрирующие зависимость содержания подвижного фосфора и потенциально опасных химических загрязнителей содержания от концентрации в почвогрунте фосфогипса на (уравнение 5-7):

[Р205] „ода, мг/кг = 27 х [ФГ, %] + 146; (Я2=0,92) (5)

[Бг21], мг/кг = 54 х [ФГ, %] + 305; (Я2 ==0,90) (6)

[Г], мг/кг = 0,25 х [ФГ, %] + 0,80; (Л2=0,94) (7)

Высокое значение коэффициента корреляции (Я2= 0,90-0,94) свидетельствует о достоверной линейной взаимосвязи между показателями. Из уравнений 5-7 следует, что при повышении содержания фосфогипса в МПГ на 1%, содержание подвижного фосфора увеличивается в среднем на 27 мг/кг, подвижного стронция на 54 мг/кг, фторид - иона на 0,25 мг/кг.

Важным показателем загрязнения почв при применении ФГ является содержание стабильного стронция (8г). Как видно из таблицы 6 даже незначительное внесение ФГ (1,1%) повышало содержание стронция в 37 раз по отношению к контролю. В значительно меньшей степени внесение ФГ отразилось на содержании подвижного кальция (табл. 6). В отличие от 8г его содержание возросло при 1,1% ФГ возросло только в 7-14 раз по сравнению с контролем, что стало причиной уменьшения отношения Са : 8г примерно в 15 раз при внесении ФГ в МПГ. Другим поллютантом, в большом количестве содержащимся в ФГ, является фтор. Концентрация его водорастворимых форм в ФГ может достигать 25 мг/кг, при установленных ПДК для почв 2,8 мг/кг (СанПин 2.1.7.1287-03).

Исходя из уравнений 6 и 7, рассчитали содержание фосфогипса, необходимое для достижения потенциально опасного уровня стронция (600 мг/кг) и фторид - иона (2,8 мг/кг). Оно составило 5,7 и 8,0%, соответственно.

Таким образом, установлено, что внесение ФГ в МПГ до 5,7% (по массе) не вызывает увеличения содержания потенциально опасных загрязнителей сверх допустимого уровня.

3.3. Реакция сообществ почвенных микроорганизмов на внесение фосфогипса в МПГ

Нелинейный характер изменения качества ОПС при равномерно нарастающей антропогенной нагрузке подходит под определение теории катастроф'. Математически это явление описывается функцией Ричардса (логистической кривой). При этом в качестве граничного критерия имеют ввиду в основном реакцию на экологическую нагрузку почвенной биоты и растительности в пределах 20-30% потери их биоразнообразия (Яковлев, Евдокимова, 2011). Мы допустили, что порог устойчивости почвенной экосистемы соответствует 20-ти процентному отклонению от контроля исследуемых биоиндикационных показателей, среди которых, главным образом, рассмотрены структурно-функциональные характеристики эукариотных и прокариотных микробных сообществ (грибные и бактериальные).

В таблице 7 представлены значения эффективных концентраций ФГ в МПГ, изменяющие биоиндикационные показатели относительно контроля (МПГ без ФГ) на 50 и 20% (названные нами по аналогии с принятыми токсикометрическими показателями ЕСц, и ЫОЕЬ2п, соответственно).

Таблица 7

Концентрации ФГ в МПГ (% по массе), влияющие на изменение биоиндикационных показателей (ЕС50 и ¡УОЕЬ20)

Биоиндикационные показатели

соотношение эмиссия численность м/о, численность м/о, по посеву

Показатель БМ/БС С02 по ГХ-МС на среду Чапека

EC's/i 34,3 46,7 47,3 н/о

NOELm 9,6 10,8 17,3 н/о

* н/о - не обнаружено достоверного влияния содержания фосфогипса на показатель

Из приведенных данных можно заключить, что содержание фосфогипса выше 9,6% негативно влияет на сообщества почвенной микробиоты. В первую очередь это выражается в возрастании доли споровой биомассы микроскопических грибов относительно мицелиальной.

Результаты исследования влияния ФГ в составе МПГ на структуру сапротрофного бактериального комплекса приведены на рисунке 3.

В качестве доминантов рассматривали таксоны, доля которых составляет более 30% от общего числа выраставших на питательной среде бактерий. К субдоминантам -доля которых составляла 20-30%, к группе среднего обилия относили таксоны бактерий, доля которых составляла 10-20%, к минорным компонентам - менее 10%. В исследованных образцах обнаружены: стрептомицеты (р. Streptomyces), споровые (р. Bacillus), коринеподобные бактерии (рр. Arthrobacter, Rhodococcus, Cellulomonas,

' Катастрофами называются скачкообразные изменения, возникающие в виде внезапного ответа системы на плавное изменение внешних условий (Виноградов и др, 1993).

Micrococcus), скользящие бактерии (pp. Myxococcus, Cytophaga) и в незначительных количествах выделялись прочие грамотрицательные бактерии. Внесение ФГ 3,3% не вызывало заметных перестроек в структуре сапротрофного комплекса МПГ. Существенные изменения структуры сапротрофного комплекса выявлены при содержании 14,7% ФГ в МПГ (в качестве доминантов в этом случае выступали коринеподобные бактерии; в группу субдоминантов перешли споровые и скользящие формы).

О ФГ (Контроль)

12% 8%

35%

01 ■ 2

□ 3 04 ■ 5

38%

И 1

¡82 03 S4

"5

44%

Рис. 2. Изменение структуры бактериального комплекса МПГ под влиянием разных концентраций ФГ:

1 - стрептомицеты;

2 - споровые;

3 - коринеподобные;

4 - скользящие;

5 - прочие г/о.

3.4. Реакция стандартизованных тест-организмов разных трофических уровней на внесение фосфогипса в МПГ

Экотоксичность образцов МПГ с ФГ исследовали в биотест-системах, основанных на реакциях организмов различной таксономической принадлежности, представляющих основные трофические уровни. Такая схема экспресс-анализа в определенной мере отражает системный подход и способствует выявлению трофических уровней, наиболее уязвимых при действии неблагоприятных факторов.

По результатам биотестирования в стандартизованных условиях проб МПГ с разным количеством ФГ проведен расчет токсикометрических параметров - ЕСц, и NOEL для выявления самых чувствительных к ФГ тест-организмов (токсичность для которых наступает при наименьшем содержании ФГ). Полученные данные представлены в таблице 8.

Таблица 8

Концентрации ФГ в МПГ (% по массе), влияющие на изменение тест-функций _организмов разных трофических уровней (ECsn и NOEL)_

Параметры Тест-функции продуцентов

длина корней S. alba прирост численности С. vulgaris прирост численности S. quadricauda

ECSo 8,7 79,6 5,1

NOEL 3,8 23,4 2,0

Тест-функции консументов

выживаемость выживаемость подвижность

P.caudaíum D. magna половых клеток В. taurus

ЕС,« 12,7 7,7 23,8

NOEL 4,4 2,8 10,3

Тест-функции редуцентов

биолюминесценция бактерий скорость радиального роста колоний Е. coli F.oxysporum

ЕСщ 15,3 н/о

NOEL 5,3 н/о

* н/о - не обнаружено достоверного влияния содержания фосфогинса на показатель.

Наиболее чувствительными к ФГ оказались следующие тест-функции: на уровне продуцентов - изменение прироста численности клеток микроводорослей S. quadricauda, на уровне консументов - выживаемость рачков D. magna, на уровне редуцентов - изменение свечения люминесцентных бактерий Е. coli в составе препарата «Эколюм» (табл. 8). Полуэффективная концентрация - ЕС ¡о для S. quadricauda равна 5,1 %; для П. magna - 7,7%, для E.coli - 15,3% ФГ. Пороговые концентрации (NOEL) для них - 2,0, 2,8 и 5,3, соответственно.

Таким образом, полученные данные свидетельствуют, что добавление ФГ в количестве более 2,0% (по массе) способно вызывать токсичность почвогрунта по отношению к S. quadricauda. В целом анализ «откликов» стандартизованных тест-организмов основных трофических уровней показал, что в порядке возрастания чувствительности их можно представить следующим образом: редуценты < консументы < продуценты.

Глава 4. Влияние гуминовых препаратов на токсичность фосфогипса

Для улучшения качества почв и почвогрунтов, а также для нейтрализации токсикантов широко используют гуминовые вещества из разных источников. Насколько эффективно и при каких условиях можно нейтрализовать токсический эффект высокого содержания фосфогипса в почвенных субстратах с помощью

промышленных гуматов исследовали с помощью «батареи» стандартизованных тест-организмов.

Приведенные на рисунке 3 значения коэффициентов детоксикации - Dq, (усредненные по трем тест-организмам - S. qiiadricauda, D. magna и S. alba), демонстрируют различия в протекторных свойствах ГП разного происхождения.

Варна! гг 33/0.005 33/0,020 7,5/0,005 7,5/0,020

опыт

Рис. 3. Сравнение коэффициентов детоксикации (ось ординат) фосфогипса при обработке почвогрунта гуминовыми препаратами разного происхождения: по оси абсцисс - содержание ФГ (числитель) и ГП (знаменатель) в МПГ, % (показано значение доверительного интервала при Р=0,95).

Полученные данные свидетельствуют, что при обработке гуматами можно повысить предел безопасного для биоты содержания ФГ в почвогрунте с 2,0 % по меньшей мере до 3,3% (рис. 3). При повышении количества ФГ более чем в два раза (до 7,5% ) коэффициент детоксикации оказывается либо отрицательным, либо же достоверно более низким, чем при содержании 3,3% ФГ. Сравнение гуматов показало, что наибольший детоксицирующий эффект обнаружили ГП из торфа Pe-FlexK и угля ВС-ЕпК, несколько ниже - Ре-ЕсоК (рис.3). Наименьшей детоксицирующей способностью характеризовались BC-HumNa и OW-LhK.

Изменения токсикометрических показателей при действии разных концентраций ГП (Pe-FlexK и ВС-ЕпК) на токсичность смеси почвогрунта с ФГ, отражены на рисунке 4. Интересно, что эффект при внесении 0,005% выше, чем при 0,020%. Для каждого тест-организма в варианте с 0,005% Pe-FlexK показатель ЕС5и увеличивался на 10-60%, NOEL - на 40-110% (относительно контроля), а при внесении 0,005% ВС-ЕпК. - на 1070% (ЕС¡о) и на 40-90% (NOEL). В то время как при содержании гуматов 0,020% для D. magna и S. quadricauda наблюдалось снижение токсикометрических показателей исследуемой смеси МПГ и ФГ на 3-32% (относительно контроля).

Рис. 4. Влияние ГП на изменение токсикометрических параметров {ЕСщ и NOEL) трех биотест-систем при оценке уровня безопасности ФГ в МП Г.

Таким образом, исследования влияния ГП из торфа Pe-FlexK. и угля ВС-ЕпК на токсикометрические показатели МПГ с ФГ практически во всех тест-системах показали четкую зависимость положительного действия гуматов от их содержания. Причем, меньшая из исследованных концентраций была более эффективна, проявила более выраженные протекторные свойства.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Использование химико-аналитических методов исследований в сочетании с методами биоиндикации и биотестирования дают достаточно надежную оценку влияния фосфогипса на почвы и почвогрунты. Наши исследования позволили выявить особенности химического состава почвенных субстратов с различным содержанием фосфогипса, учесть реакции организмов различных уровней организации, таксономического и трофического статусов. Показано, что фосфогипс как отход переработки природного минерального сырья при воздействии на почву и почвогрунт оказывает не только мелиорирующее, но и негативное воздействие. Последнее связано с изменением кислотности, содержания фторид - и фосфат - ионов, подвижных форм стронция и кальция. Это обстоятельство свидетельствует о необходимости внесения этих показателей в систему элементов мониторинга почв как обязательных при оценке воздействия фосфогипса.

Характер воздействия ФГ на почвенные экосистемы зависит от времени года и удаленности от ОРО; изменение экотоксикологической характеристики МПГ зависит от содержания ФГ. При исследовании экологического состояния почв территорий на разном удалении от отвалов фосфогипса (многотоннажных отходов производства минеральных удобрений) дана дифференцированная оценка воздействию объекта

размещения отходов (ОРО) в виде индекса нарушенное™ экологических свойств почв -Ииэс-

Применение промышленных гуматов позволяет уменьшить негативное влияние фосфогипеа, способствуя повышению безопасности МПГ с ФГ для живых организмов разных трофических групп. Для этого целесообразно применять промышленные гуминовые препараты, производимые из торфа ВС-ЕпК и угля Ре-Р1ехК. Установлено, что положительный эффект ГП уменьшается с увеличением содержания ФГ в МПГ и увеличением концентрации ГП в МПГ.

Другой, на наш взгляд, интересный практический аспект данной работы заключается в возможности использования предложенной методической модели для нормирования содержания токсических компонентов в почвогрунтах и почвах, а также дифференциации этих норм по видам земель разного хозяйственного использования. В литературе описаны, так называемые, базовые экологические нормы - индивидуальные границы экологической нормы «состояния-воздействия» для почв разных категорий земель с учетом специфики их хозяйственного использования (табл.9).

Таблица 9

Экологические требования, соответствующие допустимым значениям основных

характеристик почв земель разного хозяйственного назначения - базовые _экологические нормы (по: Яковлеву, Евдокимовой, 2011)_

Почвы разных категорий земель

Характеристики почв Природные объекты Природно-антропогенные объекты

ООПТ с/х назначения населенных пунктов лесного фонда промышленности и транспорта водного фонда

Химические фон ПДК/ОДК не допускается переход загрязняющих веществ в сопредельные природные среды

Физические фон способность почвенных экосистем к самовосстановлению (утрата не более 20-30 % биоорганического потенциала почв*)

Биологические фон

* Биоорганический потенциал почв - сумма живого и гумуеированного органического вещества.

Согласно предложенной схеме и исходя из полученных нами данных (табл. 7 и 8), можно предположить, что для земель особо охраняемых природных территорий (ООПТ) допустимое содержание ФГ в почвогрунте составляет не более 2,0%, для земель сельскохозяйственного назначения и населенных пунктов - не более 5,6%, для земель лесного и водного фонда, промышленности и транспорта - не более 9,6%. Однако, учитывая многообразие факторов, воздействующих на биоту, для проверки этого предположения требуются специальные исследования.

Выводы

1. Экологическая оценка почв и почвогрунтов показала, что фосфогипс (ФГ) оказывает негативное воздействие на функционирование биоценозов. Исследования природных биотопов на разном удалении от объекта размещения отходов (ОРО) по наиболее информативным биотическим параметрам (потеря веса растительного опада, микробной эмиссии С02, соотношение мицелиальной и споровой биомасс почвенных микромицетов) показали, что на расстоянии 300-400 м от ОРО («буферная» зона) почвы характеризуются нарушенностью низкой степени (^юс=0,749), а почвы с площадок, непосредственно прилегающих к отвалам ФГ («импактная» зона), - средней степенью нарушенное™ (Июс~ 0,252).

2. Добавление ФГ из апатитового сырья (Кировского месторождения) в модельный почвогрунт легкого гранулометрического состава (стандартная почвенная смесь по ИСО 11268-1) снижает рН среды, повышает доступность Sr для живых организмов, приводит к достижению предельно допустимого уровня содержания стронция при 5,7% ФГ, фторид-иона - при 8,0%.

3. Методами биотестирования по общепринятым токсикометрическим показателям установлено, что чувствительность стандартизованных тест-культур организмов, представляющих основные трофические уровни, к фосфогипсу возрастает в ряду редуценты < консументы < продуценты. Полуэффективная концентрация - ЕС50 для продуцентов (изменение прироста численности клеток микроводорослей S. quadricauda) - 5,1% ФГ (по массе); для консументов (выживаемость рачков D. magna) - 7,7%, для редуцентов (изменение свечения люминесцентных бактерий E.col 0-15,3%.

4. На основании реакции наиболее чувствительных тест-организмов (микроводорослей S. quadricauda) установлено, что пороговая концентрация фосфогипса в почвогрунте, не оказывающая негативное воздействие на биоту (по observed effect level- NOEL) соответствует 2,0% (по массе).

5. Гуминовые препараты угольного (ВС-ЕпК) и торфяного (Pe-FlexK) происхождения при концентрации 0,005% способствуют снижению неблагоприятного воздействия фосфогипса, повышая предел допустимого содержания ФГ в МПГ (NOEL) до 3,6% (по массе).

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ В журналах, рекомендованных ВАК

1. Каниськин М.А., Терехова В.А., Яковлев A.C. Контроль гуматной детоксикации отходов фосфогипеа методами биотестирования // Экология и промышленность России. 2007. №8. С. 48-51.

2. Каниськин М.А.. Семенова Т.А., Терехова В.А. Изменения микобиоты почв под влиянием фосфогипса // Микология и фитопатология. 2009. №4. С. 37-43.

3. Терехова В.А., Домашнев Д.Б., Каниськин М.А., Степачев A.B. Экотоксикологическая оценка повышенного содержания фосфора в почвогрунте по тест-реакциям растений на разных стадиях развития // Проблемы агрохимии и экологии. 2009. №3. С. 21-26.

4. Каниськин М.А., Изосимов A.A., Терехова В.А., Якименко О.С., Пукальчик М.А. Влияние гуминовых препаратов на биоактивность почвогрунта с фосфогипсом // Теоретическая и прикладная экология. 2011. №1. С. 87-95.

В других журналах, материалах и тезисах конференции

5. Каниськин М.А.. Горленко A.C., Терехова В.А. Оценка биологической активности почв по эмиссии углекислого газа в зоне размещения отвалов фосфогипса // Мат. докладов II Международной научно-практической конференции «Почва как связующее звено функционирования природных и антропогенно-преобразованных экосистем». Иркутск. 2-7 сентября 2006. С. 363.

6. Каниськин М.А. Анализ информативности некоторых биотических параметров при оценке экологического состояния почв в условиях воздействия отходов фосфогипса // Мат. докладов XV международной конференции «Ломоносов-2008», секция «Почвоведение». М. 8-12 апреля 2008. С. 57-58.

7. Семенова Т.А., Биланенко E.H., Каниськин М.А.. Попутникова Т.О., Терехова В.А. Оценка качества ремедиации почв в нефтедобывающих районах Сибири по данным микробиологических исследований // Мат. докладов V съезда Всероссийского общества почвоведов им. В.В.Докучаева. Ростов-на-Дону: ЮФУ. 2008. С. 451.

8. Terekhova V., Poputnikova T., Fedoseeva E., Rakhleeva A., V. Vavilova, M. Kaniskin, M- Timofeev, I.Ibatullina, A. Yakovlev. Biotic Control of Humic Substances Ecotoxicity and their Remediation Effect in Contaminated Environment // 14lh Meeting of IHSS "From Molecular understanding to innovate applications of humic substances". Moscow -St. Petersburg. 2008. PP. 687-690.

9. Степачев A.B., Каниськин M.A.. Домашнев Д.Б., Терехова В.А. Фитотестирование избыточного содержания фосфора в почвогрунте по реакции высших растений // Мат. докладов Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы

региональной экологии в условиях устойчивого развития». Киров. 25-27 ноября 2008. С. 316-319.

10. Каниськин М.А.. Терехова В.А., Семенова Т.А., Лысак Л.В. Влияние фосфогипса на микроорганизмы почвогрунта // Доклады по экологическому почвоведению. Выпуск 1 (11). М. 2009. С. 62-78.

11. Степачев А.В., Каниськин М.А. Сравнение дигидрофосфата калия и фосфогипса как источников подвижного фосфора в почвогрунтах по реакции биоты // Мат. докладов XVI Международной конференции «Ломоносов», секция «Почвоведение». М. 14-17 апреля 2009. С. 94-95.

12. Fedoseeva E.V., Yakimenko O.S., Terekhova V.A., Gladkova M.M., Kaniskin M.A., Timofeev M.A. Comparative sensitivity of standard test-organisms to soluble humates of different origin // 17th International Environmental Conference: Global Indicators. Moscow. 18-22 May 2009. P.53.

t3. Терехова В.А., Лысак Л.В., Вавилова В.М., Домашнев Д.Б., Каниськин М.А. Влияние биогенных элементов на чувствительность микробных сообществ к тяжелым металлам в искусственном почвогрунте // Бюллетень Московского общества испытателей природы. Отдел биологический. Том 114, вып. 3. Приложение 1. Часть 3. Экология. Природные ресурсы. Рациональное природопользование. Охрана окружающей среды. М. 2009. С. 226-231.

14. Каниськин М.А. Исследование влияния добавок фосфогипса к почвогрунту на биотест-системах разной таксономической принадлежности и трофического уровня // Мат. докладов XVII Международной конференции «Ломоносов», секция «Почвоведение»,- М. 13 апреля 2010. С. 48.

15. Каниськин М.А. Нормирование содержания фосфогипса в почвогрунте по реакции биотест-систем разных трофических уровней // Мат. докладов международной научно-практической конференции «Экологическое нормированйе, сертификация и паспортизация почв как научная основа рационального землепользования». М.: МАКС Пресс. 2010. С. 86-89.

16. Yakimenko О., Izosimov A., Kanis'kin М„ Terekhova V. Detoxifying action of humates towards phosphogypsum. II SETAC Europe: Ecosystem Protection in a Sustainable World: a Challenge for Science and Regulation, SETAC - Society of Environmental Toxicology and Chemistry. Milan, Italy. May 15-19 2011. P. 121.

Подписано в печать 23.09.2011. 24 полосы. Формат А5. Тираж 130 экз. Заказ №1702. Отпечатано ООО "Практичная полиграфия" 129085, г.Москва, пр. Ольминского, д.ЗА, стр.3.

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Каниськин, Максим Александрович

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К ЭКОЛОГИЧЕСКОМУ НОРМИРОВАНИЮ ПОЧВ ПРИ ХИМИЧЕСКОМс ЗАГРЯЗНЕНИИ. ВОЗДЕЙСТВИЕ ОТХОДОВ ФОСФОГИПСА И ХИМИЧЕСКАЯ РЕМЕДИАЦИЯ ПОЧВ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ).

1.1. Загрязнение окружающей среды: современное состояние проблемыэкологического нормирования.

1.2. Биодиагностика экологического состоянияпочв, подвергающихся,антропогенной нагрузке.

1.3: Общие сведения о фосфогипсе. Влияние фосфогипса на, окружающую среду.

1.4. Ремедиация нарушенных почв: опыт и>область применения гуминовых веществ*.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПОЧВ И ПОЧВОГРУНТОВ; ПОДВЕРЖЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЮ ФОСФОГИПСА.

ГЛАВА 2. РАЙОН, МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Район исследования.

2.2. Материалы исследования.

2.2.1. Натурные почвы.

2.2.2. Модельный растительный субстрат (МРС).

2.2.3. Модельный почвенный грунт (МПГ).

2.2.4. Фосфогипс (ФГ).

2.2.5. Гуминовые препараты (ГП).

2.3. Методы исследования.

2.3.1. Полевые опыты.

2.3.2. Вегетационные опыты.

2.3.3. Лабораторные опыты.

2.3.4. Химические анализы.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖЕНИЕ.

ГЛАВА- 3. ВЛИЯНИЕ ОБЪЕКТА РАЗМЕЩЕНИЯ ОТХОДОВ ФОСФОГИПСА НА ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВ.

3.1*. Интенсивность почвенного дыхания.

3.2. Деструкция растительных остатков.

3.3. Биоразнообразие микобиоты.

3.4. Биомасса микромицетов.6Г

3.5: Индекс нарушенности экологических свойств почв по биотическим показателям Инэс.

ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ ФОСФОГИПСА НА ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ МОДЕЛЬНОГО ПОЧВЕННОГО ГРУНТА.

4.1. Физико-химические свойства M1I1.

4.2е. Рост« и .развитие высших растений.

4.31 Реакция сообществ почвенных микроорганизмов.71*

4.4. Реакция.стандартизованных тест-организмов^разных» трофических уровней (биотестирование)'.79'

ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ ГУМИНОВЫХ ПРЕПАРАТОВ НА ТОКСИЧНОСТЬ ФОСФОГИПСА.

5.1. Изменение экологической токсичности смеси ФГ шМПГ.

5.2. Изменение содержание потенциально токсичных примесей в смеси ФГ и МПГ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Экологическая оценка почв и почвогрунтов, подверженных воздействию фосфогипса"

Актуальность исследования. Постоянно пополняющиеся отвалы отходов промышленной переработки природного сырья принимают масштабы, угрожающие устойчивому функционированию биоценозов. Одним из видов многотоннажных отходов является фосфогипс (ФГ) — побочный продукт производства экстракционной фосфорной кислоты, получаемой при разложении фосфатного сырья или апатитового концентрата смесью серной и фосфорной кислот дигидратным способом. Фосфогипс находит разностороннее применение в сельском хозяйстве, строительстве, целлюлозно-бумажной промышленности (Ахмедов, Атакузиев, 1980; Борисов и др., 1983; Ляшкевич, 1985; Иваницкий и др., 1986; Фосфогипс., 1990; Потапов и др., 2003; Smadi et al., 1999; Singh, 2002; Tayibi et al., 2009 и др.). Наличие в нем таких важных элементов питания растений, как кальций, фосфор, сера, делают ФГ привлекательным в качестве удобрения. Используют ФГ и в качестве мелиоранта почв солонцовых комплексов (Рашковский и др., 1989; Рекомендации ., 2006 и др.).

Однако влияние ФГ, содержащего наряду с основным компонентом (гипсом) большое количество5 примесей в форме соединений стабильного стронция, фтора, кадмия и других (в том числе редкоземельных) элементов, а также остатков серной и фосфорной кислот, на экологическое состояние почв исследовано недостаточно (Любимова, Борисочкина, 2007; Carvalho; Raij, 1997; Free et al., 1998; Toma, Saigusa, 1997; Elbaz-Poulichet et al., 2001; Lee et al., 2004; Al-Hwaiti et al., 2010; Hurtado et al., 2011 и др.).

Современная концепция экологического нормирования вредных воздействий предполагает реализацию интегрального подхода, основанного на сочетании химических и биологических методов анализа. Биотическим показателям в экологической оценке природных сред в последнее время придается особое значение (Левич, 1980; Воробейчик и др., 1994; Ананьева, 2003; Терехова, 2003, 2007; Опекунов, 2006; Кудеяров и др., 2007; Cairns,

2005 и др.). Факторы среды, воздействующие на живые организмы разных трофических уровней, оценивают биоиндикационными методами в природных условиях (in situ), и биотестированием образцов1 в лабораторных условиях (ex situ) по реакции стандартизованных тест-культур (Филенко, 1988; Воробейник и, др., 1994; Терехова, 2003; Chapman 1990; Cairns, 2005; Persoone et al., 2005; Linlcov, 2010 и,др.). Использование такого комплексного подхода представляется, целесообразным при изучении влияния фосфогипса на почвенные ценозы. Рассмотренная в диссертации система (фосфогипс-почвенные субстраты) может служить, на наш взгляд, хорошей методической моделью для' нормирования содержания загрязняющих веществ в почвогрунтах и почвах.

Гуминовые препараты во многих вариантах их применения оказывают положительное влияние на почву и почвенные субстраты, способствуют. * детоксикации загрязняющих веществ, улучшают агрохимические свойства, стимулируют рост растений и т.п. Однако, эффект гуминовых препаратов-зависит от химической природы источников получения, ИХ СВОЙСТВ' И' доз применения (Орлов, 1990; Гуминовые., 1993, Чуков, 2001; Куликова, 2008; Insam, 1996; Halim et al., 2003; Perminova et al., 2006; Si et al., 2006; Janos eb al., 2010 и др.).

Поскольку нередко* ФГ применяется как мелиорирующий агент, представлялось интересным оценить возможность использования ряда, промышленных гу матов для «смягчения» возможных негативных последствий присутствия ФГ в почвенных субстратах. Поэтому отдельной задачей работы было выявление детоксицирующей активности промышленных гуматов по отношению к токсическим компонентам в смеси ФГ и почвогрунта.

В связи с вышесказанным, цель работы заключалась в экологической оценке почв и почвогрунтов, подверженных воздействию фосфогипса. Для достижения этой цели были поставлены и решались следующие задачи:

1. охарактеризовать экологическое состояние почв территории; прилегающей к объекту размещения отходов фосфогипса;

2. исследовать влияние фосфогипса- на содержание, некоторых? потенциально опасных примесей в почвогрунте;

3. проанализировать влияние фосфогипса на тест-функции организмов' основных трофических уровней; и биоиндикационные показатели почвенной? микробиоты; установить: предел допустимого для?' живых, организмов содержания^фосфогипса в почвогрунте; ■ . '

4Y рассмотреть возможность« применения гуминовых препаратов^ для снижения неблагоприятного?воздействия?фосфогипса:, Работа выполнена на кафедре земельных ресурсов? и оценки почв факультета:, почвоведения МГУ имениМ.В; Ломоносова. Исследования проводились при; поддержке программы; Президиума; РАН «Биологическое1 разнообразиеа также в. рамках ГК №14.740.11.0796 ФЦГГ «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России». Результаты исследования . представляли большой интерес для; Департамента природопользования и охраны окружающей среды. Правительства;:г. Москвы в связи с разработкай рекомендаций по оптимизации состава искусственных? почвогрунтов, поэтому часть работы ^выполнялась в рамках НИР по Государственному контракту № Н1/08 от- 18.04.09; Изучение влияния отходов фосфогипса на почвы проводились на территории, прилегающей к ОАО «Воскресенские минеральные удобрения» в Московской.области.

Выявлена неоднозначная реакция на фосфогипс; организмов разных трофических уровней, установлены факторы, влияющие; на биоразноо.бразие почвенных микроорганизмов; Основываясь на современной- (биотической) концепции экологического контроля рассчитан индекс нарушенности экологического состояния почв, отражающий степень влияния отходов фосфогипса на биоту.

Определен набор-химических и биотических показателей, который; может быть рекомендован для включения в систему мониторинга качества 8 почв при оценке воздействия фосфогипса. Для стандартного почвогрунта (согласно ИСО 11268-1) установлено, что безвредным для биоты является содержание ФГ < 2,0% (по массе). Результаты исследования учтены Департаментом природопользования и охраны окружающей среды Правительства г. Москвы при разработке рекомендаций по оптимизации состава искусственных почвогрунтов, использованы в отчете о НИР по оценке влияния отходов фосфогипса на окружающую среду, используются при чтении лекционного курса для студентов «Биодиагностика и экологическая оценка».

Автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю доктору биологических наук Тереховой В.А за неоценимую помощь в проведении работы, ценные советы и рекомендации на всех этапах исследования. Особую благодарность автор выражает сотрудникам ЛЭТАП и я кафедры земельных ресурсов и оценки почв факультета почвоведения МГУ и лично зав. каф., проф. Яковлеву A.C. за полезные предложения, консультации и внимание к работе, а также д.б.н. Верховцевой Н.В., д.б.н. Лысак Л.В., к.б.н. Горленко A.C., к.б.н. Семеновой Т.А. за помощь в организации исследования и проведении анализов. Огромную/ признательность автор выражает семье и друзьям.

Заключение Диссертация по теме "Экология (по отраслям)", Каниськин, Максим Александрович

выводы

Экологическая оценка почв и почвогрунтов показала, что фосфогипс (ФГ) оказывает негативное воздействие на функционирование биоценозов. Исследования природных биотопов на разном удалении от объекта размещения отходов (ОРО) по наиболее информативным биотическим параметрам (потеря веса растительного опада, микробной эмиссии СОг, соотношение мицелиальной и споровой биомасс почвенных микромицетов) показали, что на расстоянии 300-400 м от ОРО («буферная» зона) почвы характеризуются нарушенностью низкой степени (инэс=0,749), а почвы с площадок, непосредственно прилегающих к отвалам ФГ («импактная» зона), - средней степенью нарушенности (ИНэс = 0,252).

Добавление ФГ из апатитового сырья (Кировского месторождения) в модельный почвогрунт легкого гранулометрического состава (стандартная почвенная смесь по ИСО 11268-1) снижает рН среды, повышает доступность Sr для живых организмов, приводит к достижению предельно допустимого уровня содержания стронция npHV 5,7% ФГ, фторид-иона - при 8,0%.

Методами биотестирования по общепринятым токсикометрическим показателям установлено, что чувствительность стандартизованных тест-культур организмов, представляющих основные трофические уровни, к фосфогипсу возрастает в ряду редуценты < консументы < продуценты. Полуэффективная концентрация - ECS0 для продуцентов (изменение прироста численности клеток микроводорослей S. quadricauda) - 5,1% ФГ (по массе); для консументов (выживаемость рачков D. magna) — 7,7%, для редуцентов (изменение свечения люминесцентных бактерий E.coli) — 15,3%.

4. На основании реакции наиболее чувствительных тест-организмов (микроводорослей S. quadricauda) установлено, что пороговая концентрация фосфогипса в почвогрунте, не оказывающая негативное воздействие на биоту (по observed effect level - NOEL) соответствует 2,0% (по массе).

5. Гуминовые препараты угольного (ВС-ЕпК) и торфяного (Pe-FlexK) происхождения при концентрации 0,005% способствуют снижению неблагоприятного воздействия фосфогипса, повышая предел допустимого содержания ФГ в МПГ {NOEL) до 3,6% (по массе).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Использование химико-аналитических методов исследований в сочетании с методами биоиндикации и биотестирования, дают достаточно надежную оценку влияния фосфогипса на почвы и почвогрунты. Наши исследования позволили выявить особенности химического состава почвенных субстратов с различным содержанием фосфогипса, учесть реакции организмов различных уровней организации; таксономического и трофического статусов. Показано, что фосфогипс как отход переработки природного минерального сырья1 при воздействии на почву и почвогрунт оказывает не только мелиорирующее, но и негативное воздействие. Последнее связано с изменением кислотности, содержания фторид - и» фосфат - ионов, подвижных форм стронция и кальция. Это обстоятельство свидетельствует о необходимости внесения этих показателей в< систему элементов мониторинга почв как обязательных при оценке воздействия фосфогипса.

Характер воздействия ФГ на почвенные экосистемы зависит от времени года и удаленности от ОРО; изменение экотоксикологической характеристики МШ зависит от содержания ФГ. При исследовании экологического состояния почв*территорий на разном удалении от отвалов фосфогипса (многотоннажных отходов производства минеральных удобрений) дана дифференцированная оценка воздействию объекта размещения отходов (ОРО) в виде индекса нарушенности экологических свойств почв - Иное

Применение промышленных гуматов позволяет уменьшить негативное влияние фосфогипса, способствуя повышению безопасности МПГ с ФГ для живых организмов разных трофических групп. Для этого целесообразно применять промышленные гуминовые препараты, производимые из торфа ВС-ЕпК и угля Pe-FlexK. Установлено, что положительный эффект ГП уменьшается с увеличением содержания ФГ в МПГ и увеличением концентрации ГП в МПГ.

Другой, на наш взгляд, интересный практический аспект данной работы заключается в возможности использования предложенной методической модели для нормирования содержания токсических компонентов в почвогрунтах и почвах, а также дифференциации этих норм по видами земель разного хозяйственного использования: Как было сказано выше (с. 18), в литературе описаны, так называемые, базовые экологические нормы - индивидуальные границы экологической нормы, «состояния-воздействия» для почв разных категорий земель с учетом специфики их хозяйственного использования (табл. 1.3).

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Каниськин, Максим Александрович, Москва

1. Абакумов В.А. Экологические модификации и развитие биоценозов / Экологические модификации; и критерии экологического; нормирования. Труды Междунар. симп., Нальчик, 1-12 июня 1990; Ленинград: Гидрометеоиздат, 1991. С. 18-40.

2. Аникеев В. В., Лукомская; К.А. Руководство к практическим занятиям; по микробиологии. М.: Просвещение, 1977. С. 66-80.

3. Ахмедов, М.А., Атакузиев Т. А. Фосфогипс: Исследование, применение. Ташкент, 1980. 156с.

4. Бабьева И:П., Зенова Г.М. Биология почв. М: изд-во МГУ, 1989.336 с.

5. Бигон М., Харпер Дж., Таунсенд. К. Экология. Особи, популяции и сообщества. М.: Мир, 1989. Т. 1. 667 с. Т. 2. 477 с.

6. Биологический' контроль окружающей среды: биоиндикация, и биотестирование / О.П. Мелехова^ Е.И; Егорова, Т.И. Евсеева и др.-; под ред. О.П. Мелеховой и Е.И. Егоровой. М.: Издательский центр «Академия».-2007.288 с.

7. Борисов В.М., Белрезкина Л.Г., Борисова С.И., Дьяконова Т.И. Кинетика восстановления гипса и фосфогипса. Труды НИУИФ, выпуск 243, М., 1983. 191 с.

8. Варшал Г.М., Кощеева И .Я., Сироткина И.С., Колосов И.В., Кощеева И.Я. Изучение органических кислот поверхностных вод и их взаимодействия с ионами металлов // Геохимия. 1979. № 4. С. 598-607.

9. Верховцева Н.В:, Осипов Г.А. Метод газовой хроматографии—масс-спектрометрии в изучении микробных сообществ почв агроценоза //

10. Проблемы агрохимии и экологии. 2008. №2. С.51-54.

11. Виноградов Б.В. Основьуландшафтной экологии. М.: ГЕОС, 1998. 418 с.

12. Виноградов Б.В., Орлов В.П., Снакин В.В. Биотические критериивыделения зон экологического бедствия России // Изв. РАН. Сер. геогр. — 1993. №5. С. 77-89. |

13. Виноградский С.Н. Микробиология почвы. М.: Изд-во АН СССР, 1952. 792 с. I

14. Влияние полигонов фосфогипса на окружающую природную среду. Труды НИУиФ. М., 1997. 75 с.

15. Воробейчик Е.Л. Реакция почвенной биоты лесных экосистем Среднего Урала на выбросы медеплавильных комбинатов // Автореф. дис. канд. биол. наук. Екатеринбург. 1995. 24 с.

16. Воробейчик Е.Л., Садыков О.Ф., Фарафонтов М.Г. Экологическое нормирование техногенных загрязнений наземных экосистем (локальный уровень). Екатеринбург, УИФ «Наука», 1994. 280 с.

17. Временная методика определения предотвращения экологического ущерба. -Госкомэкология России. Утверждена Председателем Госкомэкологии России В.И.Даниловым-Данильяном 09 марта 1999 г. М. 1999.

18. Вятчина О.Ф., Жданова Г.О., Стом Д.И. Некоторые эффектыгуминовых веществ на микроорганизмы / Мат. IV Всерос. конференция

19. Гуминовые вещества в биосфере». М. 2007. С. 405-411.96

20. Герасимова М.И., Строганова« М.Н., Можарова Н.В., Прокофьева Т.В. Антропогенные почвы:генезис, география, рекультивация. Учебное пособие. Под редакцией академика РАН Добровольского Г.В. Смоленск: Ойкумена, 2003. 268 с.

21. Гельцер Ю.Г. Биологическая диагностика почв. М.: Изд-во МГУ, 1986. 80 с.

22. Геохимия окружающей среды / Ю.Е. Сает, Б.А. Ревич, Е.П. Янин и др. -М.: Недра, 1990.335 с. |

23. Гончарук Е. И., Сидоренко Г. И. Гигиеническое нормирование химических веществ в почве. Руководство. М, 1986. 320 с.

24. ГОСТ 17.4.1.02-83 Классы загрязняющих веществ по степени их опасности. I

25. ГОСТ 26205-91.j Почвы. Определение подвижных соединений фосфора и калия по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО.

26. Гузев B.C., Левин C.B. Перспективы эколого-микробиологическойIэкспертизы состояния ; почв при антропогенных воздействиях // Почвоведение. 1991. № 1. С. 134-139.30.' Гуминовые вещества в биосфере. Под ред. Д.С. Орлова. М.: Наука, 1993.238 с.

27. Дагуров A.B. Влияние гуматов на токсичность углеводородов нефти // Автореф. дис. канд. биол. наук. Иркутск, 2004. 20 с.

28. Демин В.В., Завгородняя Ю.А., Терентьев. В. А. Природа биологического действия гуминовых веществ. Часть 1. Основные гипотезы // Доклады по экологическому почвоведению. 2006. №1, вып.1. С.72-79.

29. Демин В.В., Завгородняя Ю.А., Терентьев В.А. Природа биологического действия гуминовых веществ. Часть 2. Локализация биопротекторного действия гуминовых веществ в почвах // Доклады по экологическому почвоведению. 2006. №1, вып.1. С.80-91.

30. Добровольская Т.Г. Структура бактериальных сообществ почв. М.:I

31. ИКЦ «Академкнига», 2002. 282 с.

32. Добровольский Г.В., ¡Никитин Е.Д. Функции почв в биосфере и экосистемах (экологическое значение почв). М.: Наука, 1990. 260 с.

33. Добровольский Г.В. j Глобальный характер угрозы современнойIдеградации почвенного покрова // Структурно-функциональная роль почвы,;В'биосфере. М., Геос, 1999. cj 209-215.

34. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Сохранение почв как незаменимого компонента биосферы: функционально-экологический подход. М.: Наука,•2000.185 с:

35. Егорова Л.Н. Почвенные грибы Дальнего Востока. Гифомицеты. Л.: Наука, 1986. 207 с.

36. Жданова H.H., Васильевская А.И. Экстремальная экология грибов вприроде и эксперименте. Киев: Наук, думка; 1982. 167 с. /

37. Жмур Н.С. Государственный и производственный контроль токсичности методами биотестирования в России. М.*: Международный Дом сотрудничеств, 1997. 114 с.

38. Заварзин Г.А. Лекции по природоведческой микробиологии. М.: Наука, 2003. 348 с.

39. Звягинцев Д.Г. Почва и микроорганизмы. М.: Изд-во МГУ, 1987. 256 с.

40. Звягинцев Д.Г., Гузев B.C., Левин C.B., Селецкий Г.И., Оборин A.A. Диагностические признаки различных уровней загрязнения почвы нефтью // Почвоведение, 1989. № 1. С. 72-78.

41. Израэль Ю.А. Допустимая антропогенная нагрузка на окружающую среду // Всесторонний анализ окружающей природной среды: Труды II советско-американского симпозиума / Ред.: Ю.А. Израэль. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1976. С. 12-19.

42. Иваницкий В.В., Классен П.В. Новиков А.А. и др. Фосфогипс и его использование. М.: Химия, 1990. 224 с.

43. Кабата-Пенд иас А. ,Пендиас X. Микроэлементы в почвах и. растениях. -М.: Мир, 1989.439 с. . . |48. .Казеев К.Ш., Колесников С.И., Вальков В.Ф. Биологическая диагностика н индикация почв:; методология и методы исследований.- Р н/'Д, 2000.232 с. !

44. Классификация ^диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004: 342с: I

45. Ковальский В.В: Геохимическая экология. М:: Наука-, 1974.298 с. 51'. . Кожевин Н;А. Люминесцентно-микроскопическое изучение комплекса микроорганизмов и отдельных микробных^ популяций в почве // Автореф. Ддис. канд. биол. наук, 1976. 21 с. .

46. Кожевин П.А. О задачах почвенной биотехнологии // Вестник МГУ, Серия 17, почвоведение. 2006. № 4. С. 45-49.

47. Криволуцкий Д.А.,- Тихомиров Ф.А., Фёдоров Е.А. Биоиндикация № экологическое нормирование / Влияние промышленных предприятий на окружающуюхреду. М.: «Наука», 1987. 270 с. '

48. Критерии отнесения опасных отходов к классу опасности для окружающей природной среды, утверждены Приказом Министерства99природных ресурсов России 15 июня 2001 г №511.

49. Круглов 10.В: Микрофлора почвы и пестициды. М.: Агропромиздат, 1991.129 с.

50. Левич А.П. Структура экологических сообществ. М.: Изд-во МГУ, 1980. 181 с.

51. Левич А.П. Биотическая концепция контроля природной среды // . Доклады Академии наук. 1994. Т. 337, № 2. С. 280-282.

52. Лысак^ Л.В., Добровольская Т.Г., Скворцова И.Н. Методы оценки бактериального разнообразия почв и идентификации почвенных бактерий. М.:МАКС Пресс.2003.120 с.

53. Любимова И.Н., Борисочкина Т.И. Влияние потенциально опасных химических элементов, содержащихся в фосфогипсе, на окружающую среду. М.: ГНУ Почвенный институт имени В.В. Докучаева РАСХН. 2007. 48 с.

54. Ляшкевич И.М. Высокопрочные строительные материалы на основе гипса и фосфогипса// Строительные материалы. 1985. № 11. С. 22-26.

55. Макаров O.A. Некоторые аспекты почвенно-ландшафтного планирования М: изд-во МГУ. 2004. 98 с.

56. Макаров O.A. Состояние почвы как объект экологического нормирования окружающей природной среды // Автореф. дис. докт. биол. наук. М., 2002. 46 с.

57. Марказен З.Х. Утилизация фосфогипса. М.: НИИТЭХИМ, 1986. 56 с.

58. Марфенина O.E. Микологический почвенный мониторинг: возможности и перспективы //Почвоведение. 1994. № 1. С. 75-80.

59. Марфенина O.E. Антропогенные изменения комплексов микроскопических грибов в почвах // Автореф. дисс. докт. биол. наук. М: МГУ. 1999. 48 с.

60. Методы почвенной микробиологии и биохимии / ред. Д.Г. Звягинцев. М.: Изд-во МГУ, 1991. 304 с.

61. Методы экспериментальной микологии. Справочник / И.А. Дудка и др. Киев: Наук. Думка, 1982. 550 с.

62. Милько A.A. Определитель мукоральных грибов. Киев: Наук. Думка, 1974.303 с.

63. Мотузова Г.В. Уровни и природа варьирования содержаний микроэлементов в почвах лесных биогеоценозов // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. С-Пб., 1992. Т. 14. С. 57-68.

64. Мотузова Г.В. Загрязнение почв и сопредельных сред. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2000. 71 с.

65. Мотузова Г.В., Безуглова О.С. Экологический мониторинг почв. М., 2007. 237 с.

66. Овчаренко М.М. Задачи агрохимической службы по мониторингу сельхозугодий // Химия в сельском хозяйстве. 1995. №5. С. 61-63.

67. Опекунов А. Ю. Экологическое нормирование и оценка воздействия на окружающую среду / Учеб. пособие. СПб.: Изд-во СПбГУ, 2006. 261 с.

68. Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв. М: Изд-во МГУ, 1974. 177с.

69. Орлов Д.С. Химия почв. М.: Изд-во МГУ, 1985. 376с.

70. Орлов Д.С. Гуминовые кислоты почвы и общая теория гумификации. М: Изд-во МГУ, 1990. 386 с.

71. Орлов Д.С. Свойства и функции гуминовых веществ / В кн.: Гуминовые вещества в биосфере. М.: Наука, 1993. С. 16-27.

72. Орлов Д.С, Садовникова Л.К., Саврова А.Л. Сравнительное изучение сорбционного поглощения, тяжелых металлов гуминовыми кислотами различного происхождения // Докл. РАН. 1995. Т.345 (№4). С. 535-537.

73. Орлов Д.С., Демин В.В., Завгородняя Ю.А. Влияние молекулярных параметров гуминовых кислот на их физиологическую активность. // Докл. Академии Наук. 1997. Т. 354. № 6. С. 843-845.

74. Орлов Д.С., Чуков С.Н; «Вторая Всероссийская конференция «Гуминовые вещества в биосфере» //Почвоведение. 2003. №8. С. 1019-1022.

75. Орлов Д.С., Чуков С.Н. Гуминовые кислоты: функции № особенности строения / Сб. тезисов^ IV съезда Докучаевского общества., почвоведов, Новосибирск, 2004, т. 1. С. 323.

76. Оценка экологического состояния почвенно-земельных ресурсов региона в зонах влияния промышленных предприятий (на примере Тульской области) / Под общ. ред. акад. РАН Г.В. Добровольского, проф. С.А. Шобы. М: Изд-во МГУ, 1999. 252 с.

77. Перминова И.В; Анализ, классификация и прогноз свойств гумусовых кислот // Автореф. дис. докт. хим. наук. М. 2000. 50с.

78. Перминова И.В., Жилин Д.М. Гуминовые вещества в контексте зеленой химии // Зеленая химия в России. М., 2004. С. 146-162.

79. Перминова И.В. Гуминовые вещества — вызов химикам XXI века // Химия и жизнь. 2008. №1. С.20-30.

80. Пикушова Э.А., Веретельник Е.Ю. Структура почвенных микоценозов нафоне различного рода технологий возделывания сельскохозяйственныхкультур и систем и защиты / Материалы всероссийского научного симпозиума102

81. Полянская Л.М., Кочкина Г.Н., Кожевин П.А., Звягинцев Д.Г. Кинетическое описание структуры; комплексов: почвенных актиномицетов // Микробиология. 1988. Т. 57, № 5. С. 854-859. .; ■•

82. Попов А.И. Гуминовые. вещества:: свойства,' строение, образование; СПб.: Изд-во СПбГУ, 200-1. 248 с. / ;

83. Потапов, Ю.Б., Золотухин С.Н., Семенова В.Н. Процессы етруктурообразования и технология получения безобжиговых вяжущих на основе фосфогипса дигидрата // Строительные материалы. 2003. № 7. С. 3739. ■•.■:■ ' '■:".'■"•■■ . . V-' .

84. Протасова Ы.А., Горбунова Н.С. Сединения цинка, никеля, свинца и кадмия в обыкновенных черноземах каменной степи при длительном применении удобрений и фосфогипса // Агрохимия. 2010. № 7. С.52-61.

85. Рашковскиш Е.М;; Лощинин* О®!; . Чумаков; В';С1; . Гринберг1 С.Ю;; Степанов М.А. Способ химической мелиорации черноземных солонцовых, почв. М. Росагропромиздат, 1989; С. 18-24, 98-104.

86. Рекомендации, по использованию фосфогипса для мелиорации солонцов. М;: Почв, ин-тим. В.В. Докучаева РАСХ. 2006. 46 с.

87. Садовникова Л: К. Охрана почв от химического загрязнения. М: Изд-во МГУ, 1989. 96 с.

88. Салеем К.М.А. Использование гуминовых препаратов для детоксикации и биодеградации нефтяного загрязнения // Автореф. дис. канд. биол. наук. М.: РГУ им. И.М. Губкина. 2003. 30 с.

89. Светлосанов В.А. Устойчивость и стабильность природных экосистем // Итоги науки и техники. Сер. Теоретические и общие вопросы географии. Т.8. 1990. 199 с.

90. Сиповская К. А. Микологический мониторинг наземных экосистем в условиях техногенного воздействия // Автореф дисс. канд. биол. наук. СПб. 1998. 20 с.

91. Скворцова И.'Н., Ли С.К., Ворожейкина И.П. Зависимость, некоторых показателей биологической активности почв от уровня концентрации тяжелых металлов// Тяжелые металлы в окружающей среде. М., 1980. 121 с.

92. Снакин В.В., Мельченко В.Е., Бутовский P.O., Алябина И.О. и др. Оценка состояния и устойчивости экосистем. М.: Институт охраны природы, 1992. 128 с.

93. Стефурак В.П. Влияние техногенного загрязнения на численность и состав микробных сообществ почв. Киев, 1982. 230. с.

94. Терехова В.А., Полянская Л.М., Семенова Т.А. Исследование водных грибов методом люминесцентной микроскопии // Микробиология. 1991. Т. 60. № 5. С. 290-294.

95. Терехова В. А., Семенова Т. А., Трофимов С .Я. Структура комплексов микромицетов в подстилке заповедных ельников Тверской области // Микология и фитопатология. 1998. Т. 32. № 3. С. 18-24.

96. Терехова В.А. Биоиндикационное значение микроскопических грибов // В кн.: Биоиндикация: теория, методы, приложения / Под ред. Г.С. Розенберга. Тольятти. 1994. С. 25-38.

97. Терехова В.А. Биотестирование как метод определения класса опасности отходов // Экология и промышленность России. 2003. № 12. С. 2729.

98. Терехова В.А. Биоиндикационное." значение микромицетов в экологической оценке водных и наземных экосистем // Автореф. дис; докт. биол. наук. Москва: МГУ, 2004. 48 с. . ■

99. Терехова В.А. Микромицеты в экологической оценке: водных w наземных экосистем. МС::Наука; 20076; 216 с. . ,

100. Терехова В.А. Технологии биогесгироваиия в оценке экотоксичности отходов // Экология производства. 2009. №1. С. 48-51.

101. Терехова В.А. Биотестирование, почв: подходы и проблемы // Почвоведение. 20116. № 2. С. 190-198.

102. Тлехас З.Р., Колесников С.И. Изменение биологических свойств бурых лесных почв Адыгея- при химическом загрязнении // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Естеств. науки. 2007. № 5. С. 89-91.

103. Филенко;©іФі Водная токсикологияї Мі:^Изд-воМГУ, 1988. 156 с.

104. Фомин Г.С. Фомин А.Г, ПОЧВА. Контроль качества и экологической бёзопасностишО'Международным;стандартам; Mi, 2001. 304ІС.

105. Фосфогипс и: его использование 7 под ред. Эвенчика С.Д., Новикова А. А. М.: Химия, 1990:222 с.

106. Шульгин А.И., Шаповалов А.А., Пуцыкин Ю.Г.,, Савельев ИБ.

107. Гуминовые вещества и проблема утилизации осадков сточных вод //

108. Экологический вестник Москвы. 1994, № 8. С. 40-45. . ,'■

109. Яковлев А.С., Биологическая^ диагностика и мониторинг состояния почв // Почвоведение. 2000*. №5. С. 70-79.

110. Яковлев А.С., Евдокимова М.В. Экологическое нормирование почв и управление их качеством // Почвоведение. 2011. № 5. С. 582-596.

111. Ainsworth and Bisby's Dictionary of the fungi / Ed. Hawksworth'D.L., Kirk P:M., Sutton B.C., Pegler D.N. CABI-Bios. CAB Int., 8th Edition, 1995. 540 p.

112. Ainsworthand Bisby's Dictionary of the fungi / Ed. Kirk P.M., Cannon P.F., David J.C. and Stalpers J.A. CABI Bios. CAB Int., 9th Edition, 2001. 655 p.

113. Al-Hwaiti M.S., Ranville J.F., Ross P.E. Bioavailability and mobility of trace metals in phosphogypsum from Aqaba and Eshidiya, Jordan // Chemie der Erde. 2010. №70. PP. 283-291.

114. Black M.C., McCarthy J.F. Dissolved.organic macromolecules reduce the uptake of hydrophobic organic contaminants by the gills of rainbow trout (Salmo gairdneri) // Environ. Toxicol. Chem. 1988. №7. PP. 593-600.

115. Bollag J.-M., Mayers K. Detoxification of aquatic and terrestrial sites through binding of pollutants to humic substances // Sci. Total Environ., 1992, V.l 17/118, PP.357-366.

116. Cairns J. Jr. Biological monitoring part I. Early warning systems // Water Research. 2005. №14. PP. 1179-1196.

117. Chaney K., Swift R.S. The influence of organic matter on aggregate stabilityin some British soils // J. Soil Science. 1984. №35. PP. 223-230.107

118. Chapman P.M. The sediment quality Triad approach to determining pollution-induced'degradation;// SciTotalEnviron. 1990. №97-98. PP. 815-825.

119. Cärvalho>MlC.SV,. varitRaij B; 1997 Calcium sulphate,,phosphogypsum. and* calciiim carbonate in?the amelioration^of acidlsubsoils;for roottgrowth // Plant Soil. 1997. №192. PP. 37-48. , ; / : /

120. Management: 2008; .№4, PPi 314-326; . ' ; . , ^ ■

121. Domsh K.H., Gams W., Anderson T-H: Compendium of soil fungi. IHW-Verlag, 1993. V. I. 859 p.

122. Elbaz-Poulicheta F., Braungardt C., Achterberg E., Nicholas Morley N., Cossa D. Beckers J-M.,' Nomerange P;, Cruzadoi A., Eeblanc Ml Metal biogeochemistryin the Tinto-Odiel rivers (Southern Spain) and in the Gulf of

123. Cadiz: a synthesis of the results of TOROS project // Continental Shelf Research. 2001. №21. PP. 1961-1973;

124. Free M.L., Zhu J.S., Moudgil M.B. The effect: of PEO and. organic, sulfonates in' enhancing phosphogypsum filtration // Int; J. Miner. Process. 1999.№57. PP; 25-42: . : . ' V-'v'

125. Jones K.D., Huang W.H. Evaluation of toxicity of the pesticides, chlorpyrifos and arsenic, in the presence of compost humic substances in aqueous systems // Journal of Hazardous Materials. 2003. №103. PP. 93-105.

126. Illes, E.; Tombacz, E. The role of variable surface charge and surface complexation in the absorption of humic acid on magnetite // Colloids Surf. 2003. №230. PP. 99-109.

127. Illes, E.; Tombacz, E. The effect of humic acid adsorption on pH-dependent surface charging and aggregation of magnetite nanoparticles // J. Colloid Interface Sci. 2006. №295. PP. 115-123.

128. Insam H. Microorganisms and Humus in Soils. Humic Substances in Terrestrial Ecosystems. A.Piccolo (ed.) // Elsevier. Amsterdam, 1996, PP. 265292.

129. Kenega, E.E. Partitioning and uptake of pesticides in biological systems // Environmental dynamics of pesticides. 1978. PP. 216-273.

130. Kirschner, R.A.Jr., Parker, B.C., and Falkinham, J.O. Humic and fulvic acids stimulate the growth of Mycobacterium avium // FEMS Microbiol. Ecol. 1999. №30. PP. 327-332.

131. Lee J. Y., Kim Y. C., Yi M. J., Lee K. K. Hydrogeological investigations and discharge control of a nutrient-rich acidic solution from a coastal phosphogypsum stack at Yeocheon, Korea // Water, Air, and Soil Pollution. 2004. №151. PP. 143-164.

132. Lesage, S., Novakowski, K.S., Brown, S. and Millar,K. Humic acidsenhanced removal of aromatic hydrocarbons from contaminated aquifers:110developing a sustainable technology // J. Environ. Sei. Health. 2001. №36 (8). PP. 1515-1533.

133. Linkov I. Nanotechnology Risk Management: An Insurance Industry Perspective // Nanotechnology Environmental Health and Safety. 2010. PP. 143179.

134. Lorenzo, J.I., Nieto, O., Beiras, R. Effect of humic acids on speciation and toxicity of copper to Paracentrotus liidus larvae in seawater // Aquatic Toxicology. 2002. №58. PP.27-41.

135. Loux, N.T. An assessment of mercury-species-dependent binding with natural organic carbon // Chemical Speciation and Bioavailability. 1998. 10(4). PP. 127-136.

136. Mackowiak, C.L., Grossi, P.R. and Bugbee, B.G. Beneficial effects of humic acid on micronutrient availability to wheat // Soil Sei. Soc. Am. J. 2001. №65. PP. 1744-1750.

137. Meems N, Steinberg .CE.W., Wiegand C. Direct and interacting toxicological effects on the waterflea (Daphnia magna) by natural organic matter, synthetic humic substances and Cypermethrin // Science of the Total Environment. 2004. №319. PP. 123-136.

138. Muela A., Garcia-Bringas J.M., Arana I.I., Barcina I.I. The Effect of Simulated Solar Radiation on Escherichia coli: The Relative Roles of UV-B, UVA, and Photosynthetically Active Radiation // Microb. Ecol. 2000. №39 (1). PP. 65-71.

139. Papastefanou M, Stoulos S., Ioannidou A., Manolopoulou M. The application of phosphogypsum in agriculture and the radiological impact // Journal of Environmental Radioactivity. 2006. №89. PP. 188-198.

140. Roote, D;S. In situ'flushing. Technology overview report // GWRTAC. 1999. http://www.gwrtac.org.

141. Samsom R.A. Paecilomyces and some allied Hyphomycetes //, Studies in Mycology. 1974. N 6. P. 1.191

142. Smadi; M:M^,HaddadiRtH;,, Akour A.M. Potential use of phosphogypsum in concrete // Cement and Concrete Research. 1999. №29. PP.1419-1425. i '

143. Tayibi H, Ghoura M, Lopez F.A., Alguacil F.J.,. Lopez-Delgado A. Environmentali impact: and' management of:- phosphogypsum^ // Jöumalr oft• Environmental Management. 2009. №90. PP. 2377-2386. . . : . ; . : .

144. Terekhova v.a. Soil Bioassay //■ Problems and; Approachesi Eurasian. Soil science. 2011. №44 (2). PP. 173-179. : : ' / ■

145. Torna M., Saigusa M. Effects of phosphogypsum on amelioration of strongly acid nonallophanic Andosols// Plant and Soil. 1997. №192. PP. 49-55.

146. Van Cauwenberghe, I,., and D.S. Roote. In situ bioremediation // Technology overview report. GWRTAC. 1998. http://www.gwrtac.6rg.

147. Vidic, R.D. Permeable reactive barriers: case study review // Technology evaluation report. GWRTAC. 2001. http://www.gwrtac.org.

148. Vigneault, B., Percot, A., Lafleur, M., and Campbell, P.G.C. Permeability changes in model and phytoplankton membranes in the presence of aquatic humic substances //Environ. Sci. Technol. 2000. №34. PP. 3907-3913.

149. Ziechmann W. Huminstoffe. Verlag Chemie, Weinheim // Deerfield Beach, Basel. 1980. PP. 408. (In German).

Информация о работе
  • Каниськин, Максим Александрович
  • кандидата биологических наук
  • Москва, 2011
  • ВАК 03.02.08
Диссертация
Экологическая оценка почв и почвогрунтов, подверженных воздействию фосфогипса - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно
Автореферат
Экологическая оценка почв и почвогрунтов, подверженных воздействию фосфогипса - тема автореферата по биологии, скачайте бесплатно автореферат диссертации
Похожие работы