Эколого-химическая оценка загрязнения тяжёлыми металлами основных урболандшафтов Архангельска

Никитина, Мария Викторовна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Эколого-химическая оценка загрязнения тяжёлыми металлами основных урболандшафтов Архангельска
ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Эколого-химическая оценка загрязнения тяжёлыми металлами основных урболандшафтов Архангельска"

НИКИТИНА Мария Викторовна

ЭКОЛОГО-ХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ТЯЖЁЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ ОСНОВНЫХ УРБОЛАНДШАФТОВ Г. АРХАНГЕЛЬСКА

Специальность 03.02.08 - Экология (химические науки)

1 з ОКТ 2011

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Архангельск 2011

4857101

Диссертационная работа выполнена на кафедре ботаники и общей экологии ГОУ ВПО «Поморский государственный университет имени М.В. Ломоносова» («Северный Арктический федеральный университет имени М.В. Ломоносова»)

Научный руководитель: кандидат химический наук, доцент

Попова Людмила Фёдоровна

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор

Мансуров Герман Николаевич

доктор химических наук, профессор Зволинский Валентин Петрович

Ведущая организация: Институт геологии рудных месторождений,

петрографии, минералогии и геохимии РАН,

г. Москва

часов на

Защита диссертации состоится k^J»¿P&UJ^J 2011 г. в ^ заседании Диссертационного совета Д 212.155.13 при Московском государственном областном университете по адресу 141014, г. Мытищи, ул. Веры Волошиной, 24; http://www.mgou.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного областного университета по адресу: 105005, г. Москва, ул. Радио, д. 10 а.

Автореферат разослан »tUcfit-ífj2011 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета: доктор биологических наук, профессор

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Экологические проблемы, вызванные деятельностью человека, имеют комплексный характер. В значительной степени они обусловлены включением в миграционные потоки всех основных цепей техногенных токсикантов, в том числе тяжёлых металлов. Находясь преимущественно в рассеянном состоянии, тяжёлые металлы могут образовывать локальные аккумуляции, где их концентрация в сотни и тысячи раз превышает среднепланетарные уровни. Поэтому выяснение закономерностей, определяющих содержание и миграцию тяжёлых металлов в биосфере, занимает одно из важнейших мест в комплексе задач по охране природы (Природный комплекс большого города..., 2000).

В качестве мощного аккумулятора тяжёлых металлов и исходного звена в миграции токсикантов по наземным трофическим цепям выступает почва. Она, в отличие от других природных сред, обладает трансформирующими свойствами по отношению ко многим классам загрязнителей. В ней одновременно протекает ряд процессов, приводящих к перераспределению и изменению физико-химического состояния поллютантов.

Почвенно-растительный покров центральной территории г. Архангельска исследовался на содержание тяжёлых металлов и элементов питания растений (Попова и др., 1998, Наквасина и др. 2006, Корельская, 2008). Однако в настоящее время основным в решении проблем взаимодействия человека и природы признан ландшафтный подход. В центре его внимания находится морфолого-структурное строение ландшафтов, образовавшихся в результате хозяйственной деятельности человека, которая изменяет подвижность, трансформацию и кумуляцию тяжёлых металлов в почвенно-растительном покрове.

Объект исследований. Почвенно-растительный покров основных урболандшафтов г. Архангельска.

Цель исследований. Выявление закономерностей накопления, перераспределения и миграции тяжелых металлов в различных формах в почвенно-растительном покрове урбанизированных ландшафтов г. Архангельска.

Задачи исследований:

1. Определить основные источники загрязнения урболандшафтов (промышленного, селитебного, лесного и лугового) г. Архангельска.

2. Произвести оценку состояния урболандшафтов г. Архангельска по агрохимическим показателям и обеспеченности элементами питания (N03", К20, Р205).

3. Определить содержание валовых и подвижных форм тяжёлых металлов (Си, гп, РЬ, №, Со, Щ, Мп, V), выявить территориальные особенности и произвести оценку состояния почвенно-растительного покрова урболандшафтов г. Архангельска.

4. Выявить особенности кумуляции, миграции и трансформации соединений тяжёлых металлов в почвах антропогенно-техногенных ландшафтов.

5. На основе выявленных механизмов закрепления тяжёлых металлов в почве предложить способы рекультивации загрязнённых почв и формирования почвогрунтов в г. Архангельске.

Научная новизна. В результате проведенных исследований впервые выявлена степень загрязнения урболандшафтов г. Архангельска тяжёлыми металлами. С применением современных методов анализа выполнены комплексные химические и физико-химические исследования свойств почвенно-растительного покрова г. Архангельска с учётом ландшафтных особенностей. С помощью ряда современных статистических методов анализа (корреляционный, регрессионный) установлены причинно-значимые факторы, определяющие накопление тяжёлых металлов в урболандшафтах и основные закономерности в распределении разных форм металлов, выявлены ведущие факторы, влияющие на закрепление тяжёлых металлов в почвах.

Практическая значимость исследования. Результаты исследований могут быть использованы для разработки системы мониторинга при оценке экологического состояния почвенно-растительного покрова и рекомендаций по снижению токсико-экологических последствий загрязнения тяжёлыми металлами различных урболандшафтов региона. Установленные механизмы закрепления металлов в почве могут быть использованы для проектирования способов рекультивации загрязнённых почв и формирования почвогрунтов.

Выявленные закономерности транслокации тяжёлых металлов в растения могут быть применены для составления шкал нормирования их содержания применительно к условиям Крайнего Севера.

Сформированный банк данных содержания металлов в почве и растениях используется для картирования городской территории с применением геоинформационных технологий и оценки экологической ситуации урболандшафтов Архангельска, для моделирования процессов миграции тяжелых металлов в почвенно-растительных системах и оценки риска их загрязнения данными поллютантами.

Реализация результатов исследования. Отдельные разделы диссертационной работы использованы при чтении лекций общепрофессиональных курсов: «Химия окружающей среды», «Экологическая химия» и специализированных курсов: «Методы контроля качества окружающей среды», «Анализ объектов окружающей среды», «Физико-химическая экология», «Методы оценки загрязнения окружающей среды», «Химические процессы в окружающей среде» для студентов и магистрантов естественно-географического факультета Поморского государственного университета и Лесотехнического института Северного (Арктического) федерального университета.

Основные положения, выносимые на защиту: 1. Оценка степени загрязнения почвенно-растительного покрова урболандшафтов г. Архангельска тяжёлыми металлами.

2. Оценка экологического состояния почв по агрохимическим показателям и обеспеченности элементами питания.

3. Изменение подвижности соединений тяжёлых металлов в условиях техногенного влияния на почвенный покров.

4. Влияние загрязнения почвенного покрова на уровень содержания элементов питания и тяжёлых металлов в растительности.

Достоверность результатов исследований и обоснованность выводов основываются на экспериментальных данных, полученных с применением современных физико-химических методов анализа, с использованием стандартных и аттестованных методик. Корректность результатов подтверждается их сходимостью при повторных экспериментах, обработанных методами математической статистики с высокими коэффициентами точности и достоверности.

Личный вклад. Автором, с учетом рекомендаций руководителя, сформулированы цели и задачи исследований, выбраны методические подходы к их решению; в течение 2006-2011 гг. получены и интерпретированы экспериментальные результаты.

Апробация работы. Результаты исследований, представленные в диссертационной работе, доложены и обсуждены на Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» (Москва, 2007-2010); Всероссийской конференции с международным участием «Северные территории России: проблемы и перспективы развития» (Архангельск, 2009); III Всероссийской научно-практической конференции «Экологические проблемы природных и урбанизированных территорий» (Астрахань, 2009); V международной конференции по криопедологии «Разнообразие мерзлотных и сезоннопромерзающих почв и их роль в экосистемах», (Улан-Удэ, 2009); Международном экологическом форуме «Экология большого города» (Санкт-Петербург, 2009); IV Всероссийской научной конференции с международным участием «Отражение био-, reo-, антропосферных взаимодействий в почвах и почвенном покрове» (Томск, 2010); научной конференции, посвященной 150-летию со дня рождения Н.М. Сибирцева «Генезис, география, классификация почв и оценка почвенных ресурсов», (Архангельск, 2010); Международной научно-практической конференции «Регионы в условиях неустойчивого развития», (Кострома, 2010); Всероссийской научной конференции «Закономерности изменения почв при антропогенных воздействиях и регулирование состояния и функционирования почвенного покрова» (Москва, 2010); III Международной конференции «Геоэкологические проблемы современности» (Владимир, 2010); VII Международной научно-технической конференции «Наука, образование, производство в решении экологических проблем» (Экология 2010), (Уфа, 2010).

Публикации. По результатам диссертационных исследований опубликовано 24 работы, в том числе 5 - в изданиях, рекомендованных ВАК.

Связь работы с научно-исследовательскими темами и программами. Данная работа была поддержана грантами: гранты РФФИ и Администрации Архангельской области № 05-04-97531, 08-04-98808, РФФИ-Север 11-04-98800-а, Проектом 1-7 администрации Архангельской области (2008 г), в которых автор был исполнителем.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы (180 источников, из них 47 иностранных), 15 приложений. Работа включает 174 страницы машинописного текста, 45 рисунков, 35 таблиц.

Благодарности. Автор выражает глубокую признательность за оказанные консультации д.с-х.н., проф., зав. кафедрой лесоводства и почвоведения С(А)ФУ им. М.В. Ломоносова E.H. Наквасиной, а также кафедре химии ПГУ им. М.В. Ломоносова и лично к.х.н., доценту Корельской Т.А., к.х.н., доценту Левандовской Т.В. за консультации и оказание всесторонней поддержки при подготовке диссертации.

Содержание работы Глава 1. Проблема загрязнения иочвенно-растителыюго покрова промышленного города соединениями тяжёлых металлов

В данной главе представлен анализ публикаций, посвященный вопросам изучения кумуляции, миграции, трансформации и транслокации ТМ в почвенно-растительном покрове урбанизированных территорий (Природный комплекс..., 2000; Уфимцева, Терехина, 2005; Климентьев, 2006; Бычинский, Вашукевич, 2008; Burghardt, 1994; Blume, 1984; Kneib, 1990 и др.). Уделено внимание нормированию (Прохорова, 1998; Дьяченко и др., 2008; Яшин, 2003) и содержанию ТМ в почвах г. Архангельска и территорий, близких к данной климатической зоне (Зыкова, 2007; Губин, 2007). Показано, что для оценки экологической ситуации в городе необходимы исследования агрохимических показателей почв, определение содержания элементов питания в почвенно-растительном покрове и изучение механизмов трансформации ТМ в почвах.

Глава 2. Характеристика объектов и методов исследования В главе рассмотрена физико-географическая и климатическая характеристики г. Архангельска. Даны особенности основных ландшафтов города (промышленного, селитебного, лесного и лугового) и характеристики основных источников их загрязнения.

Объектом исследования был выбран почвенно-растительный покров основных урболандшафтов Архангельска: промышленного, селитебного, лесного и лугового.

На территории города было заложено 26 пробных площадей (ПП) на 4 типах урболандшафтов (селитебный ландшафт 9 ПП, промышленный - 7 ПП, лесной - 5 ПП, луговой - 5 ПП). Их описание проводили согласно общепринятым методикам с учетом рекомендаций по изучению городских почв (Методические указания по оценке городских почв..., 1996; Строганова и др., 1997; Наквасина и др., 2006). Отбор, хранение и транспортировка проб

почв, отобранных для анализа на тяжелые металлы и элементы питания, осуществлялись в соответствии с ГОСТ 17.4.4.02-84.

Для анализа растительного покрова подбирались наиболее распространённые древесные растения и разнотравье (смешанный образец), произрастающие на исследуемых пробных площадях. У древесных растений были взяты образцы листьев, ветвей (1 и 2 года вегетации), коры и корней, в смешанном образце исследовались надземная и подземная части растений. В лабораторных условиях определяли агрохимические показатели почв: гранулометрический состав методом отмучивания (Ващенко, Ланге, Меркулов, 1982), рН водной (ГОСТ 26423-85) и солевой (ГОСТ 26483-85) вытяжек, обменную кислотность по методу Соколова (Теория и практика химического анализа почв, 2006), ёмкость катионного обмена (ЕКО) по методу Бобко-Аскинази (Теория и практика химического анализа почв, 2006), содержание органического углерода по методу Тюрина в модификации Центрального института агрохимического обслуживания сельского хозяйства (ГОСТ 26213-91).

В образцах почв проводили определение валовых и подвижных форм тяжёлых металлов РЬ, Си, №, Мп, Со и V - основных приоритетных загрязнителей почвенно-растительного покрова г. Архангельска, выявленных в работах Е.Н. Наквасиной (2004, 2006), Л.Ф. Поповой (2000, 2004), Т.А. Корельской (2005, 2007). Определение РЬ, Си проводили атомно-абсорбционным методом на приборе «Спектр-5» согласно ФР 1.31.2007.04106; валовых форм N1, Мп, Со и V рентгенофлоуресцентным методом согласно МВИ 2420/69-2004; подвижных форм Мп (ГОСТ Р 5068294), N1 (Теория и практика химического анализа почв, 2006), Со (ГОСТ Р 50687-94) фотоколориметрическим методом. Содержание Щ определяли методом беспламенной атомизации на приборе «Юлия» согласно МВИ 4-01. Исследование трансформации ТМ в почве проводили по экспресс-методике на примере Си, Тп и РЬ во всех урболандшафтах и по комбинированной методике (Минкина, 2008) на примере Си и 7л\ в техногенно-антропогенных ландшафтах - промышленном и селитебном. В почвенных образцах определяли подвижные формы элементов питания: фосфора (в пересчёте на Р205) методом Кирсанова в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26207-91), калия (в пересчёте на К20) (Определение химического состава растительных материалов, 1997) и нитрат-ионов (N03") (ГОСТ 26951-86) методом прямой потенциометрии. В растительном материале определяли общее содержанке ТМ: Си, 2х\ и РЬ согласно ГОСТ 30692-2000 атомно-абсорбционным методом, Мп (ГОСТ 27997 - 88), Со, N1 (Перельман, 1975) фотометрическим методом и элементов питания: фосфора - фотометрически согласно методу Труога-Мейера (Определение химического состава растительных материалов, 1997), нитратного азота (ГОСТ 13496.19 - 93) и калия (Определение химического состава растительных материалов, 1997) методом прямой потенциометрии.

Оценка степени химического загрязнения почвенно-растительного покрова проводилась на основании санитарно-гигиенического нормирования

и с использованием системы коэффициентов: коэффициента концентрации Кс, суммарного показателя загрязнения Zc, коэффициента защитных свойств К, коэффициента биологического накопления КБН, коэффициента биогеохимического поглощения К6гхп.

Полученные данные статистически обрабатывали общепринятыми методами (Дмитриев, 1995) в программе Excel. Для исследования структуры взаимосвязей изучаемых параметров использовали корреляционный и регрессионный анализы.

Глава 3. Оценка экологического состояния урболандшафтов по агрохимической характеристике почв и накоплению элементов питания в почвенно-растительном покрове г. Архангельска

3.1. Агрохимическая характеристика почв

В городских условиях, в отличие от природных аналогов, происходит понижение кислотности до значений (6,5 — 7,9), близких к нейтральным, и даже щелочным. Для почв характерны высокие значения емкости катионного обмена (до 63 мг-экв/100 г почвы) и преобладание восстановительных процессов при временном застое поверхностных вод (Eh < 450 мВ, индекс аэробности гН2 < 27). Содержание органического углерода (0,2 -20,0%) и физической глины (частиц менее 0,01 мм) неравномерно (0,2 - 74,2%) и зависит от особенностей формирования почв. Однако, в целом, в городских почвах наблюдаются благоприятные условия для развития растений и микроорганизмов, связывания некоторых растворимых соединений ТМ (Почва. Город. Экология, 1997).

3.2. Содержание элементов питания в почвенном покрове

Обеспеченность почв элементами питания зависит от типа ландшафта.

Лесной ландшафт испытывает недостаток калия и избыточное содержание фосфора, а луговой ландшафт, наоборот, избыток калия и недостаток фосфора. В почвах селитебного и промышленного ландшафтов отмечается недостаток содержания азота, и для последнего характерен избыток калия.

Убывающий ряд накопления элементов питания в почве фоновой территории выглядит следующим образом: Р > К > N. Аналогичный ряд выстраивается для почв лесного и селитебного ландшафтов. В почвах промышленного и лугового ландшафтов лидером по накоплению элементов питания является калий, и ряд выглядит соответственно: К > Р > N, причем это может быть обусловлено как техногенным влиянием, так и для лугового ландшафта особенностями пойменных почв.

3.3. Накопление элементов питания в растительном покрове

В растениях фоновых районов, селитебного и лесного ландшафтов больше всего содержится фосфора, а меньше всего азота. В промышленном и луговом ландшафтах ведущую роль в накоплении играет калий, что может быть связано как с техногенным влиянием, так и с особенностями почв.

Разный уровень потребления элементов питания приводит к их перераспределению по растению: при оптимальном содержании фосфора в растении он распределяется по отдельным вегетативным органам в целом равномерно. При дефиците его в тканях разнотравья он депонируется

преимущественно в корнях, а в древесных растениях, наоборот, в надземной части. При оптимальном содержании калия в древесных растениях накопление происходит преимущественно в надземной части, у трав он распределяется равномерно по вегетативным органам. В условиях избыточного содержания калия в растениях увеличивается аккумулирующая роль корня. В оптимальных условиях нитрат-ионы распределены по растению равномерно. При избыточном содержании наблюдается их накопление в надземной части разнотравья, тогда как при дефиците накопление происходит преимущественно в корнях.

3.4. Элементы питания в системе «почва - растение» В луговом ландшафте сохраняется последовательность накопления элементов питания, аналогичная фоновому району (Р > К > Ы), тогда как в разнотравье лесного и техногенно-антропогенных ландшафтов самым поглощаемым элементом становится калий, и ряд накопления выглядит следующим образом: К > Р > N. Данная последовательность наблюдается для древесных форм растений селитебного и лесного ландшафтов, что связано с низким поглощением фосфора из-за дефицита его содержания в почвах в доступных для растений формах.

Глава 4. Тяжёлые металлы в почвенно-растительном покрове г. Архангельска

4.1. Содержание тяжёлых металлов в почвенном покрове Для городских почв характерно полиметаллическое загрязнение, однако на накопление химических элементов оказывает влияние специфика антропогенно-техногенного воздействия.

В зависимости от ландшафта имеются различия в накоплении подвижных и валовых форм ТМ. Наибольшее накопление валовых форм характерно для селитебного ландшафта, что обусловлено возрастом застройки и эксплуатации территории (более 100 лег) (табл.1). Таблица 1. Средневзвешенное содержание валовых форм ТМ,

мг/кг, в

Ландшафт Элемент*

Си Ъл РЬ N1 Мп V

Промышлен ный (п=17) 16,3±6,2 71,4±20,9 28,0±16,8 20,3±4,4 360,2± 148,2 30,9± 9,8

Селитебный (п=20) 31,9±12,8 103,2±39,4 66,4±29,2 25,8±3,9 433,0±160,9 27,8±7,4

Луговой (п=17) 9,6±1,2 54,6±9,4 5,4±0,9 42,6±5,2 1089,2± 143,4 68,9±11,3

Лесной (п=15) 22,2±14,4 54,1±20,4 8,9±4,3 22,0±6,4 568,9±253,5 23,5±12,8

ПДК** 53,0 87,0 32,0 85,0 1500,0 150,0

Фон *** 7,4 35,2 16,1 14,7 515,2 30,1

* Содержание Со (<10 мг/кг) (ПДК 50 мг/кг) и (<0,1 мг/кг) (ПДК 2,1 мг/кг) ниже предела обнаружения метода ** МУ 2.1.7.730-99;

***в качестве фоновых значений использовались средние значения по содержанию ТМ в почвах Архангельской области, полученные станцией агрохимической службы «Архангельская»

Наибольшее накопление подвижных форм происходит, наоборот, в более молодом промышленном ландшафте, где большая часть ТМ находится в слабофиксированной форме из-за высокой опесчаненности почв (табл.2).

Таблица 2. Средневзвешенное содержание подвижных форм ТМ, мг/кг, в почвах урболандшафтов г. Архангельска _

Ландшафт Элемент

Си гп РЬ N1 Со Мп

Промыш- 8,4±1,7 45,2±10,7 1,9±0,5 0,8±0,2 1,0±0,2 96,8 ±21,4

ленный (п=29) (п=29) (п=17) (п=32) (п=32) (п=32)

Селитебный 3,2±0,8 23,6±3,9 1,4±0,2 1,1±0,1 1,2±0Д 17,9±5,2

(п =50) (п=14) (п= 39) (п= 17) (п=48) (п=27)

Луговой 2,3±0,3 13,5±1,2 1,6±0,5 1,0±0,2 1,5±0,1 84,0±18,5

(п=17)

Лесной 2,2±1,0 11,9±2,8 1,4±0,3 1,4±0,2 1,2±0,2 103,2±10,8

(п=15)

пдк* 3,0 23,0 6,0 4,0 5,0 140.0

Фон** 1,40±0,03 4,60±0,06 0,41±0,01 0,24±0,01 0.40±0,01 20,03±2,41

*МУ 2.1.7.730-99;

**в качестве фоновых значений использовались средние значения по содержанию ТМ в почвах Архангельской области, полученные станцией агрохимической службы «Архангельская»

Почвы всех исследуемых ландшафтов г. Архангельска испытывают допустимую степень загрязнения ТМ (по валовому содержанию), так как суммарный показатель загрязнения 2С колеблется от 4,1 (лесной ландшафт) до 10,9 (селитебный ландшафт). По подвижным формам почвы промышленного ландшафта испытывают умеренно опасную техногенную нагрузку (гс = 27,3), а почвы селитебного (Хс = 9,2), лесного (Ъс = 9,0) и лугового (гс = 4,1)- допустимую степень загрязнения.

Сравнивая значения Тс по валовым и подвижным формам можно предположить, что в почвах промышленного ландшафта большая часть ТМ находится в легко доступной для растений форме, в то время как для почв селитебного ландшафта характерна противоположная тенденция - здесь металлы накапливаются преимущественно в неподвижных, фиксированных формах. Эти данные подтверждает коэффициент подвижности элементов Кп, который позволяет оценить способность почв аккумулировать ТМ. Согласно этому показателю наибольшей степенью подвижности обладают Ъл и Си, особенно наглядно это проявляется в промышленном ландшафте, что и обеспечивает высокое значение суммарного показателя загрязнения. Из-за низкой степени подвижности, особенно РЬ, в почвах селитебного ландшафта суммарное загрязнение подвижными формами ТМ относительно невелико, в то время как по валовым формам этот ландшафт является наиболее загрязнённым. В почвах лесного и лугового ландшафтов, несмотря на

невысокое валовое содержание РЬ, доля подвижных форм его весьма существенна, это же характерно для Zn и Си. Особенностью лесного ландшафта является высокая подвижность Мп: несмотря на то, что содержание валовых форм этого металла в почвах находится существенно ниже нормативных значений, содержание его подвижных форм относительно велико, что может стать причиной интенсивного накопления Мп в растениях.

По степени подвижности ТМ можно оценить коэффициент защитных, свойств К3, характеризующий буферные свойства почвы. Благодаря высоким защитным свойствам почв селитебного ландшафта по отношению к исследуемым металлам, можно предположить, что, несмотря на высокий суммарный показатель загрязнения ло валовым формам, данные почвы являются менее опасными, в отличие от почв промышленного ландшафта. По всей видимости, это объясняется самими особенностями почв. Почвы промышленного ландшафта сильно опесчанены, переслоены, состоят из генетически не связанных горизонтов с резкими границами, что приводит к снижению их буферных свойств. Несмотря на относительно низкие показатели защитных свойств почв лесного и лугового ландшафтов по отношении к РЬ, превышения допустимых норм по содержанию подвижных форм не отмечается, в то время как подвижность 2п и Си может приводить к накоплению этих металлов в растениях.

4.2. Накопление тяжёлых металлов в растительном покрове

Практически на всех исследуемых пробных площадях коэффициент концентрации Кк металлов больше 1, что свидетельствует о накоплении ТМ городским разнотравьем по сравнению с фоновыми территориями. Распределение металлов в порядке накопления их в растениях лугового ландшафта (Со < РЬ ~ гп < Си < № < Мп) отражает специфику антропогенного воздействия и в некоторой степени повторяет ряд накопления валовых форм элементов в почвах: основными поллютантами здесь являются N1 и Мп. Для лесного ландшафта такая зависимость не характерна - несмотря на то, что Си в лесных почвах является приоритетным загрязнителем, в разнотравье её накопления не наблюдается и ряд выглядит следующим образом: Со < Си < № ~ Мп < РЬ = Ъл. Для техногенно-антропогенных ландшафтов основными поллютантами являются Си, 2х\ и РЬ, которые накапливаются не только в почве, но и в растениях. Ряд накопления металлов в разнотравье селитебного ландшафта имеет сходную последовательность с накоплением металлов в почве: Со < Мп < N1 ~ Хп < Си < РЬ, а промышленного: Мп ~ Со < 2п < РЬ < № ~ Си.

Антропогенное влияние приводит к изменению диапазона поглощения тяжёлых металлов растениями и изменяет защитные функции их отдельных органов. Существенно увеличивается депонирующая роль корня в накоплении РЬ и Си, что является защитным барьером для фотосинтезирующих органов.

Немаловажную роль в загрязнении растений играет и пылевое воздействие: содержание Си и РЬ в осевших и сорбированных пылевых частицах увеличивает содержание металлов в траве более чем на 30%.

4.3. Тяжёлые металлы в системе «почва-растение» Интенсивность накопления ТМ растительным покровом оценивалась с помощью коэффициента биологического поглощения КБП. Самым поглощаемым из почвы элементом для растений является Ъп. Он относится к элементам сильного накопления. Ряд потенциальной доступности элементов для растений в целом выглядит как Ъп > Си > Мп > N1 > РЬ. Однако в техногенно-антропогенных ландшафтах ряд поглощения элементов из почвы изменён в сторону увеличения поглощения РЬ, Со и Ж

Глава 5 Особенности кумуляции, миграции, трансформации и транслокации ТМ в урболандшафтах г. Архангельска

5.1. Накопление, миграция и транслокация тяжелых металлов Нами установлено, что распределение металлов по почвенному профилю природных ландшафтов относительно равномерное. Для техногенно-антропогенных ландшафтов максимум накопления отмечается в верхнем горизонте, что связано в первую очередь с аэротехногенным поступлением их из атмосферы, прочным связыванием с гумусовыми веществами почв и биологическим накоплением. Причем аккумуляция валовых форм Си, 2п и РЬ и подвижных форм Си и Тп в городских почвах имеет схожий характер (рис. 1).

С(Си)

10 20 30 40 50 60 ТВ

-■-■-фоновый, промышленный, -♦- селитебный, -►-луговой, -х-лесной Рис.1. Распределение валовых форм РЬ, Zn, Си в почвенном профиле урболандшафтов

На характер накопления ТМ оказывают влияние величина рН почвенного раствора, содержание органического углерода и физической глины, емкость катионного обмена и содержание элементов питания (азота в природно-антропогенных ландшафтах, калия в лесном и фосфора в селитебном ландшафтах). Зависимость влияния накопления ТМ в почвах на содержание в них элементов питания определена только для селитебного ландшафта, отличающегося большим количеством металлов, находящихся в сорбированном состоянии, что связано с длительным временем воздействия загрязнения. В природно-антропогенных ландшафтах высока связь между

содержанием валовых и подвижных форм всех ТМ, а Си и Тл\, кроме того, влияют на взаимное накопление (рис.2).

50 100 150 2ГО 250 3® 350 СI- мг'кг Б

Рис.2. Корреляционные зависимости между накоплением валовых форм Ъп и Си в луговом (А) и селитебном (Б) ландшафтах

ТМ оказывают влияние на содержание некоторых микроэлементов: так, в условиях избыточного содержания РЬ в техногенно-антропогенных ландшафтах наблюдаются снижение накопления Мп. Для природно-антропогенных ландшафтов в условиях нормального содержания РЬ выявлена положительная корреляция с содержанием Со, N1 и Си в лесном, а Мп в луговом ландшафтах.

При анализе данных в системе «почва-растение» было установлено влияние содержания элементов питания в почве на накопление ТМ в растениях. Снижение накопления ТМ металлов для случаев, где выявлены корреляционные зависимости, начинается при содержании азота в почве в концентрации 40-80 мг/кг в зависимости от типа ландшафта, фосфора - 75120 мг/кг, калия — 110-150 мг/кг (рис. 3).

А Б В

Рис.3. Корреляционная зависимость содержания металлов в разнотравье от уровня обеспеченности почв элементами питания в селитебном (А), лесном (Б), луговом (В) ландшафтах

Исследование подвижных форм металлов в урболандшафтах выявило изменение степени подвижности основных поллютантов: на фоновом участке металлы располагаются в ряд РЬ ~ 2п > Си, для почв селитебного, лесного и лугового ландшафтов, данная закономерность соблюдается, в

промышленном ландшафте наиболее подвижна медь: Си > РЬ > Ъа, что может быть объяснено высокой опесчаненностью почв, и как следствие — низким содержанием глинистых частиц, способных к сорбции. 5.2. Трансформация подвижных форм металлов в почвах В городских почвах в отличие от естественных изменяется не только соотношение трансформационных форм, но и характер связи металлов с почвенными компонентами.

Так, в почвах фоновой территории, которые представлены дерновыми легкосуглинистыми почвами, наибольшее количество Си (> 48%) присутствует в малоподвижной специфически сорбированной форме (это соединения ТМ, удерживаемые в основном ковалентными и координационными связями), что объясняется низким уровнем содержания валовых форм (рис. 4).

селитебный ландшафт

промышленный ландшафт

Е Компгешые а Сп2ц.сор5мрозан

лесной ландшафт (дерново-гле&ватая почва)

лесной ландшафт (торфяная почва)

0% 20% 40% 60% 80% 100%

луговой ландшафт

0% 20% 40% 60% 80% 1Ю%

□ Обменные

Рис. 4. Массовая доля трансформационных форм Си в почвах г. Архангельска, %

В почвах лугового, промышленного и лесного ландшафтов валовое содержание и доля обменных форм металлов (соединений, удерживаемых почвой за счёт электростатического взаимодействия) Си увеличиваются. Для селитебного ландшафта, который представлен в основном урбаноземами, где содержание Си в почвах максимально (31,9±12,8 мг/кг) доля обменных форм крайне низка (по всему профилю не превышает 3%). В почвах этого ландшафта Си в большей степени находится в специфически сорбированном состоянии, что обусловлено прочным связыванием её с почвенно-поглощающим комплексом (ППК).

Особенно высока подвижность Си в торфяных почвах лесного ландшафта. В связи с низким содержанием глины отсутствует поглощение этого элемента ППК, а слабая разложенность торфа не позволяет сорбировать металл органическим веществом.

Аналогичное распределение трансформационных форм характерно и для РЬ (рис. 5). По данным Ю.А. Мажайского (2005) Си и РЬ близки по химическим свойствам и тяготеют к образованию специфических связей с компонентами ППК.

Миграция этих элементов в почвенном профиле фонового участка показывает относительно равномерное распределение трансформационных форм. В аллювиальных луговых почвах лугового ландшафта содержание обменных форм с глубиной уменьшается и происходит фиксация металлов как за счёт образования комплексных соединений с органическим веществом, так и за счёт сорбции их на оксидах и гидроксидах Ре, А1, Мп. Такая же тенденция характерна и для торфяных почв лесного ландшафта, что объясняется увеличением доли глинистых компонентов вниз по профилю и, соответственно, их сорбционной способности. В дерново-глееватых почвах лесного ландшафта происходит снижение обменных форм металлов вплоть до материнской горной породы и увеличение специфически сорбированных форм, что, по всей видимости, объясняется увеличением доли соединений Ре, А1 и Мп, которые вымываются в нижние горизонты в условиях промывного водного режима почв. В промышленном ландшафте для данных металлов характерно увеличение доли специфически сорбированных форм вниз по профилю, но не за счёт фиксации обменных, а за счёт уменьшения доли комплексных соединений.

луговой ландшафт

0% 20% 40% 60% 80% 10С%

Рис. 5. Массовая доля трансформационных форм РЬ в почвах г. Архангельска, %

Распределение Zn по почвенному профилю лугового и лесного ландшафтов относительно равномерное и наибольшее его количество в данных ландшафтах представлено специфически сорбированными формами (рис. 6). Вниз по профилю фонового участка происходит фиксация Zn за счёт образования органо-минеральных комплексов, а в селитебном ландшафте -за счёт специфической сорбции почв.

Рассматриваемые элементы по степени подвижности в отношении актуальных запасов на фоновом участке располагаются в ряд Pb ~ Zn > Си. Несмотря на то, что ряд селективности связывания ТМ поглощающим комплексом почвы имеет вид: Pb > Си > Zn, из-за низкого содержания обменных форм меди ведущую роль в подвижности занимает свинец, что согласуется с литературными данными, опубликованными Ю.А Мажайским (2005). Для почв селитебного ландшафта, где отмечается достаточное содержание валовых форм меди, данный ряд соблюдается: Pb > Си > Zn. В лесном и луговом ландшафтах ряд подвижности составляет Pb > Zn > Си. Свинец также является наиболее подвижным, что, по мнению Ю.А. Алексеева (1987), связано с особенностям строения его иона: из-за большого радиуса (RPb = 0,126 нм, тогда как RCu= 0,080 нм, RZn = 0,060 нм) связывание его ионов с почвенно-поглощающим комплексом наименее эффективно. В почвах промышленного ландшафта наиболее подвижна медь: Си > Pb > Zn, что может быть объяснено высокой их опесчаненностью, и как следствие -низким содержанием глинистых частиц, способных к сорбции.

Jo Обменные □ Коиппексные а СПец,сорбированные

селитебный ландшафт

0% 20% 40% 60% 80% 100%

промышленный ландшафт

0% 20% 40% 60% 80% 100%

Рис. 6. Массовая доля трансформационных форм Хп в почвах г. Архангельска, %

лесной ландшафт (торфяная почва)

0% 20% 40% 60% 80% 100%

лесной ландшафт (дерново-глееватая почва)

0% 20% 40% 60% 80% 100%

Для техногенно-антропогенных ландшафтов нами рассмотрена комбинированная схема фракционирования 2п и Си (Минкина и др., 2008), которая базируется на анализе данных последовательного и параллельного их экстрагирования. Фракционный состав подвижных форм металлов оценивали путем определения доли каждой формы, полученной с использованием селективных вытяжек от общего количества подвижных форм (рис. 7).

Закрепление Ъх\ в естественной почве происходит за счет образования легко обменных форм, связанных с органическим веществом (преимущественно с фульвокислотами), трудно обменных форм с соединениями Ре. Большая часть Ъп находится в обменной форме, которая представлена подвижными трудно обменными соединениями с фульвокислотами. Для обменных форм Ъх\ свойственно закрепление на щелочном барьере. С соединениями Са и А1 цинк образует подвижные соединения в виде легко обменных форм, возможно, происходит непрочное закрепление на поверхности алюмосиликатов. В почвах селитебного ландшафта доля обменных форм уменьшается, а в почвах промышленного, наоборот, увеличивается. Содержание форм 7,п. связанных с несиликатными соединениями Ре, Мп и А1, в почвах обоих ландшафтов уменьшается, но увеличивается доля специфически сорбированных форм и форм Zn, связанных с органическим веществом почвы. На формы и характер закрепления 2п в почве оказывает влияние степень антропогенной нагрузки, гранулометрические особенности почв и их агрохимические показатели.

□ обменные

ЕЗ специфически сорбированные

□ формы, связанные с несиликатными соединениями Ре. Мп,А1 ЕЗ формы, связанные с органическим веществом

н остаточные формы

селитебный ландшафт

0% 20% 40% 60% 80% 100%

25,3 . I -L_J-:

I I I 1 ч

20,5 В шшншшшш

1 1 1 1

1 ШМШШШШшШ

промышленный ландшафт

0% 20% 40% 60% 80% 100%

..........I ...........I...... —г

37,7 ■5,' ЦЦ!

I I I J.

58,3 St ■

I 1'8

51,1

_ _L ____L _L_ JL

Рис.7. Массовая доля трансформационных форм цинка в почвах урболандшафтов г. Архангельска, %

Накопление Си в естественной почве происходит в виде легко обменных форм меди с соединениями Мп и Са, трудно обменных с соединениями Бе (рис. 8).

фон

0% 20% 40% 60% 80% 100%

ш 29 1 «." ::______________: ¡¡Ш1Ш .. ......... >*!.......

1 о 1 1 1 I ;

т \ ШШ ййй 1 т..........вви

0_____________1______1 _.....

ЕЕ ...............Л_...- ..................1..

о обменные

□ специфически сорбированные

□ формы, связанные с несиликатмыми соединениями Ре, Мп,А| ш формы, связанные с органическим веществом

и остаточные формы

Рис.8. Массовая доля трансформационных форм меди в почвах фоновых территорий, селитебного и промышленного ландшафтов г. Архангельска, %

Соединения Мп и Са, а также органическое вещество почвы участвуют в образовании подвижных форм Си, мигрирующих в сопредельные среды. В почвах селитебного ландшафта Си в большей степени связана с органическим веществом почвы, а в почвах промышленного ландшафта она представлена обменными формами. В целом, в городских почвах появляются специфически сорбированные формы Си. Накопление металла происходит за счет легко обменных форм меди с фульвокислотами, соединениями Са, Ре и А1. Также для данных почв, в отличие от естественных, характерно снижение остаточных форм Си. Выводы:

Мп и Си, в почвах промышленного и селитебного ландшафтов - Тп (до 3,5 ПДК), Си (до 1,8 ПДК) и РЬ (до 6,0 ПДК). Загрязнение изменяет агрохимические показатели почвы города: понижается кислотность до значений, близких к нейтральным и даже щелочным, в 1,2 - 1,4 раза возрастает емкость катионного обмена. Аккумуляция металлов в растениях в некоторой степени повторяет ряд накопления элементов в почвах. При этом значительное количество ТМ (7п, Си, РЬ) накапливается на поверхности растений в виде пыли. В условиях полиметаллического загрязнения почв изменяется диапазон поглощения тяжёлых металлов растениями и защитные функции их отдельных органов, увеличивая депонирующую роль корня, особенно в накоплении РЬ и Си.

2. Количество и соотношение элементов питания зависит от типа урболандшафта, преобладающей растительности, антропогенного воздействия: лесной ландшафт испытывает недостаток калия (К20) и избыточное содержание фосфора (Р205), а луговой ландшафт, наоборот, избыток калия (К20) и недостаток фосфора (Р205). В почвах селитебного и промышленного ландшафтов отмечается недостаток содержания азота (К03 ), и для последнего характерен избыток калия (К20). Содержание элементов питания в почве существенно влияет на накопление ТМ в растениях. При содержании в почве азота (Ы03") в концентрации 40-80 мг/кг, фосфора (Р205) - 75-120 мг/кг, калия (К20) - 110-150 мг/кг начинается снижение накопления ТМ в растениях.

3. Выявлено, что на накопление тяжелых металлов оказывает влияние специфика антропогенно-техногенного воздействия в ландшафтах, величина рН почвенного раствора, содержание органического вещества и тонкодисперсных частиц, ёмкость катионного обмена и содержание элементов питания. Распределение ТМ по почвенному профилю природных ландшафтов относительно равномерное. Для техногенно-антропогенных ландшафтов максимум накопления отмечается в верхнем горизонте, что связано в первую очередь с аэротехногенным поступлением их из атмосферы, прочным связыванием с гумусовыми веществами почв и биологическим накоплением. По степени подвижности в почвах техногенно-антропогенных ландшафтов подвижные формы (актуальные запасы) металлов располагаются в ряд: РЬ > Си > 2п, а природно-антропогенных ландшафтов - РЬ > 2п > Си. В городских почвах, в отличие от естественных, изменяется не только соотношение трансформационных форм, но и характер связи ТМ с почвенными компонентами.

4. На примере Ъс\ и Си выявлены особенности в закреплении химических элементов в почвах урболандшафтов. На опесчаненных почвах промышленного ландшафта увеличена доля легкообменных форм Хп и Си, которые в условиях промывного типа водного режима могут поступать в подземные воды и поглощаться растениями, загрязняя их. Закрепление 2п происходит за счет связывания с органическим веществом и с несиликатными соединениями Ре, Мп, А1, а Си ещё и за счёт специфической сорбции. В почвах с длительным урбоиспользованием доля легкообменных

форм Zn также велика, а Си незначительна. Закрепление Zn происходит в основном за счёт связывания с органическим веществом, а Си в равной степени, как с органическим веществом, так и с несиликатными соединениями Fe, Mn, AI. В почвах урболандшафтов по сравнению с фоновыми почвами доля остаточных (прочно закреплённых) форм значительно ниже.

5. Установленные механизмы закрепления ТМ в почве могут быть использованы для разработки способов рекультивации загрязнённых почв и формировании почвогрунтов. Необходим пересмотр технологий создания и реконструкции газонов, парков, аллей в городе и совершенствование деятельности озеленительных и коммунальных служб. В частности, целесообразным является рекомендуется внесение глины (до 20-30%) в торфо-песчаную смесь, которая в настоящее время используется в качестве основы для создания почвенного покрова в промышленном и селитебном ландшафтах. При этом формирование почвогрунтов необходимо проводить не переслаиванием, а перемешиванием основных компонентов.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации, где вклад автора составляет 50% и более: Статьи в журналах из перечня ВАК:

1. Попова Л.Ф. Использование биогеохимических критериев в комплексной оценке экологической ситуации промышленного города на примере Архангельска / Л.Ф. Попова, М.В. Пилюгина, Т.Г. Денисова, O.A. Сидорова // Экология и промышленность России. - 2009. - № 8. - С. 4447.

2. Попова Л.Ф. Особенности кумуляции и миграции химических элементов 1 класса опасности в почвах урболандшафтов г. Архангельска / Л.Ф. Попова, М.В. Пилюгина // Фундаментальные исследования. - М.: Российская академия естествознания, 2009. - № 4. - С.86-89.

3. Попова Л.Ф. Трансформация подвижных форм цинка в почвах г. Архангельска / Л.Ф. Попова, О.Н. Репницына, М.В. Никитина // Вестник ПГУ. Серия «Естественные и точные науки». - Архангельск: Изд-во Поморского государственного университета, 2010. - №4,- С.65-71.

4. Попова Л.Ф. Экологическое состояние почвенно-растительного покрова природных ландшафтов г. Архангельска / Л.Ф. Попова, М.В. Никитина, E.H. Наквасина // Вестник ПГУ. Серия «Естественные науки». -Архангельск: Изд-во ПГУ, 2011,- №1. -С.71-77.

5. Никитина М.В. Трансформация подвижных форм металлов в почвах городских ландшафтов / М.В. Никитина. Л.Ф. Попова // Вестник Московского государственного областного университета. Серия «Естественные науки». - 2011. - № 3. - С . Ш - -IÜC,

Материалы конференций:

1. Пилюгина М.В. Тяжелые металлы в почвах промышленного ландшафта города Архангельска / М.В. Пилюгина, Л.Ф. Попова // Экологические

проблемы Севера. Молодежная науч. конф. - Архангельск: Изд-во АГТУ, 2008. - С.137-140.

2. Пилюгина М.В. Элементы питания в почвах промышленного ландшафта города Архангельска / М.В. Пилюгина, Л.Ф. Попова, E.H. Наквасина // Северные территории России: проблемы и перспективы развития. Материалы Всерос. конф. с междунар. участием. - Архангельск: ИЭПС, 2008.-С.1065-1068.

3. Пилюгина М.В. Свинец в почвах промышленного и селитебного ландшафта города Архангельска / М.В. Пилюгина, Л.Ф. Попова, O.A. Сидорова, Т.И. Пономарева // Северные территории России: проблемы и перспективы развития. Материалы Всерос. конф. с междунар. участием -Архангельск: ИЭПС, 2008. - С.1093-1096.

4. Попова Л.Ф. Тяжелые металлы в почвах промышленного и селитебного ландшафтов города Архангельска / Л.Ф. Попова, М.В. Пилюгина, Т.А. Корельская // Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники. Современные наукоемкие технологии. Материалы науч. конф. - М.: Академия Естествознания. 2008. - № 5. - С. 102-104.

5. Пилюгина М.В. Сравнительное содержание элементов питания в разнотравье различных ландшафтов г. Архангельска / М.В. Пилюгина, Л.Ф. Попова, Т.А. Корельская // Проблемы региональной экологии в условиях устойчивого развития. Материалы Всерос. науч.-практ. конф. Т.2. - Киров: Изд-во ВГГУ, 2008. - С. 126-128.

6. Пилюгина М.В. Содержание тяжёлых металлов в почвах урболандшафтов г. Архангельска / М.В. Пилюгина // Ломоносов - 2009: XIV Международная конференция студентов, аспирантов и молодых учёных; секция «Почвоведение». - М.: МАКС Пресс, 2008. - С. 54.

7. Попова Л.Ф. Особенности накопления макро- и микроэлементов в антропогенноизмененных сезоннопромерзающих почвах г. Архангельска / Л.Ф. Попова, М.В. Пилюгина // Разнообразие мерзлотных и сезоннопромерзающих почв и их роль в экосистемах. Материалы V междунар. конф. по криопедологии. - Москва-Улан-Удэ, 2009.- С.163.

8. L. Popova. Specifics of Macro- and Microelements Accumulation in Seasonally-Frozen Urban Soils of Arkhangelsk / L. Popova, M. Pilyugina // Materials of the V International Conference on Cryopedology. - Moscow -Ulan-Ude, 2009.-P. 164.

9. Пилюгина М.В. Содержание микроэлементов в почвах урболандшафтов г. Архангельска / М.В. Пилюгина, Л.Ф. Попова // Сб. статей Ш Всерос. науч.-практ. конф. (с междунар. участием) «Экологические проблемы природных и урбанизированных территорий». - Астрахань, 2009. — С. 175-177.

Ю.Пилюгина М.В. Содержание микроэлементов в почвах урболандшафтов г. Архангельска / М.В. Пилюгина, Л.Ф. Попова // Сб. материалов VI Междунар. Internet-конференции «Экологические проблемы природных и урбанизированных территорий». - Тамбов, 2009. - С. 302-307.

11 .Попова Л.Ф. Сравнительное содержание тяжелых металлов (меди, цинка и свинца) в растениях урболандшафтов г. Архангельска / Л.Ф. Попова, М.В. Никитина // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. Материалы науч. междунар. конф. «Экологический мониторинг». - М.: РАЕ, 2009. - № 5. - С. 114-117.

12.Никитина М.В. Оценка экологического состояния почв урболандшафтов г. Архангельска / М.В. Никитина // Материалы XVII Междунар. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» по фундаментальным наукам; секция «Почвоведение».- М: МАКС Пресс, 2010.-С. 78.

13.Никитина М.В. Тяжёлые металлы в почвах урбанизированных ландшафтов г. Архангельска: особенности кумуляции и миграции / М.В. Никитина, Л.Ф. Попова // Отражение био-, reo-, антропосферных взаимодействий в почвах и почвенном покрове: Сб. материалов IV Всерос. науч. конф. с междунар. участием. Т. 2. - Томск: ТМЛ-Пресс, 2010. - С. 153-156.

14.Попова Л.Ф. Исследование содержания тяжёлых металлов (меди, цинка и свинца) в почвах и растениях лесного ландшафта г. Архангельска / Л.Ф. Попова, М.В. Никитина // Генезис, география, классификация почв и оценка почвенных ресурсов: материалы науч. конф., посвящ. 150-летию со дня рождения Н.М. Сибирцева. - Архангельск: КИРА, 2010. - С 284-287.

15.Наквасина E.H. Экологическое состояние почв луговых агроландшафтов Архангельска / E.H. Наквасина, C.B. Любова, М.В. Никитина // Генезис, география, классификация почв и оценка почвенных ресурсов: материалы науч. конф., посвящ. 150-летию со дня рождения Н.М. Сибирцева. -Архангельск: КИРА, 2010. - С 281-284.

16.Никитина М.В. Сравнительное содержание элементов питания в растениях урболандшафтов г. Архангельска / М.В. Никитина, Л.Ф. Попова // Материалы междунар. науч.-практ. конф. «Регионы в условиях неустойчивого развития». Т.2. -Шарья: GUT, 2010. С.214-218

17.Никитина М.В. Содержание элементов питания в почвенно-растительном покрове урбанизированных ландшафтов г. Архангельска / М.В. Никитина, Л.Ф. Попова // Геоэкологические проблемы современности: доклады 3-й междунар. конф. Владимир, 23-25 сентября 2010. Под. ред. И.А. Карловича: Владимир, ВГГУ, 2010. - С. 221-224.

18.Попова Л.Ф. Почвенно-растительный покров города Архангельска как объект научных исследований / Л.Ф. Попова, E.H. Наквасина, Т.А. Корельская, М.В. Никитина, A.A. Михайлова, Ю.М. Никонова //. Современные наукоемкие технологии. Материалы VI общерос. науч. конф. «Перспективы развития вузовской науки». — М.: РАЕ, 2010. — № 10. - С. 220-223.

Учебно-методическое пособие:

1, Пилюгина М. В. Экологический биогеохимический мониторинг: критерии, нормативы, коэффициенты / М.В. Пилюгина, Л.Ф. Попова, Т.А. Корельская. - Архангельск: Изд-во ПГУ, 2007. - 48 с.

Подписано в печать 22.07.2011. Формат 60x84 1/16. Бумага офисная. Печ. л. 1,5. Тираж 100 экз. Заказ № 202.

Отпечатано с готового оригинал-макета Типография ООО «КИРА» 163061, г. Архангельск, ул. Поморская, 34, тел. 65-47 e-mail: oookira@atnet.ru

Содержание диссертации, кандидата химических наук, Никитина, Мария Викторовна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВЕННО-РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА ПРОМЫШЛЕННОГО ГОРОДА СОЕДИНЕНИЯМИ

ТЯЖЁЛЫХ МЕТАЛЛОВ

1.1. Макро- и микроэлементы в почвенно-растительном покрове городских территорий

1.1.1. Макро- и микроэлементы в почвенном покрове

1.1.2. Макро- и микроэлементы в растительном покрове

1.2. Нормирование и оценка качества природной среды в городе

1.3. Особенности накопления тяжелых металлов в почвах

1.4. Подходы к определению тяжелых металлов в почвах

ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ И МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Природно-ландшафтная характеристика г. Архангельска

2.2. Источники загрязнения г. Архангельска

2.3. Объекты и методики исследования

2.3.1. Программа работ

2.3.2. Методики эколого-химических исследований

2.3.3. Оценка погрешностей экспериментальных данных

2.3.4. Объем выполненных работ

ГЛАВА 3. ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ УРБОЛАНДШАФТОВ ПО АГРОХИМИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКЕ ПОЧВ И НАКОПЛЕНИЮ ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ В ПОЧВЕННО-РАСТИТЕЛЬНОМ ПОКРОВЕ Г. АРХАНГЕЛЬСКА

3.1. Агрохимическая характеристика почв

3.2. Содержание элементов питания в почвенном покрове

3.3. Накопление элементов питания в растительном покрове

3.4. Элементы питания в системе «почва - растение»

Введение Диссертация по биологии, на тему "Эколого-химическая оценка загрязнения тяжёлыми металлами основных урболандшафтов Архангельска"

Актуальность. Экологические проблемы, вызванные деятельностью человека, имеют комплексный характер. В значительной степени они обусловлены включением в миграционные потоки всех основных цепей техногенных токсикантов, в том числе тяжёлых металлов. Находясь преимущественно в рассеянном состоянии, тяжёлые металлы могут образовывать локальные аккумуляции, где их концентрация в сотни и тысячи раз превышает среднепланетарные уровни. Поэтому выяснение закономерностей, определяющих содержание и миграцию тяжёлых металлов в биосфере, занимает одно из важнейших мест в комплексе задач по охране природы (Природный комплекс большого города., 2000).

В качестве мощного аккумулятора тяжёлых металлов и исходного звена в миграции токсикантов по наземным трофическим цепям выступает^ почва. Она, в отличие от других природных сред, обладает трансформирующими свойствами по отношению ко многим классам загрязнителей. В ней одновременно протекает ряд процессов, приводящих к перераспределению и изменению физико-химического состояния поллютантов.

Объект исследований. Почвенно-растительный покров основных урболандшафтов г. Архангельска.

ГЛАВА 4. ТЯЖЁЛЫЕ МЕТАЛЛЫ В ПОЧВЕННО-РАСТИТЕЛЬНОМ

ПОКРОВЕ Г. АРХАНГЕЛЬСКА 91

4.1. Содержание тяжёлых металлов в почвенном покрове 91

4.2. Накопление тяжёлых металлов в растительном покрове 101

4.3. Тяжелые металлы в системе «почва-растение» 109 ГЛАВА 5. ОСОБЕННОСТИ КУМУЛЯЦИИ, МИГРАЦИИ, ТРАНСФОРМАЦИИ И ТРАНСЛОКАЦИИ ТЯЖЁЛЫХ МЕТАЛЛОВ В УРБОЛАНДШАФТАХ Г. АРХАНГЕЛЬСКА 113

5.1. Накопление, миграция и транслокация тяжелых металлов 113

5.2. Трансформация подвижных форм металлов в почвах 129 ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ 146 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 149 ПРИЛОЖЕНИЕ 171

Задачи исследований:

2. Произвести оценку состояния урболандшафтов г. Архангельска по агрохимическим показателям и обеспеченности элементами питания (Шз" К20, Р205).

3. Определить содержание валовых и подвижных форм тяжёлых металлов (Си, Ъп, РЬ, N1, Со, Мп, V), выявить территориальные особенности и произвести оценку состояния почвенно-растительного покрова^ урболандшафтов г. Архангельска.

5. На основе выявленных механизмов закрепления тяжёлых металлов в почве предложить способы рекультивации загрязнённых почв- информирования почвогрунтов в г. Архангельске.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Оценка степени загрязнения почвенно-растительного покрова урболандшафтов г. Архангельска тяжёлыми металлами.

2. Оценка экологического состояния почв по агрохимическим показателям и обеспеченности элементами питания.

3. Изменение подвижности соединений тяжёлых металлов в условиях техногенного влияния на почвенный покров.

Экология большого города» (Санкт-Петербург, 2009); IV Всероссийской научной конференции с международным участием «Отражение био-, reo-, антропосферных взаимодействий в почвах и почвенном покрове» (Томск, 2010); научной конференции, посвященной 150-летию со дня рождения Н.М. Сибирцева «Генезис, география, классификация почв и оценка почвенных ресурсов», (Архангельск, 2010); Международной научно-практической конференции «Регионы в условиях неустойчивого развития», (Кострома, 2010); Всероссийской научной конференции «Закономерности изменения почв при антропогенных воздействиях и регулирование состояния и функционирования почвенного покрова» (Москва, 2010); III Международной конференции «Геоэкологические проблемы современности» (Владимир, 2010); VII Международной научно-технической конференции «Наука, образование, производство в решении экологических проблем» (Экология 2010), (Уфа, 2010).

Реализация результатов исследования. Отдельные разделы диссертационной работы использованы при чтении лекций общепрофессиональных курсов: «Химия окружающей среды», «Экологическая химия» и специализированных курсов: «Методы контроля качества окружающей среды», «Анализ объектов окружающей среды», «Физико-химическая экология», «Методы оценки загрязнения окружающей среды», «Химические процессы в окружающей среде» для студентов и магистрантов естественно-географического факультета Поморского государственного университета и Лесотехнического института Северного? (Арктического) федерального университета.

Заключение Диссертация по теме "Экология (по отраслям)", Никитина, Мария Викторовна

ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Для урболандашфтов г.Архангельска характерно полиметаллическое загрязнение почвенного покрова, обусловленное спецификой техногенного воздействия. Основные закономерности сводятся к следующему. В почвах природно-антропогенных ландшафтов преимущественно накапливаются N1, Мп и Си, в почвах промышленного и селитебного ландшафтов - Ъп (до 3,5 ПДК), Си (до 1,8 ПДК) и РЬ (до 6,0 ПДК). Загрязнение изменяет агрохимические показатели почвы города: понижается кислотность до значений, близких к нейтральным и даже щелочным, в 1,2 — 1,4 раза возрастает емкость катионного обмена. Аккумуляция металлов в растениях в некоторой степени повторяет ряд накопления элементов в почвах. При этом значительное количество ТМ п, Си, РЬ) накапливается на поверхности растений в виде пыли. В условиях полиметаллического загрязнения почв изменяется диапазон поглощения тяжёлых металлов растениями и защитные функции их отдельных органов, увеличивая депонирующую роль корня, особенно в накоплении РЬ и Си.

2. Количество и соотношение элементов питания зависит от типа урболандшафта, преобладающей растительности, антропогенного воздействия: лесной ландшафт испытывает недостаток калия (К20) и избыточное содержание фосфора (Р2О5), а луговой ландшафт, наоборот, избыток калия (К20) и недостаток фосфора (р2о5). В почвах селитебного и промышленного ландшафтов отмечается недостаток содержания азота (N03"), и для последнего характерен избыток калия (К20). Содержание элементов питания в почве существенно влияет на накопление ТМ в растениях. При содержании в почве азота (N03") в концентрации 40-80 мг/кг, фосфора (Р205) - 75-120 мг/кг, калия (К20) - 110-150 мг/кг начинается снижение накопления ТМ в растениях.

3. Выявлено, что на накопление тяжелых металлов оказывает влияние специфика антропогенно-техногенного воздействия в ландшафтах, величина

146 рН почвенного раствора, содержание органического вещества и тонкодисперсных частиц, ёмкость катионного обмена и содержание элементов питания. Распределение ТМ по почвенному профилю природных ландшафтов относительно равномерное. Для техногенно-антропогенных ландшафтов максимум накопления отмечается в верхнем горизонте, что связано в первую очередь с аэротехногенным поступлением их из атмосферы, прочным связыванием с гумусовыми веществами почв и биологическим накоплением. По степени подвижности в почвах техногенно-антропогенных ландшафтов подвижные формы (актуальные запасы) металлов располагаются в ряд: РЬ > Си > Zn, а природно-антропогенных ландшафтов — РЬ > Zn > Си. В городских почвах, в отличие от естественных, изменяется не только соотношение трансформационных форм, но и характер связи ТМ с почвенными компонентами.

4. На примере Хп и Си выявлены особенности в закреплении химических элементов в почвах урболандшафтов. На опесчаненных почвах промышленного ландшафта увеличена доля легкообменных форм Ъп и Си, которые в- условиях промывного типа водного режима могут поступать в подземные воды и поглощаться растениями, загрязняя- их. Закрепление Zn происходит за счет связывания с органическим веществом и с несиликатными соединениями Бе, Мп, А1, а Си ещё и за счёт специфической сорбции. В почвах с длительным урбоиспользованием доля легкообменных форм Хп также велика, а Си незначительна. Закрепление 7л\ происходит в основном за счёт связывания с органическим веществом, а Си в равной степени, как с органическим веществом, так и с несиликатными соединениями Бе, Мп, А1. В почвах урболандшафтов по сравнению с фоновыми почвами доля остаточных (прочно закреплённых) форм значительно ниже.

147 реконструкции газонов, парков, аллей в городе и совершенствование деятельности озеленительных и коммунальных служб. В частности, целесообразным является рекомендуется внесение глины (до 20-30%) в торфо-песчаную смесь, которая в настоящее время используется в качестве основы для создания почвенного покрова в промышленном и селитебном ландшафтах. При этом формирование почвогрунтов необходимо проводить не переслаиванием, а перемешиванием основных компонентов.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата химических наук, Никитина, Мария Викторовна, Архангельск

1. Абысова, О.Н. Некоторые особенности биологического круговорота в растительных сообществах горно-тундрового пояса юго-западной части Хибин : дис. . канд.биол.наук : 03.00.27 : защищена 27.03.07 / Абысова Ольга Николаевна. М., 2007. - 25 с.

2. Александрова, Э.А. Тяжёлые металлы в почвах и растениях и их аналитический контроль / Э.А. Александрова, Н.Г. Гайдукова, H.A. Кощеленко. Краснодар: КГАУ, 2001. - 167 с.

3. Алексеенко, В. А. Эколого-геохимические изменения в биосфере. Развитие, оценка / В.А. Алексеенко. М.: Университетская книга, Логос, 2006. - 520 с.

4. Алексеенко, В.А. Металлы в окружающей среде. Лесные ландшафты Северо-Западного Кавказа / В.А. Алексеенко, A.B. Суворинов, Е.В. Власова. М.: Университетская книга, 2008. - 264 с. - ISBN 978-598699-039-2.

5. Алексеев, Ю.В. Тяжёлые металлы в почвах и растениях / Ю.В. Алексеев. Л.: Агропромиздат, 1987. - 142 с.

6. Алемасова, A.C. Аналитическая атомно-аборбционная спектроскопия / Учеб. пособие / A.C. Алемасова, А.Н. Рокун, И.А. Шевчук. Донецк, 2003.-237 с.

7. Пузанов // Мир науки, культуры, образования. — 2008. №3 (10). - С. 1418.

8. Белозерова, Т.И. Рекультивация золоотвалов тепловых электростанций в условиях Севера: автореферат дис. . канд. техн. наук : 25.00.36 : защищена 16.06.06 / Белозерова Татьяна Ивановна. — Архангельск, 2006. -20 с.

9. Биоресурсный потенциал географических ландшафтов северо-запада, таежной зоны России (на примере Республики Карелия) / под общ. ред. А.Д. Волкова, А.Н. Громцева. Петрозаводск: Карельский НЦ РАН, 2005. - 188с. - ISBN 5-9274-0204-6.

10. Биосфера: загрязнения, деградация, охрана. Краткий толковый словарь / Д.С. Орлов, Л.К. Садовникова, Н.И. Суханова, С.Я. Трофимов. М.: Высш. Шк., 2003. - 125 с. - ISBN 5-06-004255-3.

11. Богдановский, Г.А. Химическая экология. М.: Изд-во МГУ, 1994. -237 с. - ISBN 978-5-358-03410-5.

12. Брукс, P.P. Биологические методы поисков полезных ископаемых / P.P. Брукс, пер. с англ. С. К. Бежановой ; под общ. ред. Н. Н. Соловьева. -М.: Недра, 1986.- 311с.

13. Бычинский, В.А. Тяжелые металлы в почвах в зоне влияния промышленного города: учеб. пособие / В. А. Бычинский, Н.В. Вашукевич. Иркутск: Изд. Иркут. ун-та, 2008. - 130 с.

14. Виноградов, А.П. Геохимия редких и рассеянных элементов в почвах Мира. М.: Изд-во АН СССР, 1957. - 237 с.

15. Водяницкий, Ю.Н. Изучение тяжёлых металлов в почвах / Ю.Н. Водяницкий. М.: ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева РАСХН, 2005. - 110 с. - ISBN 5-85941-207-Х

16. Водяницкий, Ю.Н. Тяжёлые металлы и металлоиды в почвах / Ю.Н. Водяницкий. М.: ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева РАСХН, 2008. - 84 с. - ISBN 978-5-85941-267-9.институт им. B.B. Докучаева Россельхозакадемии, 2009. 184 с. - ISBN 978-5-85941-327-0.

17. Водяницкий, Ю.Н. Формы цинка в загрязнённых почвах (обзор литературы) / Ю.Н. Водяницкий // Почвоведение. 2010. - № 3. - С. 293-302.

18. Гайдукова, Н.Г. О трансформации тяжёлых металлов в пахотном слое чернозёма выщелоченного Западного Предкавказья / Н.Г. Гайдукова, H.A. Кошеленко, И.Н. Макарова // Научный журнал КубГАУ. 2007. -№27(3).-С. 1-10.

19. Герасименко, В.П. Практикум по агроэкологии. СПб., М., Краснодар: Изд-во Лань, 2009. - 432 с. - ISBN: 978-5-8114-0939-6.

20. Глазовская, М.А. Биогеохимическая организованность экологического пространства в природных и антропогенных ландшафтах как критерий устойчивости / М.А. Глазовская // Изв. РАН, Сер. Географ. 1992. - № 5.-С.5-12.

21. Громцев, А.Н. Ландшафтная экология таежных лесов. Теоретические и прикладные аспекты. Петрозаводск: Карельский НЦ РАН, 2000. - 142 е.- ISBN 5-85534-545-9.

22. Горбатов, B.C. О выборе экстрагента для вытеснения из почв обменных катионов тяжёлых металлов / B.C. Горбатов, Н.Г. Зырин // Вестник Моск. ун-та. Сер. 17, Почвоведение. 1987. - №2. - С.22-29.

23. Губин, А.Н. Тяжёлые металлы (кадмий, цинк, медь, никель) в системеторфяная низинная почва — растение : автореферат дис. . канд.152сельскохоз. наук : 06.01.04: защищена 24.05.2007 / Алексей Николаевич Губин. Санкт-Петербург Пушкин, 2007. - 19 с.

24. Добровольский, В.В. География микроэлементов. Глобальное рассеяние. М.: Мысль, 1983. - 272 с.

25. Добровольский, В.В. Основы биогеохимии. М.: Академия, 2006. - 400 е. - ISBN: 5-7695-1098-6.

26. Дьяченко, В.В. Экосистемные принципы нормирования подвижных форм тяжёлых металлов в почвах Краснодарского края /В.В. Дьяченко, Е.А.Ляшенко, Д.Ю. Бургонский // Вестник СамГУ. 2008. - №3. - С. 184-191.

27. Ефремов, A.A. Влияние экологических факторов на химический состав некоторых дикорастущих растений Красноярского края / A.A. Ефремов, Н.В. Шаталина, E.H. Стрижева, Г.Г. Первышина // Химия растительного сырья. 2002. - №3 - С. 53-56.

28. Ефремов, И.В. Моделирование почвенно-растительных систем / И.В. Ефремов. М.: Издательство ЖИ, 2008. - 152 с. - ISBN 978-5-38200712-0.

29. Заиканов, В.Г. Принципы и методы геоэкологической оценкиурбанизированных территорий / В.Г. Заиканов // Теоретические и прикладные проблемы геоэкологии: тез. докл. Межд. научн. конф. 26-29 сентября 2001 г., Минск.-Минск: Квадрограф, 2001. С.130-133.

30. Зыкова, E.H. Накопление тяжелых металлов в почвах техногенных ландшафтов на примере Северодвинского промышленного района: дис.канд. геогр. наук : 25.00.36 : защищена 02.03.2007 / Зыкова Елена Николаевна. Архангельск, 2007. - 128 с.

31. Ильин, В.Б., Относительные показатели загрязнения в системе почва-растение. / В.Б. Ильин, М.Д. Степанова // Почвоведение. 1979. — № 11. -С. 61-67.

32. Ильин, В.Б. Биогенная и техногенная аккумуляция химических элементов в почвах / В.Б. Ильин // Почвоведение. 1988. - №7. - С. 124— 132.

33. Ильин, В.Б. О надёжности гигиенических нормативов содержания тяжёлых металлов в почве / В.Б. Ильин // Агрохимия. 1992. - №12. -С. 78-85.

34. Ильин, В.Б. Тяжёлые металлы в системе почва-растение / В.Б. Ильин -Новосибирск: Наука, 1991.-151 с.

35. Иванов, В.В. Экологическая геохимия элементов. В 6 кн. Кн 3. / В.В. Иванов. М.: Недра, 1996.- 352 с.- ISBN 5-247-03179-2.

36. Кабата-Пендиас, А. Микроэлементы в почвах и растениях: Пер. с англ. / А. Кабата-Пендиас, X. Пендиас. М.: Мир, 1989. - 439 с. - ISBN 5-03000922-1.

37. Касимов, Н.С. Биогеохимия городских ландшафтов (на примере г. Тольятти) / Н.С. Касимов, Т.В. Королёва, Ю.В. Проскуряков // Экогеохимия городских ландшафтов. М.: МГУ, 1995. - С. 273-282.

38. Капелькина, Л.П. О нормировании загрязняющих веществ в городских почвах / Л.П. Капелькина // Проблемы устойчивого функционирования водных и наземных экосистем. Ростов-на-Дону, 2006. - С. 164-166.

39. Клименьтев, А.И. Геоэкологическая оценка почвенного покрова урбанизированных территорий (на примере г. Оренбурга) / А.И. Климентьев, И.В. Ложкин, А.П. Трубин ; Екатеринбург : УрО РАН, 2006. 181 с. -ISBN5-7691-1668-4.

40. Кирюшин, В.И. Агрономическое почвоведение: учебник / В.И. Кирюшин. -М. КолосС, 2010. 687 с. - ISBN 978-5-9532-0763-8.

41. Ковда, В.А. Биогеохимия почвенного покрова. М.: Наука, 1985. - 256 с.

42. Красовская, И.А. Оценка эколого-геологического состояния урбанизированных территорий на примере г. Гомеля / И.А. Красовская, А.Н. Галкин // Лггасфера. 2007. - №2(27).- С 122-137.

43. Кулагин, A.A. Особенности развития тополя бальзамического (Populus Balsamifera 1.) в условиях загрязнения окружающей среды металлами / A.A. Кулагин // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. Т.5. 2003. - №2. - С. 334-341.

44. Кулагин, A.A. Древесные растения и биологическая консервация промышленных загрязнителей / A.A. Кулагин, Ю.А. Шагиева ; под общ. ред. член-корр. РАН Г.С. Розенберга. М.: Наука, 2005. - 190 с. - ISBN 5-02-033450-2.

45. Ладонин, Д.В. Изучение механизмов поглощения Си (II), Zn (II) и РЬ (II) дерново-подзолистой почвой / Д.В. Ладонин, О.В. Пляскина- // Почвоведение. 2004. - №5. - С.537-545.

46. Ладонин, Д.В. Соединения тяжёлых металлов, в почвах проблемы и методы изучения / Д.В. Ладонин // Почвоведение. - 2002. - № 6. - С. 682-692.

47. Ларионов, М.В. Особенности накопления тяжёлых металлов в почвенных экосистемах Саратовского Поволжья / М.В. Ларионов, Н.В. Ларионов//Вестник ОГУ. 2010. №1 (107)/январь 2010.-С. 110-114.

48. Летувнинкас, А.И. Антропогенные геохимические аномалии и природная среда: учеб. пособие / А.И. Летувнинкас. Томск: Изд-во НТЛ, 2005.-290 с.-ISBN 5-89503-157-9.

49. Мажайский, Ю.А. Агроэкология техногенно загрязнённых ландшафтов / Ю.А Мажайский, С.А. Торбатов, H.H. Дубенок, Ю.П. Пожогин. -Смоленск: Маджета, 2003. 384 с. - ISBN 5-98156-005-3.

50. Матвеев, Н.М. Экологические основы аккумуляции тяжёлых металлов сельскохозяйственными растениями в лесном и лесостепном Поволжье / Н.М. Матвеев, В.А. Павловский, Н.В. Прохорова. — Самара: Самар.ун-т, 1997.- 100 с.-ISBN 9965-492-02-6.

51. Мотузова, Г.В. Соединения химических элементов в почвах как природная система / Г.В. Мотузова // Вестник Моск. Ун-та. Сер. 17, Почвоведение. 1994. - №3. - С. 55-63.

52. Мотузова, Г.В. Соединения микроэлементов в почвах: системная организация, экологическое значение, мониторинг / Г.В. Мотузова. 2-е изд. - М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2009. - 168 с. - ISBN 978-2-39700140-3.

53. Методические рекомендации по < проведению полевых и лабораторных исследований почв и растений при контроле загрязнения окружающей среды металлами / под общ. ред. Зырина Н.Г., Малахова С.Г. М.: Московское отделение гидрометеоиздата, 1981.- 108с.

54. Методические указания : Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест : МУ 2.1.7.730-99 : утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 7.02.1999: ввод, в действие с 05.04.1999 . М., 1999. - ISBN 5-7508-0487-9.

55. Попова // Сборник статей 6-й Международной научно-технической конференции. Том II. Уфа: УГАТУ, 2009. - С. 445.

56. Методические рекомендации по гигиеническому обоснованию ПДК химических веществ в почве: утв. Минздравом СССР 05.08.1982, № 2609-82. -М.: Минздрав, 1982.

57. Наквасина, E.H. Содержание и миграция тяжёлых металлов в системе почва-растение / E.H. Наквасина, Л.Ф. Попова, Ю.М. Пермогорская, Т.А. Корельская // Вестник Поморского университета. Сер. Естественные и точные науки. 2004. - Вып. 2(8). - С. 48-56.

58. Наквасина, E.H. Почвы Архангельска. Структурно-функциональные особенности, свойства, экологическая оценка / E.H. Наквасина, Ю.М. Пермогорская, Л.Ф. Попова. Архангельск: Изд-во АГТУ, 2006 - 124 с. -ISBN 5-261-00292-9.

59. Нейтрализация загрязнённых почв / Под. общ. ред. Ю.А. Мажайского. -Рязань: Мещерский ф-л ГНУ ВНИИГиМ Россельхозакадемии,- 2008. -528 с. ISBN 978-5-902446-17-0.

60. Никифорова, Е.М. Фракционный состав соединений свинца в почвах Москвы и Подмосковья / Е.М. Никифорова, Н.Е. Кошелева // Почвоведение. 2009. - № 8. - С. 940-951.

61. Паспорт города http://www.arhcitv.ru/?page=l/l(29.04.2011)

62. Переверзев, В.Н. Современные почвенные процессы в биогеоценозах Кольского полуострова / В:Н. Переверзев; отв. ред. член-кор. РАН В.К. Жиров; Поляр.-альп.ботан.сад-ин-т им. H.A. Аврорина КНЦ РАН. М.: Наука, 2006. - 153 с. - ISBN 5-02-034071-5.

63. Переломов, JI.B. Формы Mn, РЬ и Zn в серых лесных почвах Среднерусской Возвышенности / JI.B. Переломов, Д.Л. Пинский // Почвоведение. 2003. - №6. - С. 682-691.

64. Перельман, А.И. Геохимия ландшафта / А.И. Перельман, Н.С. Касимов. -М.: Астрея-2000, 1999.- 341 с.-ISBN 5-7594-0077-0.

65. Плеханова, И.О. Трансформация^ соединений тяжелых металлов при увлажнении: автореф. дис. .докт. биол. наук : 03.00.27 : защищена 27.05.2008 / Плеханова Ирина Овакимовна. М., 2008. - 51 с.

66. Потатауева, Ю.А. Агроэкологическое значение примесей тяжёлых металлов и токсичных элементов в удобрениях / Ю.А. Потатауева, Н.К.Сидоренкова, Е.Г. Прищеп // Агрохимия. 2002. - №1. - С. 85-95.

67. Прохорова, Н.В. Тяжёлые металлы в почвах и растениях условиях техногенеза / Н.В. Прохорова, Н.М. Матвеев // Вестник СамГУ. Специальный выпуск. — 1996. — С. 125-147.

68. Прохорова, Н.В. Аккумуляция тяжёлых металлов дикорастущими и культурными растениями в лесостепном и степном Поволжье / Н.В. Прохорова, Н.М. Матвеев, В.А. Павловский. Самара: Самар.ун-т, 1998. - 97 с. - ISBN 5-02-018385-7.

69. Известия Самарского научного центра РАН. Т. 2. 2000. - №2. - С. 306-310.

70. Попова, Л.Ф. Почвы как индикатор техногенного загрязнения окружающей среды / Л.Ф. Попова, Ю.М. Пермогорская // Вестник ПТУ. Сер. Естественные и точные науки. 2004. - Вып. 1(5). - С. 25-35.

71. Попова, Л.Ф. Роль почвы в накоплении тяжёлых металлов и элементов питания в условиях промышленного города / Л.Ф. Попова, Т.А. Корельская // Вестник Поморского университета. Сер. Естественные и точные науки. 2005. - Вып. 2(8). - С. 48-56.

72. Побережная, Т.М. Ландшафтно-геохимические исследования на Сахалине / Т.М. Побережная // Вестник ДВО РАН. 2006. - №1. - С. 109-114.

73. Потатуева, Ю.А. Агроэкологическое значение примесей тяжелых металлов и токсичных элементов в удобрениях / Ю.А. Потатуева, Н.К. Сидоренкова, Е.Г. Прищеп // Агрохимия. 2002. - №1. - С. 85-95.

74. Почва. Город. Экология / под общ. ред. Г.В. Добровольского. -М.: Фонд «За экологическую грамотность», 1997. 320 с. - ISBN 5-88002-022-3.

75. Природный комплекс большого города : Ландшафтно-экологический анализ / Э.Г. Коломыц, О.В. Глебова и др.. М.: Наука; МАИК «Наука/Интерпериодика», 2000. - 286 с. - ISBN 5-02-002587-9.

76. Промежуточный технический отчёт. Блок деятельности 10. Нормативы качества окружающей среды. 10 4Ь - http://www.ippc-mssia.org/public/clusterl0/10-4bsoilRU.pdf (30.04.2011)

77. Протасова, H.A. Химические элементы в жизни растений / H.A. Протасова, А.Б. Беляев // Соросовский образовательный журнал. Т. 7. — 2001.- №3.-С. 25-32.

78. Рассеянные элементы в бореальных лесах / В.В. Никонов, Н.В. Лукина,

79. B.C. Безель и др.; под общ. ред. A.C. Исаева. М.: Наука, 2004. -616 с.-ISBN 5-02-033044-2.

80. Ронен, Е. Значение микроэлементов в питании растений. Проблемы и их решение при использовании хелатов / Е. Ронен // ГавришБ. 2007. — №3.- С.20-23.

81. Сердюк С.И. Опыт зонирования почвенного покрова урбоэкосистемы по степени загрязнения тяжелыми металлами / С.И. Сердюк // Грунтознавство. Т5. 2004. - № 1-2. - С. 79-85.

82. Соколова, Т.А. Сорбционные свойства почв. Адсорбция. Катионный обмен: учеб. пособие по некоторым главам химии почв / Т.А. Соколова,

83. C.Я. Трофимов. Тула: Гриф и К, 2009. - 172с.

84. Состояние и охрана окружающей среды в муниципальном образовании «Город Архангельск» в 2004-2006 годах / А.Н. Никашина, Ж.Т. Федина, Л.В. Шошина др.. Архангельск, 2007. - 57с. - ISBN 978-5-85879-4448.

85. Состояние и охрана окружающей среды Архангельской области в 2008 году; под общ. ред. Л.Г. Доморощенова. Архангельск, 2009. - 304с. -ISBN 978-5-85879-522-3.

86. Станченко, Л.Ю. Распределение тяжёлых металлов в почвах и растительности городских экосистем Калининградской области / Л.Ю. Станченко // Вестник Российского государственного университет им. И. Канта. Вып. 1.- 2009. С. 81-85.

87. Строганова, М.Н. Городские почвы: опыт изучения и систематики (на примере почв юго-западной части Москвы) / М.Н. Строганова, М.Н. Агаркова // Почвоведение. 1992. - №7. - С. 16-24.

88. Сучков, И. А. Эколого-геохимические аспекты загрязнения почв тяжелыми металлами / И.А. Сучков, В.П. Пунько, А.О. Кравчук // Метеорология, климатология, гидрология. — 1999. — № 37. С. 54-63.

89. Тарханов, С.Н. Лесные экосистемы бассейна Северной Двины в условиях атмосферного загрязнения: диагностика состояния / С.Н. Тарханов, H.A. Прожерина, В.Н. Коновалов. Екатеринбург: УрО РАН, 2004. -333 с.-ISBN 5-7961-1507-6.

90. Теория и практика химического анализа почв; под общ. ред. Воробьёвой Л.А. М: ГЕОС, 2006. - 400 с. - ISBN 5-89118-344-7.

91. Титова, В.И. Некоторые подходы к экологической оценке загрязнения земельных угодий / В.И. Титова, М.В. Дабахов, Е.В. Дабахова // Почвоведение. 2004. -№10. - С. 1264-1267.

92. Уфимцева, М.Д. Фитоиндикация экологического состояния урбогеосистем Санкт-Петербурга / М.Д. Уфимцева, Н.В. Терехина. -СПб.: Наука, 2005. 339 с. - ISBN 5-02-026219-6.

93. Филимонов;. В.Л. Эколого-градостроительные особенности урочищ г. Могилева / В.Л. Филимонов // Теоретические и прикладные проблемы геоэкологии: тез. докл. Межд. научн. конф. 26-29 сентября 2001 г., Минск. Минск: Квадрограф, 2001. - С. 133-137.

94. Фомин, Г.С. Почва. Контроль качества и экологической безопасности по международным стандартам. Справочник / Г.С. Фомин, А.Г. Фомин. М.: Изд-во «Протектор», 2001. - 304 с. - ISBN 5-900631-06-0.

95. Хрусталева, М.А. Геоэкология природных и антропогенно-природных ландафтов / М.А. Хрусталева // Теоретические и прикладные проблемы геоэкологии: тез. докл.Межд. научн. конф. 26-29 сентября 2001 г., Минск. Минск: Квадрограф, 2001. - С. 140-142.

96. Хрусталёва, М.А. Экогеохимия моренных ландшафтов центра русской равнины / М.А. Хрусталёва. — М.: Техполиграфцентр, 2002. — 315 с. -ISBN 5-94385-010-4.

97. Черников, В.А. ПДК как критерий экологического нормирования содержания тяжёлых металлов в окружающей среде / В.А. Черников, O.A. Соколов // Актуальные проблемы почвоведения, агрохимии и экологии. Сб. статей. М: Изд-во МСХА, 2004. - С. 234-237.

98. Чернова, О.В. Изменение валового содержания микроэлементов в почвах Европейской территории России в зависимости от их гранулометрического состава / О.В. Чернова, Д.Ю. Груздков // Доклады по экологическому почвоведению. Вып. 1. 2006.- №1.-С. 132-151.

99. Чулджиян, X. Тяжелые металлы в почвах и растениях / X. Чулджиян // Экологическая конференция. Вып 1. Братислава. - 1988. - С. 5-24.

100. Шергина, О. В. Оценка состояния урбоэкосистемы по параметрам древесных растений и почвенного покрова (На примере г. Иркутска) : дис. . канд. биол. наук : 03.00.16, 03.00.27 / Шергина Ольга Владимировна. Иркутск, 2006. - 291 с.

101. Школьник, М.Я. Микроэлементы в жизни растений / М.Я. Школьник. -Л.: Наука, 1974. 252 с.

102. Appelo, C.A.J. Geochemistry, Groundwater and pollution / Appelo C.A.J., D. Postma. Netherlands: A.A. Balkema Publishers, Leiden, 2005. - 649 p. -ISBN 978-0-415-36421-8.

103. Barder, S.A. Soil Nutrient Bioavailability: a mechanistic approach / S.A. Barder. -N.Y.: JohnWiley&Sons, 1995. 414 p. - ISBN 978-0-471-58747-7.

104. Beavington, F. Contaminationof soil with zink, copper, lead and cadmium in the Wollongtong city area / F. Beavington // Austral. J. Soil. Research. -1973. Vol. 11, № 1. - P. 27-31.

105. Bullok P. Soils in the Urban Environments / P. Bullok, P. Gregory // Blackwell Scientific publications. Oxford, 1991.- P. 174.

106. Blume, H.-P. Definition, Abgrenzung und Benennung von Bodenlandschaften / H.-P. Blume // Mitteilgn. Dtsch. Bodenkundl. 1984. -Ges.40. — P. 169-176.- ISBN 3-906679-23-3.

107. Brown, G.E. Mineral surface and bioavailability of heavy metals: A molecular-scale perspective / G.E. Browne A.L. Foster, J.D. Ostergren // Proc. Natl. Acad. Sei. USA. 1999. - V. 96. - P. 3388-3395.

108. Burghart, W. Soil'in urban and.-industrial environments / W. Burghart // Zeitschrift für Pflanzenernährung und Bodenkunde. 1994. - P. 205-214.

109. Changing Landscapes: An Ecological Perspective / Eds. LS. Zonneveld, R.T.T. Forman. N.-Y.: Springer verlag, 1989. - 286 p. - ISBN 978038797102-5.

110. Csuroa C., Environmental sampling and analysis for metals / Csuroa C., Csuros. M. CRC Press, 2002. -p. 408. - ISBN 1-56670572-25.

111. Davis, B.E. Trace element pollution / B.E. Davis // Applied Soil Trace Elements. Chichester: John Wiley and Sons, 1980. - P.287-352.

112. Farina, A. Principles and methods in landscape ecology / A. Farina. — London, 1996. 532 p. - ISBN: 0412730405.

113. Florence, T.M. Chemical speciation in natural waters / T.M. Florence, G.E. Batley // CRC Critical Review in Analytical Chemistry. 1980. - №9. - P. 219-296.

114. Forman, R.T.T., Landscape ecology / R.T.T. Forman, M. Gordon. N.-Y.: John Wiley Sous, 1986. - 619 p.

115. Grzebisz W. Geochemical assessment of heavy metals pollution of urban soils / W. Grzebisz, L. Ciesla, J Komisarek, J. Potarzycki // Polish Journal of Environmental Studies. Vol.11. 2002. - № 5. - P.493-499.

116. Hamon, R. Natural Attention of trace elements. Availability in soil / R. Hamon,M. McLaughlin, E. Lombi. FL.: Society of Environmental Toxicology and Chemistry (SETAC), 2007. - 256 p. - ISBN 978-1-42004282-5.

117. John, M.K. Mercury uptake from soil by various plant species / M.K. John // Bull. Envir. Cont. Toxicol. 1972. - № 8. - P. 77-88.

118. Kabata-Pendias, A Trace Elements in Soils and Plants / A. Kabata-Pendias, H. Pendias. 3rd Edition. - CRC Press, 2001. - 412 p. - ISBN 974-581-5268.

119. Kneib, W.D. Vier Jahre Stadbodenkartierung von Hamburg. Probleme und Ergebnisse / W.D. Kneib, A. Braskamp, B. Schemscheit, F. Speetzen // Von der Karttierung zur Karte. Mitteilgn. Dtsch. Bodenkundl. 1990. - Ges. 72. -P. 97-104.

120. Linde, M. Trace Metals in Urban Soils. Stockholm as a Case Study. Doctoral thesis. / M. Linde. — Swedish University of Agricultural Science (Uppsala),2005.-p. 50.

121. Liu, A.G. Modeling adsorption of copper (II), cadmium (II) and lead (II) on purified humic acid / A.G. Liu, R.D. Gonzalez // Langmuir. 2000. - 16. - P. 3902-3912.

122. McBride, M.B. Environmental chemistry of soils / M.B. McBride. N.Y.: Oxford University Pr, 1994.-p. 154.

123. Ottesen, R.T. Urban geochemistry in Trondheim, Norway / R. T. Ottesen, M. Langedal // NGU BULL 438, 2001. - P. 63- 69.

124. Pandey, R.K. Deficit irrigation and nitrogen effects on maize in a Sahelian environment / R.K. Pandey, J.W. Maranville, M.M. Chetima // II. Shoot growth. Agric. Water Manage., 2000. 46. - P. 15-27.

125. Perk, M. van der. Soil and water contamination from molecular to catchments scale / M'i van der Perk. Leiden: Taylor and Francis Balkema,2006. p. 450. - ISBN 1420052322.

126. Reaves, G.A. Total copper contens of scottish soils / G.A. Reaves, M.L. Berrow //1.Soil Sei. 1984. - №4. - P. 583-592.

127. Sarkar, B. Heavy metals in the environment / B. Sarkar. NY: MARCEL DEKKER, 2002. - 743 p. - ISBN 9785962402246.

128. Senesi, N. Metal-humic substance complex in the environment / N. Senesi // Biogeochemistry of trace metals. 1992. - P. 429-496.

129. Selim, H. M. Heavy metals release in soils / H.M. Selim, D. L. Sparks. -CRC Press, 2001. p. 264. - ISBN 9781566705318.

130. Selim, H. M. Geochemical and Hydrological Reactivity of Heavy Metals in Soils / H. M. Selim, W. L. Kingery. CRC: Lewis, 2003. - 360 p. - ISBN 156670-623-8.

131. Schnitzer, M. Resent advances in humic acid research. / Proc. Int. Peat Symp. Minn. Oct.21-23, 1981.- Bemidji: Minn., 1982.- P. 17-44.

132. Schnitzer, M. (1970) Organo-metallic interactions in soils-8. An evaluation of methods for the determination of stability constants of metal-fulvic acid complexes / M. Schnitzer, E. H. Hansen // Soil Sci. -1970:- 109.«-P. 333-340.

133. Shuman, L.M. Chemical forms of micronutrients in soils, in Micronutrients in Agriculture (2nd Edn.) / L.M. Shuman, J.J. Mortvedt, F.R. Cox // Soil Sci. Soc. Am. Inc., Madison, WI. 1991. - P. 26-28.

134. Sparks, D.L. Environmental soil chemistry / D.L. Sparks. San Diego, CA: Academic Pr., 1995. - p. 352. - ISBN 0126564469.

135. Sposito, G. The Chemistry of Soils / G. Sposito. N.Y.: Oxford, Oxford University Press, 1989. - 279 p. - ISBN 0-19-504615-3.

136. Tessier, A. Sequential extraction procedure for the speciation of particulate trace metals / A. Tessier, P.G.C Campbell, M. Bisson //Anal. Chem. 1979. — №51. — P.844-851.

137. Yong, R.N. Natural Attenuation of Contaminants in Soils / R.N. Yong, C.N. Mulligan. CRC Press: Boca Raton, 2004. - p. 319. - ISBN: 1-56670-617-3.

138. Verloo, M. Analitical and biological criteria with regard to soil pollution / M. Verloo, A. Cottenie, G. andschoot // I.Bid. 1982. - P. 394-403.

139. Wingrave, A. J. Oxide Surface / A. J. Wingrave. — Taylor & Francis Inc, 2010. p. 544. - ISBN 9781420030280.

140. Wood J.M. Biologocal cycles for toxic elements n the environment / J.M. Wood // Scients. 1974. - Vol. 183. - P. 1049-1059.

141. Zhou, Q. Cadmium and Mixed Heavy Metals on Rice Growth in Liaoning, China / Q. Zhou, W.Xin; L.Renluo; W. Yanyi // Soil & Sediment Contamination.-2003. №1 (1).-P. 17-22.

142. СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

143. Пилюгина М. В. Экологический биогеохимический мониторинг: критерии, нормативы, коэффициенты / М.В. Пилюгина, Л.Ф. Попова, Т.А. Корельская. Архангельск: Изд-во ПТУ, 2007. — 48 с.

144. Пилюгина М.В. Тяжелые металлы в почвах промышленного ландшафта города Архангельска / М.В. Пилюгина, Л.Ф. Попова // Экологические проблемы Севера. Молодежная науч. конф. — Архангельск: Изд-во АГТУ, 2008. -С.137—140.

145. Пилюгина M.B. Содержание тяжёлых металлов в почвах урболандшафтов г. Архангельска / М.В. Пилюгина // Ломоносов 2009: XIV Международная конференция* студентов, аспирантов и молодых учёных; секция «Почвоведение». - М.: МАКС Пресс, 2008. - С. 54.

146. Попова Л.Ф. Особенности кумуляции и миграции химических элементов 1 класса опасности в почвах урболандшафтов г. Архангельска / Л.Ф. Попова, М.В. Пилюгина // Фундаментальные исследования. М.: Российская академия естествознания, 2009. - № 4. - С.86-89.

147. Пилюгина М.В. Содержание микроэлементов в почвах урболандшафтов г. Архангельска / М.В. Пилюгина, Л.Ф. Попова // Сб. материалов VI

148. Междунар. Internet-конференции «Экологические проблемы природных и урбанизированных территорий». — Тамбов, 2009.— С. 302-307.

149. Никитина М.В. Сравнительное содержание элементов питания в растениях урболандшафтов г. Архангельска / М.В. Никитина, Л.Ф. Попова // Материалы междунар. науч.-практ. конф. «Регионы в условиях неустойчивого развития». Т.2. -Шарья: GUT, 2010. С.214—218

150. Никитина М.В. Трансформация подвижных форм металлов в почвах городских ландшафтов / М.В. Никитина. Л.Ф. Попова // Вестник Московского государственного областного университета. Серия «Естественные науки». 2011. - № 3. - С. 122-126.

Информация о работе

Никитина, Мария Викторовна
кандидата химических наук
Архангельск, 2011
ВАК 03.02.08

Диссертация

Эколого-химическая оценка загрязнения тяжёлыми металлами основных урболандшафтов Архангельска - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы