Изменение эколого-биологических свойств почв Юга России при загрязнении фтором, бором, селеном, мышьяком

Попович, Анна Александровна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Изменение эколого-биологических свойств почв Юга России при загрязнении фтором, бором, селеном, мышьяком
ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Изменение эколого-биологических свойств почв Юга России при загрязнении фтором, бором, селеном, мышьяком"

На правах рукописи

ПОПОВИЧ АННА АЛЕКСАНДРОВНА

ИЗМЕНЕНИЕ ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВ ЮГА РОССИИ ПРИ ЗАГРЯЗНЕНИИ ФТОРОМ, БОРОМ, СЕЛЕНОМ, МЫШЬЯКОМ

03.00.16- экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Ростов-на-Дону - 2005

Работа выполнена на кафедре экологии и природопользования Ростовского государственного университета

Научный руководитель:

доктор сельскохозяйственных наук, доцент Колесников Сергей Ильич

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Безуглова Ольга Степановна;

доктор биологических наук Приваленко Валерий Владимирович

Ведущая организация:

Кубанский государственный аграрный университет, г. Краснодар

Защита состоится 16 ноября 2005 г в 16 00 на заседании диссертационного совета К 212.208.07 по биологическим наукам при Ростовском государственном университете по адресу: 344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Б. Садовая, 105, РГУ, зал заседаний. (E-mail: sk@bio.rsu ru; факс (8632)64-52-55).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ростовского государственного университета по адресу: 344006, г. Ростов-на-Дону, ул Пушкинская, 148.

Автореферат разослан «_» октября 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук, доцент

О Ф Пелипенко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время одним из актуальных вопросов экологии и охраны природы стало исследование последствий загрязнения различных объектов окружающей среды, в том числе почв, различивши химическими веществами. Экологические и экономические ущербы от химического загрязнения почв и сельскохозяйственной продукции огромны. Однако и сейчас экологические последствия химического загрязнения почв изучены недостаточно Знание особенностей воздействия химических веществ на биологические процессы в почве и механизмов устойчивости почв и растений к загрязнению должно стать основой для разработки методов предотвращения негативных последствий загрязнения.

Среди загрязняющих веществ особый интерес вызывают такие элементы как фтор, бор, мышьяк, селен, обладающие в высоких концентрациях токсическим действием, а в малых - являющиеся необходимым условием для обеспечения нормальной жизнедеятельности живых организмов. Кроме того, указанные элементы являются по своей химической природе неметаллами, и в научной литературе им уделено несколько меньше внимания, чем, например, тяжелым металлам

Цель и задачи исследования. Главная цель работы — исследовать изменение эколого-биологических свойств почв Юга России при загрязнении продуктами техногенеза неметаллической природы (Р, В, Бе, Ав).

В соответствии с целью были поставлены следующие задачи: 1. Изучить закономерности, механизмы и последствия воздействия химического загрязнения на эколого-биологические свойства почв: численность и активность микроорганизмов, ферментативную активность, фитотоксичность почв, гумус-ное состояние, содержание подвижного азота, кислотно-щелочные условия и т.д.

2 Проанализировать изменения свойств почв при различных параметрах загрязнения' природа элемента, концентрация его в почве, форма химического соединения, срок от момента загрязнения Установить взаимосвязь между эколого-биологическими показателями и исследуемыми параметрами загрязнения

3. Провести сравнительный анализ степени токсичности элементов-загрязнителей неметаллической природы, как первого (Ав, Яе, Р) так и второго (В) классов опасности с тяжелыми металлами первого (Сс1, РЬ, Ъл) и второго (Сг, N1, Со, Мо, Си) классов опасности.

4. Определить возможность и целесообразность использования тех или иных эколого-биологических показателей в целях мониторинга, диагностики и индикации загрязнения почв и экосистем в целом продуктами техногенеза неметалли-

• ческой природы.

5 Дать сравнительную оценку устойчивости основных почв Юга России (черноземов обыкновенных, выщелоченных и южных, каштановых почв, бурых лесных почв, серопесков, рендзин) к загрязнению продуктами техногенеза неметаллической природы.

» ад »»5

библиот

СПетерб]

мическими веществами различной природы. Исследование является комплексным, на стыке экологии, почвоведения, биохимии, микробиологии, агрохимии, охраны окружающей среды В исследовании использованы метод моделирования, сравнительно-географический метод, лабораторно-аналитические методы, биостатистические методы. Подробная характеристика объектов и методов исследования приведена ниже, в главах 2 и 3.

Личный вклад автора. Все исследования проведены лично автором или под его руководством. По результатам исследований автором или научным коллективом с участием автора опубликован ряд научных работ, где проанализирован полученный материал и определены основные результаты диссертации. Объем публикаций - 4 п л., доля участия автора - 50%

Научная новизна работы. Впервые проведено подробное исследование влияния продуктов техногенеза неметаллической природы на эколого-биологические свойства основных почв Юга России' одновременно исследован большой комплекс микробиологических, биохимических, агрохимических, физико-химических и других показателей состояния почв, их динамика, широкий набор загрязняющих веществ и их химических форм, обширный интервал их содержания в почве. Определена возможность и целесообразность использования тех или иных эколого-биологических показателей в целях мониторинга, диагностики и индикации загрязнения почв и экосистем в целом продуктами техногенеза неметаллической природы Дана сравнительная оценка устойчивости основных почв Юга России к загрязнению продуктами техногенеза неметаллической природы.

Практическая значимость Результаты исследований могут быть широко использованы и уже используются научными и природоохранными организациями при мониторинге и диагностике экологического состояния почв и их загрязнения различными химическими веществами, оценке воздействия на окружающую среду, экологическом нормировании загрязнения почв, оценке риска природных и антропогенных катастроф, проведении экологической экспертизы и т.д.

Материалы исследований используются при преподавании дисциплин по экологии, почвоведению, природопользованию, охране окружающей среды, экологической экспертизе, мониторингу и биоиндикации в Ростовском государственном университете и друг их вузах.

Настоящее исследование выполнено в соответствии с планом научно-исследовательской работы кафедры экологии и природопользования РГУ и поддержаны Федерально-целевой программой «Интеграция» — проекты А0054, Б0103 Основные защищаемые положения.

• Загрязнение продуктами техногенеза неметаллической природы (Р, В, Бе, Аэ), в подавляющем большинстве случаев, ведет к ухудшению эколого-биологических свойств почв Юга России. По степени ухудшения свойств чернозема обыкновенного исследованные элементы образуют следующий ряд: В > Яе > Аз > F В большинстве случаев, чем выше концентрация неметалла-загрязнителя в почве, тем сильнее снижается ее биологическая активность При загрязнении бором и мышьяком токсическое действие с течением времени несколько снижается, а при загрязнении фтором и селеном, наоборот, усиливается

• По степени устойчивости к загрязнению продуктами техногенеза неметаллической природы биологические свойства почв располагаются следующим образом: фитотоксичностъ > скорость разложения мочевины > активность де-

гидрогеназы = активность инвертазы = активность уреазы > активность ка-талазы > чнспенность аммонифицирующих бактерий > чнспенность микроскопических грибов > численность бактерий р Аю!оЬас1ег > цетиолозопттче-ская способность > «дыхание» почвы.

• По степени устойчивости эколого-биологических свойств к загрязнению фтором почвы Юга России располагаются следующим образом: черноземы обыкновенные, черноземы выщелоченные > каштановые почвы, ренОзины, черноземы южные > бурые лесные почвы > серопески.

• Микробиологические показатели являются более чувствительными (выше степень снижения значений) к загрязнению почв продуктами техногенеза неметаллической природы, а биохимические показатели — более информативными (теснее корреляция с концентрацией загрязняющего вещества в почве) Это свидетельствует о целесообразности их совместного использования

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на Научных конференциях аспирантов и молодых ученых РГУ (Ростов н/Д, 2001; 2003), на Молодежной научной конференции «Экологические проблемы в сельскохозяйственном производстве» (Персиановский, 2002, 2003, 2004, 2005), на Научно-практической конференции «Экология, почва, город» (Краснодар, 2003), на Ежегодной научной конференции «Экология и биология почв Юга России» (Ростов-на-Дону, 2003, 2004, 2005), на X, XI,XII Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов-2003, -2004, -2005» (Москва, 2003, 2004, 2005), на Международной научной конференции «Современные проблемы загрязнения почв» (Москва. 2004), на международной научной конференции «Черноземы центральной России- генезис, география, эволюция». (Воронеж, 2004), на IV международном съезде Докучаевского общества почвоведов (Новосибирск, 2004), на научно-практической конференции «Экологические проблемы Взгляд в будущее» (Ростов-на-Дону—Абрау-Дюрсо, 2004, 2005), на Межрегиональной научно-практической конференции «Экологические и социально-экономические аспекты развития предгорной зоны Северного Кавказа» (Белореченск, 2005)

Публикации По теме диссертации опубликовано 34 научные работы Доля участия автора в публикациях составляет 50% (2 п л.).

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 205 страницах печатного текста; состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы; содержит 61 таблицу, 64 рисунка, 1 картосхему. Список литературы включает 146 источников, из них 10 на иностранных языках.

Автор глубоко признателен за помощь в работе научному руководителю д с,-х.н. С.И. Колесникову, дгн К.Ш. Казееву, заведующему кафедрой экологии и природопользования РГУ д б.н., проф В.Ф. Валькову, всем сотрудникам кафедры экологии и природопользования РГУ.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ХИМИЧЕСКОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ

В главе определено понятие «продукты техногенеза неметаллической природы» Отмечено, что в научной литературе нет общепринятого термина для обозначения такой группы элементов-неметаллов как Ав, Бе, Р, В, Ве и другие. Их называют «продукты техногенеза», «тяжелые металлы», «микроэлементы» и т.д Однако ни один из этих терминов не является безукоризненным и точно отражающим их особенности. В настоящей работе для обозначения этих элементов использован термин «продукты техногенеза неметаллической природы»

Далее в главе охарактеризованы источники и масштабы загрязнения почв продуктами техногенеза неметаллической природы, их поведение в почве, механизм токсического действия на живые организмы, мероприятия по охране почв от химического загрязнения Освящено экологическое значение исследованных элементов: Р, В, ве, Ав.

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЙ

В качестве объектов исследования были использованы черноземы обыкновенные, черноземы выщелоченные, черноземы южные, каштановые почвы, бурые лесные почвы, серопески, дерново-карбонатные почвы (рендзины) Эти почвы занимают основную территорию Юга России и существенно различаются между собой по генезису и свойствам: содержанию гумуса, реакции среды (рН), содержанию карбонатов, гранулометрическому составу, поглотительной способности, биологической активности и другим свойствам, определяющим устойчивость почвы к химическому загрязнению (рис. 1). Исследование черноземов проведено более детально (на подтиповом уровне) в связи с тем, что они составляют подавляющую часть почвенного покрова Юга России и имеют особое значение в продовольственном обеспечении страны Каштановые почвы также занимают значительную территорию. Бурые лесные почвы отличает кислая реакция среды Дерново-карбонатные почвы и серопески принадлежат к азональным почвам' для первых характерно высокое содержание карбонатов и слабощелочная реакция среды, вторым присущ легкий гранулометрический состав и низкая поглотительная способность Почва для модельных экспериментов была отобрана из пахотного горизонта.

В главе дана характеристика строения, состава и свойств исследованных почв, основных почвообразовательных процессов, географического распространения, классификационного положения, сельскохозяйственного использования. Особое внимание уделено экологическим и биологическим свойствам и особенностям

ГЛАВА 3. МЕТОДИКА И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Был заложен ряд лабораторных модельных опытов. В первой части исследования чернозем обыкновенный загрязняли Р, В, 8е, Аэ Изучали действие разных концентраций загрязняющих веществ — 1, 10 и 100 ПДК ПДК в почве Р составляет 500 мг/кг воздушно-сухой почвы, В — 100; Бе — 10, Аэ — 50 (Кабата-Пендиас, Пендиас, 1989; Орлов и др , 1991) Фтор в почву вносили в форме фторида натрия (N8?) и фторида кальция (СаР2), бор — в форме тетрабората натрия (Ка2В407 ЮН20)

Рис 1 Картосхема основных почвенно-географических районов Юга России (Вальков и др , 2002) с пунктами отбора образцов

1 — Октябрьский район, Ростовская область (чернозем обыкновенный),

2 — г Краснодар (чернозем выщелоченный),

3 — Каменский район, Ростовская область (чернозем южный),

4 — Каменский район, Ростовская область (серопески);

5 — Орловский район, Ростовская область (каштановая почва),

6 — п Гузерипль, Республика Адыгея (бурая лесная почва),

7 — Абрау-Дюрсо, Краснодарский край (рендзина)

и оксида бора (В20,), селен — селенистой кислоты (H2Se03), мышьяк — арсенита натрия (Na3As02) Природное и антропогенное загрязнение почв, как правило, происходит именно этими химическими формами исследуемых веществ Фтор и бор вносили в почву в виде разных соединений с целью изучения зависимости действия элемента от химической формы. Исследовали динамику почвенных процессов лабораторно-аналитическое определение свойств почвы проводили через 10, 30, 90 суток и др. сроки после загрязнения.

Во второй части исследования чернозем обыкновенный, выщелоченный, южный, каштановую, бурую лесную, дерново-карбонатную почвы и серопески загрязняли фтором. Исследовали те же концентрации Свойства почвы изучали на 30-е сутки после загрязнения.

Инкубацию почвы проводили при комнатной температуре и оптимальной влажности. Модельные опыты проводились в трехкратной повторности

За систему отсчета количества загрязняющего вещества в почве была принята ПДК, а не количество элемента в мг/кг почвы При этом исходили из соображения, что разные элементы содержатся в почве в различных, несопоставимых, если их выражать в мг, количествах, различающихся в 50 раз, а, кроме того, обладают различной степенью токсичности Поэтому для того, чтобы можно было сопоставить силу воздействия различных элементов на биологическую активность, решено было воспользоваться величинами ях ПДК в почве.

В исследовании предпринята попытка проанализировать весь диапазон концентраций загрязняющих веществ в почве, встречающийся в настоящее время в природе Содержание в почве до 100 ПДК и более нередко встречается в районах предприятий химической, металлургической и топливной промышленности Загрязнение почвы до 10 ПДК, помимо названных источников, является следствием сельскохозяйственных мероприятий (минеральные и органические удобрения, сточные воды, пестициды) (Алексеев, 1987; Кабата-Пендиас, Пендиас, 1989; При-валенко и др., 1994).

Лабораторно-аналитические исследования выполнены на кафедре экологии и природопользования РГУ с использованием общепринятых в экологии, биологии и почвоведении методов. Определяли численность аммонифицирующих бактерий, микроскопических грибов, бактерий р Azotobacter, активность каталазы, инверта-зы, дегидрогеназы и уреазы, «дыхание» почв, целлюлозолитическую активность, скорость разложение мочевины, содержание в почве гумуса, аммиачного и нитратного азота, реакцию среды, фитотоксические свойства почв и другие показатели

Численность аммонифицирующих бактерий и микроскопических грибов учитывали методом посева почвенной суспензии на плотные питательные среды Использовали свежие образцы почв Численность бактерий учитывали МПА (мясо-пептонный агар), численность грибов — на кислой среде Чапека Azotobacter учитывали методом комочков обрастания на среде Эшби Активность каталазы и уреазы измеряли по методикам Галстяна (1978), инвертазы и дегидрогеназы — по методам Галстяна в модификации Хазиева (1990). «Дыхание» почв определяли по Макарову в модификации Казеева с соавт. (2003) с использованием в качестве поглотителя СОг 0,1 н раствор NaOH. Целлюлозолитическую способность определяли по степени разложения хлопчатобумажного полотна, экспонированного в почве в течение 10 дней С помощью экспресс-метода Аристовской и Чугуновой (1989) измеряли скорость разложения в почве мочевины. О фитотоксичности почв судили

по изменению показателей прорастания семян (всхожесть, энергия прорастания, дружность прорастания, скорость прорастания) и интенсивности начального роста проростков (длина корней, длина зеленых проростков В качестве тест-объектов использовали озимую пшеницу, рожь, редис Содержание гумуса определяли по методу Тюрина со спектрофотометрическим окончанием (Никитин, 1981) Содержание в почве аммиачного азота определяли с использованием реактива Несслера, нитратного азота — по методу Грандваль-Ляжу Реакцию почвенной среды (рН) определяли потенциометрическим методом

С целью выявления общих закономерностей воздействия того или иного негативного фактора, в частности загрязняющего вещества, на экологическое состояние почв Колесников, Казеев, Вальков (2000) рекомендуют использовать интегральный показатель состояния почвы (ИПБС), который определяется на основе наиболее информативных показателей биологической активности почвы В настоящем исследовании интегральный показатель был рассчитан по следующим показателям' численность аммонифицирующих бактерий, микроскопических грибов, бактерий р Аго1оЬас1ег, активность каталазы, инвертазы, целлюлозолитическая активность Численность аммонифицирующих бактерий и микроскопических грибов характеризует состояние редуцентов в экосистеме Бактерии р Агок>Ьайег традиционно используют как индикатор химического загрязнения почвы Каталазная, инвертазная и целлюлозолитическая активность отражают интенсивность биологических процессов в почве Каталаза характеризует протекание окислительно-восстановительных процессов, инвертаза — гидролитических. При этом активность ферментов каталазы и инвертазы служит показателем потенциальной биологической активности почвы, а скорость разложения полотна характеризует актуальную активность Таким образом, представленный набор показателей дает объективную и информативную картину о протекающих в почве биологических процессах и о ее экологическом состоянии.

Биологические свойства почвы характеризуются высокой степенью варьирования Поэтому для получения достоверных данных обязательна их тщательная статистическая обработка. В настоящем исследовании были определены показатели вариации, проведены дисперсионный и корреляционный анализы

ГЛАВА 4. ИЗМЕНЕНИЕ ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЧЕРНОЗЕМА ОБЫКНОВЕННОГО ПРИ ЗАГРЯЗНЕНИИ ФТОРОМ, БОРОМ, СЕЛЕНОМ И МЫШЬЯКОМ

В результате исследования установлено, что загрязнение продуктами техно-генеза неметаллической природы (Р, В, 5е, Ав) ведет к ухудшению эколого-биологических свойств почв Юга России В подавляющем большинстве случаев снижаются значения всех исследованных показателей (рис 2 и 3) Только в отдельных случаях зафиксировано увеличение численности аммонифицирующих бактерий и микроскопических грибов, активности ферментов. Это наблюдалось, как правило, при загрязнении почвы 1 ПДК или, реже, 10 ПДК загрязняющего вещества.

Несколько чаще стимуляция наблюдалась при определении фитотоксических свойств, скорости разложения мочевины, содержания подвижных форм азота Наибольший стимулирующий эффект из исследованных элементов оказывал фтор.

Рис 2. Влияние загрязнения Р, В, Бе, Ав на численность аммонифицирующих бактерий (А), микроскопических грибов (Б) и бактерий р АгоЬЬа^ег (В) в черноземе обыкновенном через 10 суток от момента загрязнения, % от контроля

би /ф

щ н

П J

□ Контроль 01 ПДК

В Эе Аз

■ 10 ПДК В100 ПДК С1НСР05

11111 "К.

± и

щ 1

п п Я п

Р В Бе Ав

□ Контроль ПДК НЮ ПДК ■ 100 ПДК ПНСР05

Рис 3 Влияние загрязнения Р, В, 8е, Ав на активность каталазы (А), инвертазы (Б) и целлюлозолитическую активность (В) чернозема обыкновенного через 10 суток от момента загрязнения, % от контроля

120 100 80 60 40 20 0

□ Контроль

30 суг

□ 1 ПДК_ ■ 10 ПДК

Бе

120 100 80 60 40 20 О

Юсут ЗОсут

□ Контроль Ш 1 ПДК И 10 ПДК

120 100 80 60 40 20 О

Юсут ЗОсут

□ Контроль Ш1 ПДК ■ 10 ПДК

Ав

120 100 80 60 40 20 О

Юсут ЗОсут

□ Контроль Ш1 ПДК В10 ПДК

Рис. 5. Динамика изменения ИПБС чернозема обыкновенного при загрязнении, % от контроля

Снижение показателей биологической активности почв при загрязнении продуктами техногенеза неметаллической природы происходит вследствие их способности связываться с сульфгидрильными группами белков, в результате чего нарушается проницаемость клеточных мембран и происходит ингибирование ферментов Стимулирующее действие исследуемых элементов, наблюдающееся в ряде случаев, объясняется тем, что все они являются микроэлементами, необходимыми живым организмам в малых дозах Кроме того, в экотоксикологии описаны многочисленные факты стимулирующего действия различных веществ, взятых в малых токсичных дозах (Колесников и др., 2000).

Реакции аммонифицирующих бактерий и микроскопических грибов на загрязнение чернозема обыкновенного Р, В, Бе, Аэ имеют противоположный характер' по отношению к бактериям негативный эффект проявляется в начале, а со временем снижается, по отношению к грибам — он усиливается со временем Аммонифицирующие бактерии проявили себя более устойчивыми к данному виду загрязнения, чем микромицеты Аналогичные результаты были получены ранее при загрязнении почвы тяжелыми металлами (Колесников и др., 2000). Возможно, большая устойчивость к химическому загрязнению бактерий объясняется прока-риотическим строением их клеток, в частности наличием клеточной стенки, содержащей муреин, а не хитин, как у грибов.

В результате исследований зафиксирован следующий ряд биологических свойств почв по степени их устойчивости к загрязнению продуктами техногенеза неметаллической природы, фитотоксичностъ > скорость разложения мочевины > активность дегидрогеназы = активность инвертазы = активность уреазы > активность каталазы > численность аммонифицирующих бактерий > численность микроскопических грибов численность бактерий р АгоюЬааег > цепююзопи-тическая способность > «дыхание» почвы.

Одной из задач исследования было проанализировать изменения свойств почв при различных параметрах загрязнения: природа вещества, содержание его в почве, форма химического соединения, срок от момента загрязнения.

Установлено, что из исследованных элементов наибольшее негативное воздействие на свойства чернозема обыкновенного оказывает бор, менее сильное — селен и мышьяк, наименьшее — фтор (рис. 4).

Рис. 4 Изменение ИПБС чернозема обыкновенного при загрязнении продуктами техногенеза неметаллической природы, через 10 суток от момента загрязнения, % от контроля

По степени ухудшения свойств чернозема обыкновенного исследованные элементы образуют следующий ряд- В > > Ах > Р

Существенное воздействие оказывает доза загрязняющего вещества В большинстве случаев, чем выше концентрация неметалла-загрязнителя в почве, тем более сильное воздействие он оказывает (рис 4) Коэффициенты корреляции, усредненные по срокам загрязнения, имеют следующие значения- -0,93 для фтора и мышьяка, -0,87 для бора, -0,80 для селена

Большое значение из параметров загрязнения имеет срок от момента загрязнения (рис 5) При загрязнении бором и мышьяком токсическое действие по отношению к большинству эколого-биологических свойств чернозема обыкновенного с течением времени снижается, а при загрязнении фтором и селеном, наоборот, усиливается

На основе фондового материала, собранного на кафедре экологии и природопользования РГУ за последние годы, появилась возможность провести сравнительный анализ степени токсичности элементов-загрязнителей неметаллической природы, как первого (Аэ, Бе, Р) так и второго (В) классов опасности с тяжелыми металлами первого (С<1, Н§, РЬ, Хп) и второго (Си) классов опасности (рис. б).

Нд са РЬ Си Р Аз Эе Тп В

_Р1ПДК И10 ПДК_И 100 пдк _

Рис. 6 Влияние природы элемента на ИПБС чернозема обыкновенного (30 суток от момента загрязнения), % от контроля (1% Сс1, РЬ, Си, 7л по Колесникову, 1998)

Был построен ряд элементов по степени влияния на свойства чернозема обыкновенного В -> 2п > 5е > Ли > У > Си > РЬ > Сс1 > Hg. Из представленного ряда только бор и медь являются элементами второго класса опасности, остальные элементы относят к первому классу опасности, однако при этом бор оказывает более сильное негативное воздействия на свойства чернозема, чем элементы первого класса опасности.

Таким образом, неметаллические загрязнители являются более токсичными (опасными), чем большинство тяжелых металлов, особенно при значительных концентрациях их в почве — 10 и 100 ПДК (рис. 6) (Следует помнить, что в настоящем исследовании элементы сравниваются в концентрациях, выраженных не в мг/кг почвы, в ПДК )

В результате настоящего исследования установлено, что загрязнение почв продуктами техногенеза неметаллической природы приводит к нарушению выполняемых ею экологических и сельскохозяйственных функций Нарушение информационных биогеоценотических функций почвы происходит уже при содержании загрязняющих веществ в почве до 1 ПДК При загрязнении свыше 1 ПДК происходит нарушение других биогеоценотических функций почвы Причем нарушение эко-функций почвы при загрязнении исследованными неметаллами происходит при меньших концентрациях по сравнению с тяжелыми металлами (табл 1) Колесниковым С И с соавт. (2001) была предложена классификация почв по степени загрязнения на основе интегрального показателя и нарушения биогеоценотических функций почв В настоящей работе установлено соотношение градаций почв по степени нарушения экофункций с количеством в почве продуктов техногенеза неметаллической природы (табл. 1)

Таблица 1. Соотношение градаций почв по степени нарушения экофункций с количеством в почве продуктов техногенеза неметаллической природы

Почвы Степень снижения интегрального показателя" Нарушаемые экологические функции" Содержание в почве*"

неметаллов (Р, В, ве, Аз) тяжелых металлов"" (Ъа, Си, С4 Не, РЬ)

Не загрязненные Не происходит - фон фон

Слабо-загрязненные < 10 % Информационные фон - 1 ПДК фон - 1 ПДК

Средне-загрязненные 10-25 % Химические, физико-химические, биохимические, целостные 1-10 ПДК МО ПДК

Сильно-загрязненные > 25 % Физические > 10 ПДК

"Определение интегрального показателя по С И Колесникову с соавт (2000)

"Классификация экологических функций по Г В Добровольскому и Е Д Никитину (1990)

'"Для черноземов

""По С И Колесникову (2000)

ГЛАВА 5. ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ ПОЧВ ЮГА РОССИИ К ЗАГРЯЗНЕНИЮ ПРОДУКТАМИ ТЕХНОГЕНЕЗА НЕМЕТАЛЛИЧЕСКОЙ

ПРИРОДЫ

Проведенное исследование позволило дать сравнительную оценку устойчивости основных почв Юга России (черноземов обыкновенных, выщелоченных и южных, каштановых почв, бурых лесных почв, серопесков, рендзин) к загрязнению продуктами техногенеза неметаллической природы

В результате исследования установлено, что загрязнение почв Юга России фтором ведет к значительному снижению численности аммонифицирующих бактерий и бактерий р АгоК>Ьас1ег (рис. 7). Наибольшее снижение численности зарегистрировано на серопесках Численность микроскопических грибов в одних случаях снижается, в других случаях — увеличивается Рост численности наиболее часто наблюдался в черноземах обыкновенных, выщелоченных и южных — почвах наи-

более устойчивых к загрязнению, в первую очередь, благодаря их высокой поглотительной способности

Загрязнение почв Юга России фтором ведет к снижению их каталазной, инвер-тазной и целлюлозолитической активности (рис 8), содержания гумуса (табл 2)

Таблица 2 Влияние загрязнения фтором на содержание гумуса _в почвах Юга России, %_

Содержание фтора в почве Чернозем обыкновенный Чернозем выщелоченный Чернозем южный Серопески Бурая лесная Рендзина

Контроль 5,55 3,89 4,75 1,26 2,17 3,74

1 ПДК 4,75 3,95 5,04 1,26 2,17 3,74

10 ПДК 4,52 3,72 4,98 0,72 1,23 2,13

100 ПДК 4,29 3,49 2,92 1,06 1,83 3,15

Даже очень значительное загрязнение почв фтором практически не изменяет щелочно-кислотные условия в черноземах, бурой лесной почве (табл 3). На ренд-зинах наблюдается незначительное подщелачнвание, а на серопесках — существенное подкисление среды. Этому способствует низкая буферная способность серопесков, по причине легкого гранулометрического состава.

Таблица 3. Влияние загрязнения фюроы на рН почв Юга России

Контроль 7,80 6,60 7,88 7,38 5,30 8,10

1 ПДК 7,77 6,60 7,95 6,70 5,31 8,30

10ПДК 7,76 6,61 7,93 6,56 5,31 8,25

100 ПДК 7,75 6,67 7,90 6,43 5,31 8,13

Сравнительная оценка устойчивости почв Юга России к загрязнению фтором показала, что по степени устойчивости биологической активности к загрязнению более устойчивыми являются черноземы, каштановые почвы и рендзины, а бурые лесные почвы и серопески — наиболее чувствительными (рис 9) Это объясняется различиями в генетических свойствах исследованных почв Черноземы и каштановые почвы обладают высокой поглотительной способностью, что ведет к связыванию загрязняющих веществ, рендзины имеют высокую карбонатность, а, следовательно, слабощелочную среду, которая также снижает подвижность загрязняющих веществ Легкий гранулометрический состав серопесков предопределяет их низкую поглотительную способность, а кислые свойства бурой лесной почвы способствуют подвижности фтора, что позволяет ему проявить свои токсические свойства.

Рис. 7. Влияние загрязнения фтором на численность аммонифицирующих бактерий (А), микроскопических грибов (Б) и бактерий р Агок>Ьас1ег (В) в почвах Юга России через 30 суток от момента загрязнения, % от контроля' Чо ■— черноземы обыкновенные, Чв — черноземы выщелоченные, Чю — черноземы южные, К —■ каштановые почвы, Сп — серопески, Бл — бурые лесные почвы, Дк — дерново-карбонатная почва(рекдзины)

Рис 8 Влияние загрязнения фтором на активность каталазы (А), инвертазы (Б) и целгаолозолитическую активность (В) в почвах Юга России через 30 суток от момента загрязнения, % от контроля (условные обозначения см рис. 7)

Рис. 9. Изменение интегрального показателя биологического состояния (ИПБС) основных почв Юга России при загрязнении фтором, % от контроля

В ходе исследования была дана оценка возможности и целесообразности использования тех или иных эколого-биологических показателей в целях мониторинга, диагностики и индикации загрязнения почв и экосистем в целом продуктами техногенеза неметаллической природы. К использованию, в первую очередь, рекомендуются биохимические показатели. Об этом свидетельствуют коэффициенты корреляции между содержанием в почве фтора и показателями биологической активности. По степени информативности (тесноте корреляции с концентрацией загрязняющего вещества в почве) показатели биологических свойств почвы при загрязнении фтором располагаются следующим образом' целлюлозолитическая активность (г=-0,92) = активность каталазы (г~-0,91) = активность инвертазы (г=-0,90) > численность аммонифицирующих бактерий (г~-0,83) ■> численность бактерий р. Аго1оЬас1ег (г=-0,80) > численность микроскопических грибов (г=-0,34).

В то же время по степени чувствительности, то есть по степени снижения значений, биологические показатели при загрязнении почв фтором располагаются следующим образом: численность бактерий р АгоюЬас1ег > численность микроскопических грибов > численность аммонифицирующих бактерий > активность каталазы > целлюлозолитическая способность > активность инвертазы Таким образом, микробиологические показатели являются более чувствительными, а биохимические показатели — более информативными, что свидетельствует о целесообразности их совместного использования

Кроме того, было установлено, что при диагностике загрязнения какой-либо одной почвы химическим загрязнителем достаточно использования только биохимических показателей, прежде всего показателей ферментативной активности. При сравнении устойчивости различных почв к загрязнению рекомендуется использовать комплекс биохимических и микробиологических показателей эколого-биологического состояния почв.

ВЫВОДЫ

1 Загрязнение продуктами техногенеза неметаллической природы (И, В, 8е, Ав), в подавляющем большинстве случаев, ведет к ухудшению эколого-биологических свойств чернозема обыкновенного. В подавляющем большинстве случаев снижаются значения всех исследованных показателей Только в отдельных случаях зафиксировано увеличение численности аммонифицирующих бактерий и микроскопических грибов, активности ферментов Это наблюдалось, как правило, при загрязнении почвы 1 ПДК или реже 10 ПДК загрязняющего вещества Несколько чаще стимуляция наблюдалась при определении фитотоксических свойств, скорости разложения мочевины Наибольший стимулирующий эффект из исследованных элементов оказывал фтор

2 Реакции аммонифицирующих бактерий и микроскопических грибов на загрязнение чернозема обыкновенного Б, В, Аз имеют противоположный характерно отношению к бактериям негативный эффект проявляется в начале, а со временем снижается, по отношению к грибам — он усиливается со временем Аммонифицирующие бактерии проявили себя более устойчивыми к данному виду загрязнения, чем микромицеты Аналогичные результаты были получены ранее при загрязнении почвы тяжелыми металлами

3 Из исследованных элементов наибольшее негативное воздействие на свойства чернозема обыкновенного (в исследованных концентрациях) оказывает бор, менее сильное — селен и мышьяк, наименьшее — фтор По степени ухудшения свойств чернозема обыкновенного исследованные элементы образуют следующий ряд' В > Яе > А$ > Р.

4 Существенное воздействие оказывает доза загрязняющего вещества В большинстве случаев, чем выше концентрация неметалла-загрязнителя в почве, тем сильнее снижается ее биологическая активность.

5 Большое значение из параметров загрязнения имеет срок от момента загрязнения При загрязнении бором и мышьяком токсическое действие по отношению к большинству эколого-биологических свойств чернозема обыкновенного с течением времени несколько снижается, а при загрязнении фтором и селеном, наоборот, усиливается.

6 По степени устойчивости к загрязнению продуктами техногенеза неметаллической природы биологические свойства почв располагаются следующим образом' фитотоксичность > скорость разложения мочевины > активность де-гиОрогеназы = активность инвертазы = активность уреазы > активность ка-талазы ^ численность аммонифицирующих бактерий > численность микроскопических грибов > численность бактерий р. АгоюЬас/ег > цеплюлозолитическая способность > «дыхание» почвы

7 На основе фондового материала был построен ряд элементов по степени влияния на свойства чернозема обыкновенного' В > 2п > 8е > Ля > F > Си > РЬ > Сс1 > Hg Из представленного ряда только бор и медь являются элементами второго класса опасности, остальные элементы относят к первому классу опасности, однако при этом бор оказывает более сильное негативное воздействия на свойства чернозема, чем элементы первого класса опасности.

8 Неметаллические загрязнители являются более токсичными (опасными), чем большинство тяжелых металлов, особенно при значительных концентрациях их в почве — 10 и 100 ПДК.

9 Загрязнение продуктами техногенеза неметаллической природы приводит к нарушению экологических и сельскохозяйственных функций почв Нарушение

информационных биогеоценотических функций происходит уже при содержании загрязняющих веществ в почве до 1 ПДК При загрязнении свыше 1 ПДК происходит нарушение других биогеоценотических функций почвы Причем нарушение экофункций почвы при загрязнении исследованными неметаллами происходит при меньших концентрациях по сравнению с тяжелыми металлами

10. Загрязнение почв Юга России фтором ведет к значительному снижению численности бактерий Наибольшее снижение численности зарегистрировано на серопесках. Численность микроскопических грибов в одних случаях снижается, в других случаях — увеличивается Рост численности наиболее часто наблюдался в черноземах обыкновенных, выщелоченных и южных — почвах наиболее устойчивых к загрязнению, в первую очередь, благодаря их высокой поглотительной способности.

11. Загрязнение почв Юга России фтором ведет к снижению их каталазной, инвер-тазной, целлюлозолитической активности, содержания гумуса. Щелочно-кислотные условия не изменяются в черноземах, бурой лесной почве На ренд-зинах наблюдается незначительное подацелачивание, а на серопесках — существенное подкисление среды Этому способствует низкая буферная способность серопесков вследствие легкого гранулометрического состава

12 По степени устойчивости биологических свойств к загрязнению фтором почвы Юга России располагаются следующим образом черноземы обыкновенные, черноземы выщелоченные > каштановые почвы, рендзины, черноземы южные > бурые лесные почвы > серопески.

13. По степени чувствительности (степени снижения значений) биологические показатели при загрязнении почв фтором располагаются следующим образом численность бактерий р. Аго1оЬас1ег > численность микроскопических грибов > численность аммонифицирующих бактерий > активность катапазы > уеллю-лозолитическая способность > активность инвертазы По степени информативности (тесноте корреляции с концентрацией загрязняющего вещества в почве) биологические показатели при загрязнении почв фтором располагаются следующим образом: целлюлозолитическая активность = активность каталазы = активность инвертазы -* численность аммонифицирующих бактерий > численность бактерий р А2о1оЬас1ег > численность микроскопических грибов То есть, микробиологические показатели оказались более чувствительными, а биохимические — более информативными, что свидетельствует о целесообразности их совместного использования

14 При диагностике загрязнения какой-либо одной почвы фтором или другим химическим загрязнителем достаточно использования только биохимических показателей, прежде всего показателей ферментативной активности При сравнении устойчивости различных почв к загрязнению рекомендуется использовать комплекс биохимических и микробиологических показателей эколого-биологического состояния почв

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

По теме диссертации опубликовано 34 научные работы:

1 Попович А А Проблема загрязнения черноземов обыкновенных тяжелыми металлами // Экологические проблемы в сельском хозяйстве Мат-лы молодежи научн конф 26-27 ноября 2002 г пос Персиановский 2002 С 24

2 Попович А А , Евреинова А В , Колесников С И Влияние загрязнения фтором и бором на биологические свойства чернозема обыкновенного // Экология и биология почв Юга России Вып II Ростов н/Д Изд-во ЦВВР, 2003 С 70-72

3 Евреинова А В , Попович А А , Колесников С И Влияние загрязнения тяжелыми металлами II класса опасности на биологические свойства чернозема обыкновенного // Экология и биология почв Юга России Вып II Ростов н/Д Изд-во ЦВВР, 2003 С 68-69

4 Попович А А , Колесников С И Изменение интенсивности выделения углекислого газа при загрязнении чернозема обыкновенного фтором и бором // Материалы Всероссийской конференции «Экология, почва, город» Краснодар 2003 С 123-125

5 Евреинова А В , Попович А А , Колесников С И Изменение комплекса почвенных микроорганизмов чернозема обыкновенного при загрязнении продуктами техно-генеза // Материалы Международной научной конференции «Экология и биология почв» Ростов-на-Дону 2004 С 115-118

6 Попович А А, Евреинова А В , Колесников С И Изменение интенсивности эмиссии углекислого газа при загрязнении чернозема обыкновенного продуктами тех-ногенеза неметаллической природы // Материалы Международной научной конференции «Экология и биология почв» Ростов-на-Дону 2004 С 232-234

7 Попович А А, Евреинова А В , Колесников С И Использование микробиологических показателей при мониторинге и диагностике загрязнения почв фтором и бором // Материалы Международной научной конференции «Современные проблемы загрязнения почв» Москва 2004 С 263-264

8 Евреинова А В , Попович А А, Колесников С И Использование показателей биологической активности для мониторинга и диагностики загрязнения почв тяжелыми металлами Н-го класса опасности // Материалы Международной научной конференции «Современные проблемы загрязнения почв» Москва 2004 С 207-208

9 Евреинова А В , Попович А А , Колесников С И Состояние микрофлоры чернозема обыкновенного при загрязнении тяжелыми металлами второго класса опасности // Материалы международной научной конференции «Черноземы центральной России генезис, география, эволюция» Воронеж, 2004 С 352-354

10 Попович А А , Евреинова А В , Колесников С И Изменение каталазной активности чернозема обыкновенного при загрязнении продуктами техногенеза неметаллической природы // Материалы международной научной конференции «Черноземы центральной России генезис, география, эволюция» Воронеж, 2004 С 377-378

11 Попович А А , Евреинова А В , Колесников С И Влияние загрязнения продуктами техногенеза неметаллической природы на биологическую активность чернозема обыкновенного // Материалы IV съезда Докучаевского общества почвоведов Новосибирск Наука-Центр, 2004 Кн 1 С 666

12 Михайлова О А , Третьякова Е А, Попович А А Влияние загрязнения фтором на каталазную активность чернозема выщелоченного // Лиманчик Экологические проблемы Взгляд в будущее Сборник трудов научно-практической конференции Ростов н/Д Изд-во ООО «ЦВВР», 2004 С 103-104

13 Буйкина А Ю , Каргина И Н , Попович А А Влияние загрязнения нефтью на каталазную активность чернозема выщелоченного // Лиманчик Экологические про-

блемы Взгляд в будущее Сборник трудов научно-практической конференции Ростов н/Д Изд-во ООО «ЦВВР», 2004 С. 35-36

14 Попович А А Изменение биологической активности чернозема обыкновенного при загрязнении продуктами техногенеза неметаллической природы // Тез докл XI Междунар конф студентов и аспирантов по фундам наукам «Ломоносов-2004», секция «Почвоведение» М МГУ, факультет почвоведения. С 51-52

15 Евреинова АВ, Попович А А Влияние загрязнения тяжелыми металлами второго класса опасности на биологическую активность чернозема обыкновенного // Материалы IV съезда Докучаевского общества почвоведов Новосибирск Наука-Центр, 2004 Кн 1 С 622

16 Попович А А, Колесников С И Изменение ферментативной активности чернозема обыкновенного при загрязнении продуктами техногенеза неметаллической природы // Лиманчик Экологические проблемы Взгляд в будущее Сборник трудов научно-практической конференции Ростов н/Д Изд-во ООО «ЦВВР», 2004 С 118120

17 Попович А А Влияние загрязнения фтором и бором на ферментативную активность чернозема обыкновенного // Тез докл X Междунар конф студентов и аспирантов по фундам наукам «Ломоносов-2003», секция «Почвоведение» (17 апреля 2003 г , Москва) М МГУ, факультет почвоведения С 34-35

18 Попович А А Изменение численности микрофлоры при загрязнении чернозема обыкновенного фтором и бором Труды аспирантов и соискателей Ростовского государственного университета Т IX Ростов-на-Дону Изд-во Ростовского университета 2003 С 98-99

19 Попович А А Использование показателя целлюлозолитической активности для мониторинга и диагностики загрязнения почв продуктами техногенеза неметаллической природы Труды аспирантов и соискателей Ростовского государственного университета Т X Ростов-на-Дону Изд-во Ростовского университета 2004

20 Попович А А Тяжелые металлы в почвах Природные и техногенные аномалии // Вальков В Ф , Казеев К Ш, Колесников С И Экология почв Учебное пособие для студентов вузов Часть 3 Ростов-на-Дону УПЛРГУ, 2004 Глава 3 С 4-14

21 Колесников С И , Попович А А Тяжелые металлы в почвах / Вальков В Ф , Елисеева Н В , Имгрунт И И, Казеев К Ш, Колесников С И Справочник по оценке почв Майкоп ГУРИПП «Адыгея», 2004 Глава 19 С 170-179

22 Колесников С И , Евреинова Е В , Попович А А Использование экспресс-метода определения биологической активности почвы при химическом загрязнении // Мат-лы межрегиональной научно-практической конф «Экологические и социально-экономические аспекты развития предгорной зоны Северного Кавказа» Белореченск, 2005. С 360-362

23 Попович А А , Михайлова А А Влияние загрязнения продуктами техногенеза неметаллической природы на каталазную активность чернозема обыкновенного // Мат-лы молодежи научн конф «Экологические проблемы в сельском хозяйстве» Персиа-новский, 2004 С 37

24 Попович А А , Третьякова Е А Влияние загрязнения продуктами техногенеза неметаллической природы на показатели прорастания и интенсивность начального роста озимой пшеницы // Мат-лы молодежи научн конф «Экологические проблемы в сельском хозяйстве» Персиановский, 2004 С 38

25 Попович А А , Евреинова А В , Азнаурьян Д К Влияние химического загрязнения на скорость разложения в почве мочевины // Тез докл XI Междунар конф студентов и аспирантов по фундам наукам «Ломоносов-2005», секция «Почвоведение» М МГУ, факультет почвоведения

26 Попович А А , Колесников С И Изменение биологических свойств почв Юга России при загрязнении продуктами техногенеза неметаллической природы // Материалы Международной научной конференции «Экология и биология почв» Ростов-на-Дону 2005 С 423-424

27 Попович А А , Михайлова А А, Третьякова Е А Применение показателей фи-тотоксичности в целях мониторинга и диагностики загрязнения почв продуктами техногенеза неметаллической природы // Материалы Международной научной конференции «Экология и биология почв» Ростов-на-Дону 2005 С 425-426

28 Попович А А , Колесников С И Изменение эколого-биологических свойств чернозема обыкновенного при загрязнении продуктами техногенеза неметаллической природы // Известия ВУЗов Северо-Кавказский регион Естественные науки Приложение 2005 №5 С 73-74

29 Каргина И Н, Буйкина А Ю, Попович А А, Колесников С И Влияние загрязнения фтором на щелочно-кислотные условия в почвах Юга России // Сборник трудов П-й научно-практической конференции «Экологические проблемы Взгляд в будущее» Ростов н/Д Изд-во «Ростиздат», 2005 С 66-68

30 Козлова Е С, Бородочева С Е, Попович А А, Колесников С И Влияние загрязнения фтором на содержание гумуса в почвах Юга России // Сборник трудов П-й научно-практической конференции «Экологические проблемы Взгляд в будущее» Ростов н/Д Изд-во «Ростиздат», 2005 С 70-72

31 Третьякова ЕА, Михайлова О А, Попович А А, Колесников СИ Влияние загрязнения продуктами техногенеза неметаллической природы (F, В, Se, As) на ин-вертазную активность чернозема обыкновенного // Сборник трудов П-й научно-практической конференции «Экологические проблемы Взгляд в будущее» Ростов н/Д Изд-во «Ростиздат», 2005 С 118-121

32 Попович А А , Катаскова И Б , Колесников С И Устойчивость микрофлоры некоторых почв Юга России к загрязнению фтором // Сборник трудов П-й научно-практической конференции «Экологические проблемы Взгляд в будущее» Ростов н/Д Изд-во «Ростиздат», 2005 С 93-96

33 Попович А А , Евреинова А В , Азнаурьян Д К , Колесников С И Устойчивость эколого-биологических свойств почв Юга России к химическому загрязнению // Сборник трудов биолого-почвенного факультета РГУ Ростов н/Д Изд-во «Ростиздат», 2005 С 172-173

34 Попович А А Изменение эколого-биологических свойств почв Юга России при загрязнении фтором // Известия ВУЗов Северо-Кавказский регион Естественные науки 2005 №4

Печать цифровая. Бумага офсетная. Гарнитура «Тайме». Формат 60x84/16. Объем 1,0 уч.-изд.-л.

Заказ № 681. Тираж 150 экз. Отпечатано в КМЦ «КОПИЦЕНТР» 344006, г. Ростов-на-Дону, ул Суворова, 19, тел 250 11 25

»18 9 71

РНБ Русский фонд

2006-4 16093

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Попович, Анна Александровна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ХИМИЧЕСКОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ.

1.1. Химическое загрязнение почв.

1.1.1. Масштабы химического загрязнения окружающей среды.

1.1.2. К вопросу о понятии «продукты техногенеза неметаллической природы».

1.1.3. Источники химического загрязнения почв.

1.1.4. Поведение загрязняющих веществ в почве.

1.1.5. Механизм токсического действия исследуемых элементов на живые организмы.

1.1.6. Синергетические и антагонистические взаимодействия химических элементов.

1.1.7. Охрана почв от химического загрязнения.

1.2. Экологическое значение исследуемых элементов.

1.2.1. Экологическое значение фтора.

• 1.2.2. Экологическое значение бора.

1.2.3. Экологическое значение селена.

1.2.4. Экологическое значение мышьяка.

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Черноземы обыкновенные южно-европейской фации.

2.1.1. Эколого-географические условия.

2.1.2. Генетические особенности и свойства черноземов обыкновенных.

2.1.3. Биологические и экологические особенности черноземов

6 обыкновенных.

2.2. Другие почвы Юга России, использованные в исследовании.

2.2.1. Черноземы обыкновенные, выщелоченные и южные.

2.2.2. Каштановые почвы.

2.2.3. Бурые лесные почвы.

2.2.4. Рендзины (дерново-карбонатные почвы).

2.2.5. Серопески.

2.3. Биологическая активность почв Юга России.

ГЛАВА 3. МЕТОДИКА И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1. Методика модельных исследований.

3.2. Методы определения экологических и биологических свойств почв.

3.3. Статистическая обработкарезультатов.

ГЛАВА 4. ИЗМЕНЕНИЕ ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЧЕРНОЗЕМА ОБЫКНОВЕННОГО ПРИ ЗАГРЯЗНЕНИИ ФТОРОМ, БОРОМ, СЕЛЕНОМ И МЫШЬЯКОМ.

4.1. Состояние почвенной микрофлоры.

4.1.1. Аммонифицирующие бактерии.

4.1.2. Микроскопические грибы.

4.1.3. Бактерии рода Azotobacter.

4.2. Ферментативная активность.

4.2.1. Активность каталазы.

4.2.2. Активность инвертазы.

4.2.3. Активность дегидрогеназы.

4.2.4. Активность уреазы.

4.3. Целлюлозолитическая активность.

4.4. Скорость разложения мочевины.

4.5. «Дыхание» почвы.

4.6. фитотоксические свойства.

4.7. Содержание элементов питания.

4.8. Влияние формы химического соединения загрязняющего вещества.

4.9. Определение интегрального показателя эколого-биологического состояния почвы.

4.10. Сравнение токсического действия различных химических элементов на эколого-биологические свойства чернозема.

4.10.1. Токсическое действие различных химических элементов на катсшазную активность.

4.10.2. Токсическое действие различных химических элементов па инвертазную активность.

4.10.3. Токсическое действие различных химических элементов на целлюлозолитическую способность.

4.10.4. Влияние действия различных химических элементов на интегральный показатель эколого-биологического состояния почвы.

4.11. Оценка возможности применения различных показателей биологической активности при мониторинге загрязнения почв продуктами техногенеза неметаллической природы.

4.11.3. Показатель каталазной активности.

4.11.3. Показатель инвертазной активности.

4.11.3. Показатель целлюлозолитической активности.

4.12. Влияние загрязнения продуктами техногенеза неметаллической природы на экологические и сельскохозяйственные функции чернозема обыкновенного.

ГЛАВА 5. ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ ПОЧВ ЮГА РОССИИ К ЗАГРЯЗНЕНИЮ ПРОДУКТАМИ ТЕХНОГЕНЕЗА 4 НЕМЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПРИРОДЫ.

5.1. Состояние почвенной микрофлоры.

5.1.1. Численность аммонифицирующих бактерий.

5.1.2. Численность микроскопических грибов.

5.1.3. Численность бактерий p. Azotobacter.

5.2. Биохимическая активность почв.

5.2.1. Каталазная активность почв.

5.2.2. Инвертазная активность почв.

5.2.3. Целлюлозолитическая активность почв.

5.3. фитотоксические свойства.

5.4. Содержание гумуса.

5.5. Щелочно-кислотные условия.

5.6. Оценка устойчивости эколого-биологических свойств почв

Юга России к загрязнению фтором.

5.7. Возможности применения биохимических и микробиологических показателей эколого-биологического состояния почв при мониторинге и диагностике их загрязнения фтором.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Изменение эколого-биологических свойств почв Юга России при загрязнении фтором, бором, селеном, мышьяком"

Актуальность темы. В настоящее время одним из актуальных вопросов экологии и охраны природы стало исследование последствий загрязнения различных объектов окружающей среды, в том числе почв, различными химическими веществами. Экологические и экономические ущербы от химического загрязнения почв и сельскохозяйственной продукции огромны. Однако и сейчас экологические последствия химического загрязнения почв изучены недостаточно. Знание особенностей воздействия химических веществ на биологические процессы в почве и механизмов устойчивости почв и растений к загрязнению должно стать основой для разработки методов предотвращения негативных последствий загрязнения.

В соответствии с целью были поставлены следующие задачи: 1. Изучить закономерности, механизмы и последствия воздействия химического загрязнения на эколого-биологические свойства почв: численность и активность микроорганизмов, ферментативную активность, фитотоксич-ность почв, гумусное состояние, содержание подвижного азота, кислотно-щелочные условия и т.д.

2. Проанализировать изменения свойств почв при различных параметрах загрязнения: природа элемента, концентрация его в почве, форма химического соединения, срок от момента загрязнения. Установить взаимосвязь между эколого-биологическими показателями и исследуемыми параметрами загрязнения.

3. Провести сравнительный анализ степени токсичности элементов-загрязнителей неметаллической природы, как первого (As, Se," F) так и второго (В) классов опасности с тяжелыми металлами первого (Cd, Hg, Pb, Zn) и второго (Cr, Ni, Co, Mo, Си) классов опасности.

5. Дать сравнительную оценку устойчивости основных почв Юга России (черноземов обыкновенных, выщелоченных и южных, каштановых почв, бурых лесных почв, серопесков, рендзин) к загрязнению продуктами техногенеза неметаллической природы.

Объекты, материалы и методы исследований. Основу диссертации составляют материалы, полученные лично автором или под его руководством в результате модельных исследований (2002-2005 гг.). В работе также использованы литературные и фондовые материалы по данной теме. Объектами исследования выступают почвы, микроорганизмы, растения, их свойства и взаимодействие с химическими веществами различной природы. Исследование является комплексным, на стыке экологии, почвоведения, биохимии, микробиологии, агрохимии, охраны окружающей среды. В исследовании использованы метод моделирования, сравнительно-географический метод, ла-бораторно-аналитические методы, биостатистические методы. Подробная характеристика объектов и методов исследования приведена ниже, в главах 2 иЗ.

Научная новизна работы. Впервые проведено подробное исследова- -ние влияния продуктов техногенеза неметаллической природы на эколого-биологические свойства основных почв Юга России: одновременно исследован большой комплекс микробиологических, биохимических, агрохимических, физико-химических и других показателей состояния почв, их динамика, широкий набор загрязняющих веществ и их химических форм, обширный интервал их содержания в почве. Определена возможность и целесообразность использования тех или иных эколого-биологических показателей в целях мониторинга, диагностики и индикации загрязнения почв и экосистем в целом продуктами техногенеза неметаллической природы. Дана сравнительная оценка устойчивости основных почв Юга России к загрязнению продуктами техногенеза неметаллической природы.

Практическая значимость. Результаты исследований могут быть широко использованы и уже используются научными и природоохранными организациями при мониторинге и диагностике экологического состояния почв и их загрязнения различными химическими веществами, оценке воздействия на окружающую среду, экологическом нормировании загрязнения почв, оценке риска природных и антропогенных катастроф, проведении экологической экспертизы и т.д.

Основные защищаемые положения.

• Загрязнение продуктами техногенеза неметаллической природы (F, В, Se, As), в подавляющем большинстве случаев, ведет к ухудшению эколого-биологических свойств почв Юга России. По степени ухудшения свойств чернозема обыкновенного исследованные элементы образуют следующий ряд: В > Se > As > F. В большинстве случаев, чем выше концентрация неметалла-загрязнителя в почве, тем сильнее снижается ее биологическая активность. При загрязнении бором и мышьяком токсическое действие с течением времени несколько снижается, а при загрязнении фтором и селеном, наоборот, усиливается.

• По степени устойчивости к загрязнению продуктами техногенеза неметаллической природы биологические свойства почв располагаются следующим образом: фитотоксичность > скорость разлоэ/сения мочевины > активность дегидрогеназы = активность инвертазы = активность уреа-зы > активность каталазы > численность аммонифицирующих бактерий > численность микроскопических грибов > численность бактерий р. Azotobacter > целлюлозолитическая способность > «дыхание» почвы.

• По степени устойчивости эколого-биологических свойств к загрязнению фтором почвы Юга России располагаются следующим образом: черноземы обыкновенные, черноземы выщелоченные > каштановые почвы, ренд-зины, черноземы южные > бурые лесные почвы > серопески.

• Микробиологические показатели являются более чувствительными (выше степень снижения значений) к загрязнению почв продуктами техногенеза неметаллической природы, а биохимические показатели — более информативными (теснее корреляция с концентрацией загрязняющего вещества в почве). Это свидетельствует о целесообразности их совместного использования.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на Научных конференциях аспирантов и молодых ученых РГУ (Ростов н/Д, 2001; 2003), на Молодежной научной конференции «Экологические проблемы в сельскохозяйственном производстве» (Персиановский, 2002, 2003, 2004, 2005), на Научно-практической конференции «Экология, почва, город» (Краснодар, 2003), на Ежегодной научной конференции «Экология и биология почв Юга России» (Ростов-на-Дону, 2003, 2004, 2005), на X, XI,XII Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов-2003, -2004, -2005» (Москва, 2003, 2004, 2005), на Международной научной конференции «Современные проблемы загрязнения почв» (Москва. 2004), на международной научной конференции «Черноземы центральной России: генезис, география, эволюция». (Воронеж, 2004), на IV международном съезде Докучаевского общества почвоведов (Новосибирск, 2004), на научно-практической конференции «Экологические проблемы. Взгляд в будущее» (Ростов-на-Дону—Абрау-Дюрсо, 2004, 2005), на Межрегиональной научно-практической конференции «Экологические и социально-экономические аспекты развития предгорной зоны Северного Кавказа» (Бе-лореченск, 2005).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 35 научных работ. Доля участия автора в публикациях составляет 50% (2 п.л.).

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 205 страницах печатного текста; состоит из введения, пяти глав, выводов,

Заключение Диссертация по теме "Экология", Попович, Анна Александровна

ВЫВОДЫ

1. Загрязнение продуктами техногенеза неметаллической природы (F, В, Se, As), в подавляющем большинстве случаев, ведет к ухудшению эколого-биологических свойств чернозема обыкновенного. В подавляющем большинстве случаев снижаются значения всех исследованных показателей. Только в отдельных случаях зафиксировано увеличение численности аммонифицирующих бактерий и микроскопических грибов, активности ферментов. Это наблюдалось, как правило, при загрязнении почвы 1 ПДК или реже 10 ПДК загрязняющего вещества. Несколько чаще стимуляция наблюдалась при определении фитотоксических свойств, скорости разложения мочевины. Наибольший стимулирующий эффект из исследованных элементов оказывал фтор.

2. Реакции аммонифицирующих бактерий и микроскопических грибов на загрязнение чернозема обыкновенного F, В, Se, As имеют противоположный характер: по отношению к бактериям негативный эффект проявляется в начале, а со временем снижается, по отношению к грибам — он усиливается со временем. Аммонифицирующие бактерии проявили себя более устойчивыми к данному виду загрязнения, чем микромицеты. Аналогичные результаты были получены ранее при загрязнении почвы тяжелыми металлами.

3. Из исследованных элементов наибольшее негативное воздействие на свойства чернозема обыкновенного (в исследованных концентрациях) оказывает бор, менее сильное — селен и мышьяк, наименьшее — фтор. По степени ухудшения свойств чернозема обыкновенного исследованные элементы образуют следующий ряд: В > Se> As > F.

4. Существенное воздействие оказывает доза загрязняющего вещества. В большинстве случаев, чем выше концентрация неметалла-загрязнителя в почве, тем сильнее снижается ее биологическая активность.

5. Большое значение из параметров загрязнения имеет срок от момента загрязнения. При загрязнении бором и мышьяком токсическое действие по отношению к большинству эколого-биологических свойств чернозема обыкновенного с течением времени несколько снижается, а при загрязнении фтором и селеном, наоборот, усиливается.

6. По степени устойчивости к загрязнению продуктами техногенеза неметаллической природы биологические свойства почв располагаются следующим образом: фитотоксичностъ > скорость разложения мочевины > активность дегидрогеназы = активность инвертазы = активность уреазы > активность каталазы > численность аммонифицирующих бактерий численность микроскопических грибов > численность бактерий р. Azotobacter > целлюлозолитическая способность > «дыхание» почвы.

7. На основе фондового материала был построен ряд элементов по степени влияния на свойства чернозема обыкновенного: В > Zn > Se > As > F > Си

Pb > Cd > Hg. Из представленного ряда только бор и медь являются элементами второго класса опасности, остальные элементы относят к первому классу опасности, однако при этом бор оказывает более сильное негативное воздействия на свойства чернозема, чем элементы первого класса опасности.

8. Неметаллические загрязнители являются более токсичными (опасными), чем большинство тяжелых металлов, особенно при значительных концентрациях их в почве — 10 и 100 ПДК.

9. Загрязнение продуктами техногенеза неметаллической природы приводит к нарушению экологических и сельскохозяйственных функций почв. Нарушение информационных биогеоценотических функций происходит уже при содержании загрязняющих веществ в почве до 1 ПДК. При загрязнении свыше 1 ПДК происходит нарушение других биогеоценотических функций почвы. Причем нарушение экофункций почвы при загрязнении исследованными неметаллами происходит при меньших концентрациях по сравнению с тяжелыми металлами.

10.Загрязнение почв Юга России фтором ведет к значительному снижению численности бактерий. Наибольшее снижение численности зарегистрировано на серопесках. Численность микроскопических грибов в одних случаях снижается, в других случаях — увеличивается. Рост численности наиболее часто наблюдался в черноземах обыкновенных, выщелоченных и южных — почвах наиболее устойчивых к загрязнению, в первую очередь, благодаря их высокой поглотительной способности.

11. Загрязнение почв Юга России фтором ведет к снижению их каталазной, инвертазной, целлюлозолитической активности, содержания гумуса. Щелочно-кислотные условия не изменяются в черноземах, бурой лесной почве. На рендзинах наблюдается незначительное подщелачивание, а на серопесках — существенное подкисление среды. Этому способствует низкая буферная способность серопесков вследствие легкого гранулометрического состава.

12.По степени устойчивости биологических свойств к загрязнению фтором почвы Юга России располагаются следующим образом: черноземы обыкновенные, черноземы выщелоченные > каштановые почвы, рендзины, черноземы южные > бурые лесные почвы > серопески.

13.По степени чувствительности (степени снижения значений) биологические показатели при загрязнении почв фтором располагаются следующим образом: численность бактерий p. Azotobacter > численность микроскопических грибов > численность аммонифш{ирующих бактерий > активность каталазы > целлюлозолитическая способность > активность инвертазы. По степени информативности (тесноте корреляции с концентрацией загрязняющего вещества в почве) биологические показатели при загрязнении почв фтором располагаются следующим образом: целлюлозолитичеекая активность = активность каталазы = активность инвертазы > численность аммонифицирующих бактерий > численность бактерий р. Azotobacter > численность микроскопических грибов. То есть, микробиологические показатели оказались более чувствительными, а биохимические — более информативными, что свидетельствует о целесообразности их совместного использования. 14.При диагностике загрязнения какой-либо одной почвы фтором или другим химическим загрязнителем достаточно использования только биохимических показателей, прежде всего показателей ферментативной активности. При сравнении устойчивости различных почв к загрязнению рекомендуется использовать комплекс биохимических и микробиологических показателей эколого-биологического состояния почв.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Попович, Анна Александровна, Ростов-на-Дону

1. Абрамян С.А. Изменение ферментативной активности почв под влиянием естественных и антропогенных факторов // Почвоведение. 1992. № 7. С.70-82.

2. Александрова JI.H. Органическое вещество почвы и процессы его трансформации. JL: Наука. Ленингр. отд-ние, 1980. 288 с.

3. Алексеев А.А. Подвижность цинка и кадмия в почвах. Автореф. дис. . канд. наук. М., 1979. 24 с.

4. Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. М.: Агропромиз-дат, 1987. 140 с.

5. Апещенко М.Г. Минералогический и химический состав илистой фракции предкавказских карбонатных черноземов // Вестник МГУ, 1973. № 1. С. 17-25.

6. Бабьевой Т.П., Зенова Г.Ь. Биология почв. М.: МГУ, 1989. 336 с.

7. Антропогенная эволюция черноземов / Под ред. акад. РАСХН А.П. Щербакова и канд. биол. наук И.И. Васенева. Воронеж: ВГУ. 2000. 415 с.

8. Антропогенные почвы: генезис, география, рекультивация. Учебное пособие. Под редакцией академика РАН Добровольского Г.В. Смоленск: Ойкумена, 2003. -268 с.

9. Аристовская Т.В., Чугунова М.В. Экспресс-метод определения биологической активности почвы // Почвоведение. 1989. № 11. С. 142-147.

10. Ю.Атлавините О.П. Оценка изучения биологической активности почвы в вегетационных сосудах / Биологическая диагностика почв. М.: Наука, 1976. С. 24-25.

11. Бабьевой Т.П., Зенова Г.Ь. Биология почв. М.: МГУ,1989. 336 с.

12. Бансал Р.Л. Содержание цинка в почве и транслокация его в растения. Автореф. дис. . канд. биол. наук. М., 1982. 21 с.

13. Барсукова B.C. Физиолого-генетические аспекты устойчивости растений к тяжелым металлам: Аналит. обзор. Новосибирск: СО РАН ГПНТБ, 1997. 67 с.

14. Батова В.М. Климат // Природные условия и естественные ресурсы. Ростов н/Д: Изд-во Рост, ун-та, 1986. С. 79-117.

15. Биогеохимический цикл тяжелых металлов в экосистеме Нижнего Дона / Бессонов О.А., Белова C.JI., Водолазкин Д.И. и др. Ростов н/Д: Изд-во Ростовского ун-та, 1991. 112 с.

16. Блажний Е.С. Почвенный очерк Таманского полуострова // Труды Кубано-Черноморского НИИ. Вып. 75. 1926.

17. Блажний Е.С. Почвы дельты Кубани и прилегающих пространств. Краснодар, 1971. 220 с.

18. Блажний Е.С. Почвы равнинной и предгорной части Краснодарского края // Труды Кубанского СХИ. Краснодар, 1959.

19. Блажний Е.С., Гаврилюк Ф.Я., Вальков В.Ф., Редькин Н.Е. Черноземы Западного Предкавказья // Черноземы СССР (Предкавказье и Кавказ). М.: Агропромиздат, 1985. С. 3-50.

20. Бондарев Л.Г. Ландшафты, металлы и человек. М.: Мысль, 1976. 72 с.

21. Булавко Г.И. Влияние различных соединений свинца на почвенную микрофлору. Изв. Сиб. отд. АН СССР, вып. 1, Сер. биол. 1982. №5. С. 79-86.

22. Вальков В.Ф. Генезис почв Северного Кавказа. Ростов н/Д: Изд-во Ростовского университета, 1977. 159 с.

23. Вальков В.Ф., Штомпель Ю.А., Трубилин И.Т., Котляров И.С., Соляник Г.М. Почвы Краснодарского края, их использование и охрана. Ростов н/Д: Изд-во СКНЦВШ, 1996. 192 с.

24. Витынь Я.Я. Почвы района табачных плантаций в Кубанской области и на Черноморском побережье Кавказа. 1914.

25. Водяницкий Ю.Н., Добровольский В.В. Железистые минералы и тяжелые металлы в почвах. М.: Почвенный институт им. В.В. Докучаева РАСХН. 1998.216 с.

26. Воздействие на организм человека опасных и вредных экологических факторов. Метрологические аспекты. В 2-х томах. Под ред. Исаева Л.К. М.: ПАИМС, 1997. Том 1. 512 с. Том 2. 496 с.

27. Гаврилюк Ф.Я. Бонитировка почв. М., 1974. 171 с.

28. Гаврилюк Ф.Я. Мощность и запасы гумуса в почвах — показатель плодородия черноземов и каштановых почв Нижнего Дона и Северного Кавказа//Биологические науки. 1972. № 11. С. 123-125.

29. Гаврилюк Ф.Я. Черноземы Западного Предкавказья. Харьков: Изд-во Харьковского университета, 1955. 148 с.

30. Галстян А.Ш. Дыхание почвы как один из показателей ее биологической активности // Сообщение лаборатории агрохимии АН АрмССР. Биологические науки. 1961. № 5. С. 69-74.

31. Галстян А.Ш. Об устойчивости ферментов почв // Почвоведение. 1982. № 4. С. 108-110.

32. Галстян А.Ш. Унификация методов определения активности ферментов почв //Почвоведение. 1978. № 2. С. 107-114.

33. Галстян А.Ш. Ферментативная активность почв Армении. Ереван: Айа-стан, 1974. 275 с.

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

35. Герасимова М.И., Караваева Н.А., Таргульян В.О. Деградация почв: методология и возможности картирования // Почвоведение. 2000. № 3. С. 358-365.

36. Глазовская М.А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР. М.: Высш. шк., 1988. 328 с.

37. Гончарова Л.Ю., Безуглова О.С., Вальков В.Ф. Сезонная динамика содержания гумуса и ферментативной активности чернозема обыкновенного карбонатного//Почвоведение. 1990. № 10. С. 86 -93.

38. Гончарова Л.Ю., Безуглова О.С., Вальков В.Ф. Сезонная динамика содержания гумуса и ферментативной активности чернозема обыкновенного карбонатного//Почвоведение. 1990. № 10. С. 86 -93.

39. Горбатов B.C. Трансформация соединений цинка, свинца и кадмия в почвах. Дис. . канд. биол. наук. М., 1983. 161 с.

40. Горбатов B.C. Устойчивость и трансформация оксидов тяжелых металлов (Zn, Pb, Cd) в почвах //Почвоведение. 1988. №1. С. 35-43.

41. Горбатов B.C., Обухов А.И. Динамика трансформации малорастворимых соединений цинка, свинца и кадмия в почвах // Почвоведение. 1989. №6. С. 129-133.

42. ГОСТ 17.4.1.02—83. Охрана природы. Почвы. Классификация химических веществ для контроля загрязнения.

43. Гришина Л.Г., Копцик Г.Н., Сапегина И.В. Биологическая активность почв и скорость деструкционных процессов // Влияние атмосферного загрязнения на свойства почв. М.: Изд-во МГУ, 1990. С. 81-94.

44. Громов Б.В., Павленко Г.В. Экология бактерий. Л.: Изд-во Ленинградского университета, 1989. 248 с.

45. Громыко Е.П. Микроорганизмы черноземов СССР // Черноземы СССР. Т. 1.М.: Колос, 1974. 560 с.

46. Дмитриев Е.А. Математическая статистика в почвоведении. М.: Изд-во МГУ, 1995. 320 с.

47. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Сохранение почв как незаменимого компонента биосферы: Функционально-экологический подход. М.: Наука, МАИК49.« Наука/ Интерпериодика», 2000. 185 с.

48. Добровольский В.В. Биосферные циклы тяжелых металлов и регуляторная роль почвы // Почвоведение. 1997. № 4. С. 431-441.

49. Добровольский Г.В., Гришина JT.A. Охрана почв. М.: Изд-во МГУ, 1985. 224 с.

50. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Колос, 1979. 416 с.

51. Евдокимова Г.А., Кислых Е.Е., Мозгова Н.П. Биологическая активность почв в условиях аэротехногенного загрязнения на Крайнем Севере. JL: Наука, 1984. 120 с.

52. Захаров С.А. Почвоведение на Кавказе за время Советской власти // Почвоведение. 1946. № 4. С. 21-28.

53. Захаров С.А. Почвы Предкавказья // Почвы СССР. Т. 3. М.,1939.

54. Захаров С.А. Почвы Северо-Кавказского края // Природные условия Северо-Кавказского края. Ростов н/Д, 1925.

55. Звягинцев Д.Г. Биологическая активность почв и шкалы для оценки некоторых ее показателей // Почвоведение. 1978. № 6. С. 48-54.

56. Звягинцев Д.Г., Голимбет В.Е. Динамика микробной численности, биомассы и продуктивности микробных сообществ в почвах // Успехи микробиологии. 1983. Вып. 18. С. 215-231.

57. Звягинцев Д.Г., Добровольская Т.Г., Лысак Л.В. Вертикальный континуум бактериальных сообществ в наземных биогеоценозах // Журнал общей биологии. 1991. Вып.2. С. 162-171.

58. Ильин В.Б, Сысо А.Н, Микроэлементы и тяжелые металлы в почвах и растениях. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2001. 217 с.

59. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва — растение. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1991. 151 с.

60. Ильин В.Б., Байдина H.JL, Конарбаева Г.А., Черевко А.С. Содержание тяжелых металлов в почвах и растениях Новосибирска // Агрохимия. 2000. № 1. С. 66-73.

61. Кабата-Пендиас А., Пендиас X. Микроэлементы в почвах и растениях. М.: Мир, 1989. 439 с.

62. Казеев К.Ш. Изменение биологической активности почв предгорий Северо-Западного Кавказа при антропогенном воздействии // Дисс. . канд. биол. наук. Ростов н/Д, 1996. 133 с.

63. Казеев К.Ш., Колесников С.И., Вальков В.Ф. Гумусовое состояние почв предгорий Северо-Западного Кавказа // Почвоведение. 1998. № 7. С. 848853.

64. Калинина К.В., Кожевин П.А., Звягинцев Д.Г., Судницин И.И. Особенности микробных сукцессий в зависимости от уровня влажности // Почвоведение. 1997. №4. С. 518-521.

65. Калинина К.В., Кожевин П.А., Звягинцев Д.Г., Судницин И.И. Особенности микробных сукцессий в зависимости от уровня влажности // Почвоведение. 1997. №4. С. 518-521.

66. Касимов Н.С. Тяжелые металлы в степных и пустынных ландшафтах // Геохимия тяжелых металлов в природных и техногенных ландшафтах. Под ред. М.А. Глазовской. М.: Изд-во МГУ, 1983. 196 с.

67. Кист А.А. Феноменология биогеохимии и бионеорганической химии. Ташкент: Фан, 1987. 236 с.

68. Кобзев В.А. Взаимодействие загрязняющих почву тяжелых металлов и почвенных микроорганизмов // Тр. ин-та эксп. метеорологии. М.: Гидро-метеоиздат, 1980. Вып. 10. С. 51-66.

69. Ковальский В.В. Биохимические пути приспособляемости организмов к условиям геохимической среды // Биологическая роль микроэлементов и их применение в сельском хозяйстве и медицине. М.: Наука, 1974а. С. 1628.

70. Ковальский В.В. Геохимическая экология. Очерки. М., Наука, 1974b. 299 с.

71. Ковальский В.В., Андрианова Г.А. Микроэлементы в почвах СССР. М.: Наука, 1970. 179 с.

72. Колесников С.И., Казеев К.Ш., Вальков В.Ф. Экологические последствия загрязнения почв тяжелыми металлами. Ростов-на-Дону: Изд-во СКНЦ ВШ, 2000. 232 с.

73. Кононова М.М. Органическое вещество почвы. М.: АН СССР, 1963. 315 с.

74. Кононова М.М. Проблема почвенного гумуса и современные задачи его изучения. М., 1951. 392 с.

75. Корсакова М.П. Итоги стационарных работ по биодинамике почвы // Труды сельскохозяйственной микробиологии ВАСХНИЛ. 1929. Вып. 1.

76. Краткая медицинская энциклопедия: В 3-х т. АМН СССР. М.: Советская энциклопедия. Т. 1. 1989. 624 с. Т. 2. 1989. 608 с. Т. 3. 1990. 560 с.

77. Криволуцкий Д.А., Покаржевский А.Д., Сизова М.Г. Почвенная фауна в кадастре животного мира. Ростов н/Д, 1985. 96 с.

78. Кулматов Р.А. Закономерности распределения и миграции токсичных элементов в окружающей среде аридной зоны СССР. Автореф. дис. . д-ра физ.-мат. наук. Ташкент, 1988. 32 с.

79. Купревич В.Ф. Почвенная энзимология // Научные труды. Т.4. Минск: Наука и Техника. 1974. 404 с.

80. Купревич В.Ф., Щербакова Т.А. Почвенная энзимология. Минск: Наука и техника, 1966. 275 с.

81. Кутилин B.C., Смагина Т.А. Физико-географические особенности в системе экологической оценки природной среды региона // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. 1996. С. 10-14.

82. Ладонин Д.В., Решетников С.И., Садовникова Л.К., Нежданова А.А. Активность ионов меди в загрязненных и фоновых почвах в условиях модельного эксперимента //Почвоведение. 1994. № 8. С. 46-52.

83. Ладонина Н.Н., Ладонин Д.В., Наумов В.М., Большаков В.А. Загрязнение тяжелыми металлами почв и травянистой растительности Юго-Восточного округа г. Москвы // Почвоведение. 1999. № 7. С. 885-893.

84. Ларина Г.Е., Обухов А.И. Загрязнение тяжелыми металлами почв газонов Ленинского района г. Москвы//Почвоведение. 1996. № И. С. 1399-1403.

85. Ливеровский Ю.А. Почвы СССР // Географическая характеристика. М.: Мысль, 1974. 462 с.

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

87. Мишустин Е.Н., Мирзоева В.А. Соотношение основных групп микроорганизмов в почвах разных типов // Почвоведение. 1953. № 6.

88. Мишустин Е.Н., Мирзоева В.А., Громыко Е.П. Микрофлора черноземных почв // Микрофлора почв северной и средней части СССР. М., 1966.

89. Мотузова Г.В. Соединения микроэлементов в почвах: системная организация, экологическое значение, мониторинг. М., 1999.

90. Никонов В.В., Лукина Н.В., Безель B.C., и др. Рассеянные элементы в бо-реальных лесах. М.: Наука, 2004. 616 с.94.0ксигендлер Г.И. Яды и организм: Проблемы химической опасности. СПб.: Наука, 1991.-320 с.

91. Орлов Д.С. Химия почв. М.: МГУ, 1985. 376 с.

92. Орлов Д.С., Безуглова О.С. Биогеохимия. Ростов-на-Дону: Феникс, 2000. -320 с

93. Орлов Д.С., Малинина М.С., Мотузова Г.В., Садовникова Л.К., Соколова Т.А. Химическое загрязнение почв и их охрана. М.: Агропромиздат, 1991. 303 с.

94. Островская Л.К. Микроэлементы. Поступление, транспорт и физиологические функции в растениях. Киев: Наук, думка, 1987. 255 с.

95. Остроумов С.А. Введение в биохимическую экологию. М.: Изд-во МГУ, 1986. 176 с.

96. Паринкина О.М. Микрофлора тундровых почв. Л.: Наука. 1989. 160 с.

97. Пашков Г.Д., Зозулин Г.М. Растительность // Природные условия и естественные ресурсы. Ростов н/Д: Изд-во Рост, ун-та, 1986. С. 259-285.

98. Первунина Р.И. Состояние кадмия в дерново-подзолистой почве и поступление его в растения. Автореф. дис. . канд. биол. наук. М., 1983. 24 с.

99. Перельман А.И. Геохимия ландшафтов. М.: Высшая школа, 1966. 392 с.

100. Перцовская А.Ф., Паникова Е.Л., Григорьева Т.И. и др. Схема гигиенического нормирования тяжелых металлов в почве // Химия в сельском хозяйстве. 1982. № 3. С. 12-13.

101. Полянская JI.M., Гейдебрехт В.В., Степанов А.Л., Звягинцев Д.Г. Распределение численности и биомассы микроорганизмов по профилям зональных типов почв // Почвоведение. 1995. № 3. С. 322-328.

102. Почвенная карта Ростовской области / Отв. ред. Е.М. Цвылев. ГУГК СССР. 1988. 27 п.л.

103. Почвенная карта РСФСР / Отв. ред. В.М. Фринланд. ГУГК СССР. 1985.

104. Почвоведение / И.С. Кауричев, Н.П. Павлов, Н.Н. Розов и др.; Под ред. И.С. Кауричева. 4-е изд. М.: Агропромиздат, 1989. 719 с.

105. Практикум по агрохимии / Под ред. В.Г. Минеева. М.: Изд-во МГУ, 1989. 304 с.

106. Прасолов Л.И. О черноземе приазовских степей // Почвоведение. 1916. № 1.

107. Приваленко В.В. Геохимическая оценка экологической ситуации в г. Ростове-на-Дону. Ростов-на-Дону, 1993. 167 с.

108. Приваленко В.В., Остроухова В.М., Домбровский Ю.А., Шустова В.Л., Базелюк А.А., Остробородько Н.П. Эколого-геохимические исследования городов Нижнего Дона. Ростов-на-Дону, 1994. 268 с.

109. Редькин Н.Е. Черноземы Краснодарского края и их плодородие. Краснодар, 1969. 61 с.

110. Рыбалкина А.В. Микрофлора почв Европейской части СССР. М.: Изд-во АН СССР, 1957.

111. Сафронов О.А. Популярная библиотека химических элементовю Кн. 2. М.: Наука, 1977. С. 82-91.

112. Сердюкова А.В. Свинец в почвах техногенного и природного ландшафтов и потребление элемента растениями. Автореф. дис. . канд. биол. наук. М., 1984. 24 с.

113. Смагина Т.А., Кутилин B.C. Природно-территориальные комплексы // Природа, население и хозяйство Ростовской области. Ростов н/Д: Изд-во облИУУ, 1994. С. 112-151.

114. Смит У.Х. Лес и атмосфера. М., 1985. 428 с.

115. Соколов О.А., Черников В.А. Тяжелые металлы в окружающей среде. Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 1999. 164 с.

116. Справочник по токсикологии и гигиеническим нормативам (ПДК) потенциально опасных химических веществ. М., 1999. 530 с.

117. Тихомиров Ф.А., Рерих В.И., Зырин Н.Г. Накопление растениями природного и внесенного кобальта и цинка // Агрохимия. 1979. № 6. С. 96103.

118. Торшин С.П., Удельнова Т.М., Ягодин Б.А. Микроэлементы, экология и здоровье человека // Успехи современной биологии. Т. 109. Вып. 2. 1990. С. 279-292.

119. Тюремнов И.С. Почвы Северо-Кавказского края. Ростов н/Д, 1926. 121 с.

120. Тюрин И.В. Географические закономерности гумусообразования // Тр. юбилейн. сессии, посвящ. 100-летию со дня рожд. В.В. Докучаева. М., 1949. С.85-101.

121. Тюрин И.В. Органическое вещество и его роль в почвообразовании и плодородии. М.-Л., 1937. 287 с.

122. Тюрин И.В. Органическое вещество почв и его роль в плодородии. М.,1965.319 с.

123. Умаров М.М., Азиева Е.Е. Некоторые биохимические показатели загрязнения почв тяжелыми металлами // Тяжелые металлы в окружающей среде. М.: Изд-во МГУ, 1980. С. 109-115.

124. Хазиев Ф.Х. Системно-экологический анализ ферментативной активности почв. М.: Наука, 1982. 203 с.

125. Хазиев Ф.Х. Ферментативная активность почв. М., 1976. 180 с.

126. Цаплина М.А. Трансформация и транспорт оксидов свинца, кадмия и цинка в дерново-подзолистой почве // Почвоведение. 1994. № 1. С. 45-50.

127. Шеуджен А.Х. Биогеохимия. Майкоп: ГУРИПП «Адыгея» , 2003. -1028 с.

128. Школьник М.Я. Микроэлементы в жизни растений. JL: Наука, 1974. -324 с.

129. Шмук А.А. К биологии Кубанского чернозема // Труды Кубано-Черноморского НИИ. Т. 10. Вып. 1. 1923.

130. Яковлев С.А. Почвы и грунты по линии Армавир-Туапсинской железной дороги. СПб, 1914.

131. Antonovics I., Bradshaw A.D., Turner R.G. Heavy metals tolerance in plants, Adv. Ecol. Res., 7,1,1971.

132. Brummer G.W., Tiller K.G., Herms U., Clayton P.M. Adsorption-desorption and/or precipitation-dissolution processes of zinc in soil // Geoderma. 1983. V. 31. 1 4. P. 337-354.

133. Cox R.M., Hutchinson T.C. Multiple metal tolerance in the grass Deshampsia cespitosa L. Beauv. from the Sudbury Smelting area, New Phytol., 84, 631, 1980.

134. Doleman F. Resistance of soil microbial communities in soil. London & N. Y. 1986. P. 369-384.

135. Duxbury T. Ecological aspects of heavy metal responses in microorganisms // Adv. Microb. Ecol. Vol. 8. N.Y; L., 1985. P. 185-235.

136. Eikman Th. Kloke A. 1991. Nutzungs-und schutzgutbezogene Orierungwerte(Schad-) Snjff in Baden// VDLUFA Mitteilungen. - 1991.- H. 1. - S. 19-26.

137. Foy C.D., Chaney R.L., White M.C., The physiology of metal toxicity in plants. 1978. Annu. Rev. Physiol., 29, 511.

138. Killham K., Wainwrigth M. Desiduous leaf litter and cellulose decomposition in soil exposed to heavy atmospheric pollution // Environ. Pollut. 1981. Vol. 26. P. 79-85.

139. Tatsuyama K., Yamamoto H., Shiota Т., Egawa H. Measuring cellulose decomposition using Benchkote-paper for the estimation of soil pollution with copper//Experientia. 1981. Vol. 37. P. 131-132.

140. Williams S.E., Vollum A.C. Effect of cadmium on soil bacteria and actino-myces//J. Environ. Qual. 1981. Vol. 10. 1 2. P. 142-144.

Информация о работе

Попович, Анна Александровна
кандидата биологических наук
Ростов-на-Дону, 2005
ВАК 03.00.16

Диссертация

Изменение эколого-биологических свойств почв Юга России при загрязнении фтором, бором, селеном, мышьяком - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы