Пространственно-временные изменения биологической активности городских почв

Павлова, Надежда Николаевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Пространственно-временные изменения биологической активности городских почв
ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Пространственно-временные изменения биологической активности городских почв"

На правах рукописи

0034Б1382 ПАВЛОВА НАДЕЖДА НИКОЛАЕВНА

ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ГОРОДСКИХ ПОЧВ (НА ПРИМЕРЕ Г. ОБНИНСКА)

03.00.16 - экология 03.00.07 - микробиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва-2008

3 О 0ШС2

003451382

Работа выполнена

Научные руководители:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация

в Обнинском государственном техническом университете атомной энергетики (ИАТЭ)

доктор биологических наук, доцент Азовский Андрей Игоревич, кандидат биологических наук, доцент Сарапульцева Елена Игоревна

доктор биологических наук, профессор Умаров Марат Мутагарович, доктор биологических наук, профессор Абакумов Владимир Анатольевич

Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии РАСХН

Защита диссертации состоится « г.

в '/У®часов на заседании диссертационного совета Д 501.001.55 при Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова по адресу: 119992, Россия, Москва, Ленинские горы, д.1, стр. 12, Биологический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова

Автореферат разослан « » октября 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук

шМ

Н.В. Карташева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В 1956 г. в 100 км на юго-запад от Москвы был образован уникальный научный городок Обнинск (ныне первый в России наукоград) с расположением на его территории Первой в мире атомной электростанции с атомным реактором малой мощности 30 МВт и Физико-энергетического института (ныне ГНЦ РФ-ФЭИ) с исследовательским реактором на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем БР-10 мощностью 8 МВт.

Основными направлениями реализации научно-технического потенциала наукограда Обнинск являются атомная энергетика, ядерная техника и радиационные технологии, медицинская радиология, метеорология, а также предприятия химической и нефтехимической промышленности, машиностроения и металлообработки, лесной, деревообрабатывающей, легкой, пищевой, медицинской и полиграфической промышленности. В атмосферу г. Обнинска поступают более 120 загрязняющих веществ, выбрасываемых из 1177 источников, зарегистрировано около 32 тыс. автомобилей, на долю которых приходится более 80% всех выбросов. Достаточно высока интенсивность движения по железной дороге на участке Москва-Калуга.

Такое значительное стечение в городе потенциально опасных производств ставит первостепенной задачу экологического мониторинга, который регулярно проводят два независимых подразделения: оценку радиационной обстановки на территории санитарно-защитной зоны (СЗЗ) ФЭИ - отдел радиационной безопасности и охраны окружающей среды (РБ и ООС) предприятия, экологическую ситуацию в городе и в целом по Калужской области - НПО «Тайфун». Ежегодно выпускаются сборники «Радиационная обстановка на территории России и сопредельных государств». Недостатком является, в первом случае, ограничение исследуемой территории санитарно-защитной зоной ФЭИ, во втором, чересчур масштабная оценка, когда город рассматривается как точка в Калужской области. По нашему мнению, оценивать экологическую ситуацию в городе необходимо более детально, зонируя территорию на отдельные потенциально опасные участки: центральные улицы города, территорию влияния ФЭИ, рек-реационно-парковую зону города и т.п.

да адсорбции загрязняющих веществ, вызывающих изменение функциональной и биохимической активности биоты. Внешне признаки деградации почвы заметить сложно, поэтому изменения этой составляющей биосферы не вызывают особого беспокойства ни у населения, ни, отчасти, у специалистов. Однако именно живая компонента почвы может сказать многое об изменениях экологической ситуации па территории в целом. Хорошо известны биоиндикаторы высокого уровня загрязнения почв: каталазная, инвертазная, дегид-рогеназная и уреазная ферментативные активности. Среди физиологических параметров состояния почвенного микробоценоза особо чувствительной к загрязнению является активность азотфиксации. Во всех работах биологическая оценка была приемлема при высоком (более 10 ПДК) загрязнении почв (Звягинцев, 1976-1991; Денисова, 2005, 2006, Девятова, 2005, 2006; Егорова и др., 1991, 1996). Исследования низкоинтенсивных воздействий на экосистемы, примером которых являются почвы г. Обнинска, в литературе отсутствуют. В связи и с этим представляет особый интерес подбор биоиндикаторов загрязнения почв тяжелыми металлами и радионуклидами, которые можно эффективно использовать для мониторинга экологической ситуации в городах с малым уровнем загрязнения.

Цель и задачи исследования. Целыо работы было выявление изменений во времени и пространстве биологического состояния почвенной экосистемы г. Обнинска в условиях загрязнения тяжелыми металлами и радионуклидами.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

1. Провести химический и радиационный мониторинг территории г. Обнинска и сопредельных районов.

2. Провести ежегодный (2002-2008 гг.) анализ биологической активности почв по показателям азотного (активности азотфиксации, денитрификации) и углеродного (эмиссия С02, метаногенность) циклов почвенных микроорганизмов, а также дегидрогеназной, ка-талазной, уреазной и инвертазной ферментативной активности почв.

3. Оценить пространственно-временные изменения исследуемых показателей биологической активности почв.

4. Выявить наиболее информативные биоиндикаторы состояния урбанизированной почвенной экосистемы.

5. Провести зональное картирование экологического состояния исследуемых почв г. Обнинска с использованием ГИС-технологий.

Положения, выносимые на защиту

1. Пространственно-временные изменения биологической активности почв в условиях низкого уровня техногенного загрязнения связаны с комплексом особенностей почв, включающих в себя характеристику мехсостава, кислотности, содержания органического вещества, тяжелых металлов и радионуклидов в точках пробоотбора.

2. На фоне пространственной мозаичности наблюдаются устойчивые направленные многолетние изменения (тренды) ряда показателей почвенной активности. Эти изменения отражают долговременные перестройки в структуре почвенной микробиоты, протекающие под действием комплекса факторов.

Научная новизна и практическая значимость

1. Впервые в образцах почв г. Обнинска проведен комплексный анализ динамики накопления тяжелых металлов (Си, РЬ, Сс1), изменения активности основных радионуклидов (137С5, Ъ2ТЬ, 40К) и функционально-биохимического состояния почв по восьми показателям (каталазная, инвертазная, уреазная и дегидрогеназная активности, эмиссия СОг, азотфиксация, денитрификация, метаногенность).

2. Предложена регрессионная модель зависимости изменения биологической активности почв от содержания тяжелых металлов (ТМ) и радионуклидов.

3. Выявлены закономерности пространственных и временных изменений биологической активности почв г. Обнинска в условиях загрязнения ТМ и радионуклидами.

4. Проведено зональное ГИС-картирование экологического состояния исследуемых почв г. Обнинска как важного компонента мониторинга в практической реабилитации техногенно загрязненных территорий.

Внедрение результатов работы

1. Разработанные в диссертационной работе теоретические основы биоиндикации техногенного загрязнения почв были использованы при чтении курсов лекций и проведении практических и лабораторных работ по дисциплинам «Экологический и биологический мониторинг», «Техногенные системы и экологический риск» и «Экология и безопасность жизнедеятельности», читаемых студентам специаль-

ностей 020803 «Биоэкология», 020801 «Экология», 140307 «Радиационная безопасность человека и окружающей среды» в Обнинском государственном техническом университете атомной энергетики.

2. Издано учебное пособие «Экологический риск. Часть 1» по курсу «Техногенные системы и экологический риск» для студентов специальности 020801 «Экология», а также студентов и аспирантов смежных специальностей.

3. Результаты исследования используются в работе отдела РБ и ООС для оценки загрязнения объектов окружающей среды (акт технического внедрения №4/РБ от 24 сентября 2007 г.).

Апробация работы. Результаты работы доложены на Международной научной конф. «Экология и биология почв», Ростов-на-Дону, 2006; II Междунар. научно-практ. конферен. «Почва как связующее звено функционирования природных и антропогенно-преобразованных экосистем», Иркутск, 2006; Междунар. научн. конф. «Проблемы устойчивого функционирования водных и наземных экосистем», Ростов-на-Дону, 2006; Российской школе-конф. молодых ученых «Экотоксикология: современные биоаналитические системы, методы и технологии», Пущино, 2006; Всероссийской научн. школе «Актуальные проблемы регионального экологического мониторинга: научные и образовательные аспекты», Киров, 2006; IX Российской научной конференции «Радиационная защита и радиационная безопасность в ядерных технологиях», Обнинск, 2006; II Международной научн. конференции «Современные проблемы загрязнения почв», Москва, 2007; IV регион, научн. конференции «Техногенные системы и экологический риск». - Обнинск, 2007.

В 2006 г. в рамках Российской школы-конференции молодых ученых «Экотоксикология - современные биоаналитические системы, методы и технологии» (г. Пущино) выигран индивидуальный грант №30 от 01.08.06 по теме «Оценка экологических рисков функционального изменения сообщества почвенных микроорганизмов на техногенно загрязненных территориях».

В 2006 г. получена поощрительная премия Министерства экономического развития Калужской области за научную работу «Биодиагностика почвенного биома в районе расположения предприятия атомной энергетики», а также несколько дипломов победителя тематических направлений перечисленных конференций.

В 2007 г. присуждена стипендия им. К.Э. Циолковского за исследование экологического состояния сообщества почвенных микроорганизмов в районе расположения предприятия атомной энергетики.

Опубликовано 19 печатных работ, в том числе 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК для кандидатских диссертаций по направлению «Биологические науки» и 1 статья в журнале, рекомендованном ВАК по направлениям «Энергетика» и «Физика».

Диссертация апробирована на межкафедральном научном семинаре ИАТЭ 15 апреля 2008 г. и на заседании кафедры гидробиологии биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова 11 мая 2008 г.

Структура работы. Диссертационная работа изложена на 183 страницах машинописного текста. Содержит: введение, обзор литературы, материалы и методы исследования, результаты и их обсуждение, заключение, выводы, список используемых источников, содержащий 159 российских и 83 зарубежные публикации. Полученные результаты представлены в 52 таблицах и на 20 рисунках, в том числе на 19 электронных картах в ГИС-технологиях.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объекты исследования. Пробоотбор образцов почв для исследования производили в 60-ти точках, расположенных в пойме и террасах р. Протвы, на территории санитарно-защитной зоны (СЗЗ) предприятия атомной энергетики ФЭИ, вблизи могильника радиоактивных отходов, в г. Обнинске вдоль основных улиц и в лесопарковой зоне. Почву отбирали из поверхностного слоя на глубине 0-10 см в середине июня 2002-2008 гг. по стандартной методике «конверта». Для выявления закономерностей изменения биологической активности почв в пространстве и для обнаружения районов неблагоприятного действия антропогенного загрязнения было проведено зонирование точек пробоотбора на зоны по территориальному принципу: 1 - промышленная (санитарно-защитная зона ФЭИ, могильники радиоактивных отходов, очистные сооружения города), 2 - придорожная (вдоль основных улиц города) и 3 - парковая (скверы, парки, окрестности).

Определение содержания С(1, Си, РЬ в образцах почв. Для измерения массовой доли ТМ использовали электрохимический метод инверсионной вольтамперометрии (ИВ) с линейной разверткой по-

тенциала на твердом индикаторном электроде на установке «Буреве-стник-1» (Россия) согласно (ГОСТ Р 8. 563-96) и атомно-абсорбци-онный метод согласно (МУК по определению ТМ в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства).

Измерение содержания радионуклидов ("'Се, 40К, 232ТЬ) проводили на полупроводниковом у-спектрометре. Идентификацию радионуклидов осуществляли по пикам полного поглощения энергии у-излучения и расчета активности по площади фотопика с учетом выхода у-квантов на акт распада согласно «Методике выполнения измерений содержания у-излучающих радионуклидов» (1994). Были рассчитаны годовые дозы внешнего у- и Р-облучения '"Сб с учетом естественного радиационного фона.

Методы анализа биологической активности почв. Каталаз-

ную активность определяли газометрическим методом, основанным на измерении скорости разложения перекиси водорода при ее взаимодействии с почвой, по объему выделившегося кислорода (Хазиев, 1991). Для количественного определения дегидрогеназной активности в качестве субстрата использовали бесцветные соли 2,3,5-три-фенилтетразолия хлористого, который, акцептируя мобилизованный дегидрогеназой водород, превращается в 2,3,5-трифенилформазан, имеющий красную окраску. По интенсивности окраски колориметрическим способом измеряли количество формазана (Хазиев, 1991). Фотоколориметрическое определение активности инвертазы основано на учете восстанавливающих Сахаров, образующихся при расщеплении сахарозы (Хазиев, 1991). Фотоколориметрический метод определения уреазной активности в почве основан на измерении количества аммиака, образующегося при гидролизе мочевины, путем образования окрашенных компонентов с реактивом Несслера и фенолятами, а также остатка негидролизованной части субстрата -мочевины (Хазиев, 1991). Потенциальную активность азотфикса-ции оценивали ацетиленовым методом на газовом хроматографе «Хром-4» с пламенно-ионизационным детектором. (Умаров, 1976). Потенциальную активность дснитрификации и эмиссию СОг оценивали на газовом хроматографе М-3700 с детектором по теплопроводности. (Степанов, Лысак, 2002). Потенциальную метаногениую активность измеряли на газовом хроматографе М-3700 с пламенно-ионизационным детектором (Степанов, Лысак, 2002).

Кислотность почв определяли потенциометрическим методом. Для оценки содержания гумуса в исследуемых образцах почв использовали метод прокаливания, а гранулометрический анализ образцов проводили отмучиванием по методу Рутковского.

Методы статистического анализа массива биологических данных. Экспериментальные данные обработаны статистическими методами, основанными на математической теории обнаружения корреляционной зависимости между изменением исследуемых показателей биологической активности почв в условиях загрязнения. Для изучения связи между биологическими показателями и содержанием в почве ТМ и радионуклидов применяли корреляционный и регрессионный анализ. Для изучения совместного влияния ТМ и радионуклидов на биологическую активность исследуемых почв исполь-' зовали регрессионный анализ. Для сокращения количества переменных и для выявления комплексов взаимосвязанных переменных, используемых в регрессионной модели, применяли метод главных компонент (Стентон, Гланц, 1998). Вычисления проводили с использованием следующих статистических пакетов программ: SPSS (® SPSS Inc.), JMP (® SAS Institute Inc.), SYSTAT (® Software Inc.).

Для выявления пространственного изменения исследуемых показателей биологической активности почв использовали кластерный анализ, который включает в себя набор различных методов классификации данных. Для объединения данных в кластеры использовали метод полной связи (или метод наиболее удаленных соседей).

Биоиндикационные карты с использование ГИС-технологий построены методом интерполяции математической поверхности распределения значений биологических показателей и получения ортогональной проекции вычисленной поверхности на карту в виде изолиний.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Содержание Cd, Pb, Си в образцах почв. Содержание Cd превышает ОДК (2 мг/кг для дерново-подзолистых почв) в точке, которая расположена в промзоне ФЭИ (6,61 мг/кг). Содержание Си превышает ПДК в шести точках пробоотбора, расположенных в районе промпло-щадок ФЭИ (т.т. 6, 20, 22), очистных сооружений города (т.т. 24, 28), железнодорожного и авто- вокзалов (т. 31). Превышение содержания РЬ в почвах обнаружено в районе городского пляжа (т. 4), железнодорожного и авто- вокзалов (т.т. 31, 48), очистных городских соору-

жепий (т.т. 28, 30) и вблизи автостоянки в районе новостроек (т. 51) (всего 6 точек).

Содержание радионуклидов в образцах почв. За период наблюдения аварийных выбросов радионуклидов в атмосферу г. Обнинска от деятельности ФЭИ не отмечено (Ежегодники по радиационной обстановке 2002-2006 гг.). Результаты у-спектрометрического анализа показали, что активность шСз в точках пробоотбора варьирует от (1.8-17.0) Бк/кг на территории города (т.т. 5, 18, 33, 34, 45-47) до (1.6-33.0) Бк/кг в районе городского пляжа (т.4), СЗЗ ФЭИ и могильника радиоактивных отходов (т.т. 7-9, 11, 12, 22, 23, 31, 48), что, однако, не превышает допустимых значений для районов расположения предприятий атомной энергетики.

Изменение биологической активности почв во времени. Анализ изменения исследуемых показателей биологической активности почв за весь период наблюдения (2002-2008 гг.) выявил четкие временные тренды, которые построены по средним значениям биохимических показателей за каждый год и представлены на рис. 1-2.

В качестве контроля биологической активности почв были взяты показатели, полученные автором на образцах дерново-подзолистых легкосуглинистых незагрязненных почв, отобранных в 2008 г. в районе д. Сатино Боровского района Калужской области (база географического факультета МГУ).

Рис. 1. Межгодовая динамика изменения экологического состояния почв по каталазной активности

1 I

I—'—I—'—I—'—I

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 ГОД

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 год

281

!_____________________________Контроль____3

14-

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 год

Рис. 2. Межгодовая динамика изменения экологического состояния почв по показателям а) инвертазной, б) уреазной и в) дегидрогеназной ферментативным активностям

Средние значения каталазной, инвертазной и уреазной активностей почв со временем снижаются, а дегидрогеназной - повышаются (рис. 1-2).

Данные мониторинга показателей функционального состояния демонстрируют повышение значений эмиссии С02, азотфиксирую-щей и денитрифицирующей активностей и снижение метаногенно-сти в период наблюдения с 2002 по 2008 гг.

Построение временных трендов изменения биологической активности почв в трех зонах выявило устойчивую и существенную перестройку функционирования сообщества почвенных микроорганизмов. Следует отметить, что изменения происходят более активно в зонах 1 и 2 (промышленная и придорожная), и менее выражены в зоне 3 (парковая), причем особенно это заметно по снижению каталазной, инвертазной, уреазной активностей. Привлечение данных 2008 г. дает основание говорить о некоторой стабилизации биологической активности почв в зоне 3. Таким образом, почвы зоны 3 демонстрируют большую стабильность ферментативной активности, чем почвы зон 1 и 2, находящиеся под антропогенной нагрузкой.

Для выявления пространственных закономерностей изменения биологической активности почв на исследуемой территории был применен кластерный анализ. Для исключения межгодовой изменчивости значения биологических показателей, полученные в каждой точке про-боотбора во все годы исследования, были нормированы по формуле:

где х0 - значение биологического показателя в /-ой точке в у'-м году, с - стандартное отклонение.

В результате анализа выделено 5 зон (кластеров) с разным характером биологической активности почв. Однако выделенные группы не имеют четкой пространственной локализации и заметно перекрываются на карте. Более того, точки, принадлежащие к какой-либо группе в один год наблюдений, в другие годы нередко оказываются в других группах. Такая картина позволяет сделать вывод о том, что почвенная микробиота изучаемого района представляет собой весьма пеструю, динамично меняющуюся пространственно-временную мозаику локальных «микросостояний» с динамичной структурой биологической активности.

Регрессионный анализ массива биологических данных

Результаты расчетов коэффициентов чувствительности биологических показателей к суммарному загрязнению ТМ и радионуклидами, выполненные по модели (1), приведены в табл. 1.

И=Ро + Р,-*,., +Р2-*/,2+........+ (1)

где у, - активность биологического показателя, Р1...Р„ - коэффициенты чувствительности активности биологических показателей к содержанию ТМ и радионуклидов, Ро - активность биологического показателя при отсутствии загрязнения (спонтанный уровень), xi - концентрация у-того ТМ/радионуклида в измерении г, е - ошибка измерения /.

Регрессионный анализ был проведен на нормированных данных, чтобы охватить весь массив полученных биологических и химических показателей за все годы наблюдения. Результаты приведены в табл. 1.

Таблица 1

Результаты линейного регрессионного анализа совместного влияния ТМ и радионуклидов на изменения биологических показателей

Биологический показатель Параметры линейной регрессионной модели Коэффициент корреляции

Ро Р. ■■ [Ъ

Кагал азная активность 0,310 (0,727) -0,04 (0,817) -0,014 (0,859) 0,005

Инвертазиая активность 0,713 (0,210) -0,085 (0,434) -0,042 (0,407) 0,071

Уреазная активность -0,303 (0,508) 0,021 (0,816) 0,012 (0,764) 0,008

Дегидрогеназнан активность 1,199 (0,026) -0,159 (0,114) -0,108 (0,028) 0,339

Эмиссия СОг 0,142 (0,871) -0,027 (0,873) -0,012 (0,884) 0,003

Лзотфиксация 0,653 (0,604) -0,006 (0,979) -0,134 (0,254) 0,114

Дснитркфикацня -1,733 (0,004) -0,354 (0,003) -0,005 (0,908) 0,563

Метаногенность 0,839 (0,434) -0,157 (0,456) -0,060 (0,538) 0,104

Ро - постоянная,

р1 - коэффициент, характеризующий влияние суммарной дозы радионуклидов, р2 - коэффициент, характеризующий влияние суммарной концентрации ТМ.

Тяжелые металлы оказывают значимое влияние (г = 0,339) на изменение дегидрогеназной активности, а суммарная доза радионуклидов - на денитрификацию (г = 0,563) (табл. 1).

Для описания зависимости в пространстве изменений показателей биологической активности почв между собой был применен метод главных компонент. Метод позволяет уменьшить количество параметров регрессионной модели, в которые входят значения показателей биологической активности почв, а также выявить комплексы взаимосвязано изменяющихся биологических показателей. Результаты представлены в табл. 2.

Таблица 2

Собственные вектора каждой из компонент регрессионного анализа массива биологических данных

■Биологическая 1-я 2-я 3-я

активность почв компонента компонента компонента

Каталазная 0,51 0,07 0,33

Инвертазная 0,38 0,07 -0,29

Уреазная 0,42 0,19 -0,18

Дегидрогеназная 0,58 0,15 -0,03

Эмиссия С02 0,11 0,08 0,68

Азотфиксация -0,09 0,54 -41,34

Денитрификация -0,18 0,47 0,43

Метаногенность -0,15 0,64 -0,06

Значения собственных векторов каждой из компонент относительно каждого биологического показателя позволяют сделать следующие выводы: 1) все исследуемые показатели ферментативной активности почв изменяются взаимосвязано и сонаправленно, т.е. тенденции пространственных изменений всех ферментов совпадают (в отличие от временных); 2) показатели функционального состояния почвенного микробоценоза на исследуемой территории изменяются взаимосвязано; 3) биологические показатели, характеризующие активность исследуемых почвенных ферментов, действуют независимо от группы показателей, характеризующих исследуемые физиологические процессы почвенной микробиоты; 4) наибольший вклад в первую компоненту вносят каталазная, инвертазная, дегидрогеназная и уреазная активности, во вторую - активности азотфиксации, денитрификации и метаногенности, в третью - эмиссии С02 и денитрификации.

Анализ актуальной и потенциальной кислотности почв показал, что в 36 образцах почв (40% от исследованных) обнаружено смещение значений рН в щелочную область (рН > 7,0). Такие значения кислотности в пробах почв г. Обнинска и его окрестностей, в том числе расположенных в пойме р. Протвы, объясняются смывом Са с поверхности водораздела, близостью грунтовых вод и карбонатными подстилающими породами. В остальных 60% исследуемых почв рН < 7.

Среднее содержание органического вещества в почвах г. Обнинска - 7,16%. По гранулометрическому составу почвы города дерново-подзолистые супесчаные и легкосуглинистые.

С использованием регрессионного анализа была проведена оценка связи изменений биологической активности с другими характеристиками почв. Использовали метод множественной пошаговой линейной регрессии. Результаты выявили следующие зависимости: 1) содержание органических веществ оказывает положительное влияние на активность всех рассматриваемых ферментов, особенно на щелочных почвах. На кислых почвах эффект ослабевает для дегидро-геназы и становится отрицательным для инвертазы и уреазы (их активность на кислых почвах падает с ростом содержания органических веществ); 2) показано отрицательное влияние частиц крупных фракций (> 0,5 мм) на каталазную активность и глинистых фракций на де-гидрогеназную; 3) влияние суммарного содержания ТМ на активность всех рассматриваемых ферментов достоверно отрицательно, кроме каталазной активности (для каталазы эффект ТМ - тоже отрицателен, но статистически незначим и не вошел в модель). Этот эффект, как мы видим, может маскироваться локальными различиями в свойствах почв. Действительно, коэффициенты простой линейной корреляции меяеду ферментативной активностью и суммарным содержанием ТМ оказались статистически незначимы (от-0.149 до -0.340). Однако при учете других характеристик почв эффект ТМ оказался высоко достоверен в трех случаях из четырех; 4) все коэффициенты множественной корреляции достаточно высоки, полученные регрессионные модели объясняют от 20 до 47% общей пространственной вариабельности активности ферментов. Следовательно, для выявления эффекта низких (ниже ПДК) концентраций ТМ необходимо учитывать особенности почвенного покрова в точках отбора проб.

Дисперсионный анализ изменений показателей ферментативной активности почв. Полученные выше результаты показывают, что для почв г. Обнинска характерен высокий уровень пространственно-временных изменений показателей биологической активности почв. Для того чтобы оценить вклад разных уровней вариабельности в общую картину, мы провели иерархический дисперсионный анализ изменения каждого показателя ферментативной активности с использованием всего массива данных, полученного за все время исследования. Результаты приведены в табл. 3. Были выделены следующие уровни (источники) варьирования: 1) межгодовое варьирование, 2) различия между группами точек («зонами»), выделенными по результатам кластерного анализа, 3) различия между отдельными точками пробоотбора в пределах каждой из зон.

Результаты показывают, что наибольший вклад в изменения биологических показателей вносит мелкомасштабная пространственная вариабельность (различия между точками пробоотбора), в среднем составляющая 43% от общих изменений. На втором месте - временные (межгодовые) изменения биологической активности почв (30%), на третьем - различия биологических показателей между зонами (18%).

Таблица 3

Доля вариабельности каждого из четырех показателей ферментативной активности почв

Показатель ферментативной активности почв Источники вариаций

Межгодовые, % Пространственные Нео&ьясненная. дисперсия (ошибка), %

Между зонами, % Внутри зоны, %

Катал азная 29,1 24,4 36,1 10,4

Инвертазная 53,6 17,3 22,9 6,1

Уреазная 17,8 8,8 68,0 5,5

Дегидрогеназная 19,3 24,4 44,0 12,3

Таким образом, для мониторинга почв исследуемой территории необходимо выбирать контрольную группу точек и сравнивать многолетние усредненные данные, чтобы избавиться от локальных вариаций, маскирующих тенденции.

Построение биоиндикационных карт исследуемой территории с использованием ГИС. Нами впервые построены биоиндикационные карты г. Обнинска и его окрестностей с использованием ГИС-технологий по восьми показателям биологического состояния почв в условиях незначительного загрязнения ТМ и радионуклидами, полученных в 60-ти рандомизированно отобранных образцах почв. На картах четко видны зоны пониженной и повышенной биологической активности исследуемых почв г. Обнинска, а также пространственно-временная динамика их изменения. Важно подчеркнуть, что наглядность метода изолиний, плавные и точные переходы значений биологических показателей делают применение ГИС-технологий перспективным методом представления и анализа данных биоиндикационных исследований.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В проведенном научном исследовании изучены пространственно-временные изменения биологических характеристик почв г. Обнинска (ферментативной активности и функциональных показателей почвенного микробоценоза). Изменение биологических показателей в основном происходит в незначительном диапазоне, что характерно для нормального функционирования биологического сообщества дерново-подзолистых почв. Тем не менее, нами выявлены пространственно-временные изменения биологической активности почв на исследуемой территории. Основной вклад в эти изменения вносит мелкомасштабная пространственная мозаичность, связанная с локальными («точечными») особенностями почв (гранулометрический состав, кислотность, содержание органических веществ).

В то же время на фоне мозаичности наблюдаются устойчивые направленные многолетние изменения (тренды) ряда показателей биологической активности почв, в частности, увеличение активности «дыхательных» ферментов - дегидрогеназ и активности эмиссии СОг аэробных микроорганизмов, а также снижение активности анаэробных микроорганизмов цикла углерода (метаногенность). Интересно отметить, что показатели исследуемых почвенных ферментов изменяются независимо от исследуемых показателей функционального состояния почвенного микробоценоза, что может быть применено в целях биологического мониторинга городских почв.

Выводы

1. Биологическая активность почв г. Обнинска и его окрестностей характеризуется выраженными пространственно-временными изменениями. Основной вклад в эти изменения вносит мелкомасштабная пространственная мозаичность исследованных биологических показателей, связанная с локальными («точечными») особенностями почв.

2. Исследованная территория характеризуется низким уровнем загрязнения тяжелыми металлами (Си, РЬ и Сс1) и радионуклидами ('^Сб, 232ТЬ и 40К), что оказывает слабое, не всегда достоверное влияние на биологическую активность почв. Эффекты загрязнения маскируются локальными особенностями почв в точках пробоотбора.

3. На фоне пространственной мозаичности наблюдаются устойчивые направленные многолетние изменения (тренды) показателей почвенной активности. Наиболее выражены эти изменения в районах с высокой антропогенной нагрузкой (промышленная и придорожная зоны), тогда как биологическая активность почв парковой зоны более стабильна.

4. Выявленные изменения биологической активности почв характеризуют биологическое сообщество не как единую систему, а как изменяющуюся в пространстве и времени мозаику локальных показателей его состояния.

5. Обнаружено, что ферментативная активность почв и показатели функционального состояния почвенного микробоценоза представляют собой два независимых комплекса биологических показателей, которые могут быть использованы в качестве биоиндикаторов экологического состояния городских почв.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

Всего опубликовано 19 работ.

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК по направлению «Биологические науки»

1. Павлова H.H., Егорова Е.И., Степанов A.JI. и др. Биодиагностика экологического состояния почв в районе расположения предприятия атомной энергетики // Вест. Моск. ун-та. Сер. 17, Почвоведение, 2006. - № 4. - С.33-39.

2. Павлова H.H., Горский А.И., Сарапульцева Е.И. Биомаркеры низкоинтенсивного загрязнения городских почв тяжелыми металлами и радионуклидами // Экология урбанизированных территорий, 2008.-№1._ с. 103-108.

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК по другим направлениям:

3. Павлова Н.Н, Романцов В.П., Сарапульцева Е.И. Анализ функций распределения показателей биологической активности почв в техногенно загрязненных районах // Изв.вузов: ядерная энергетика, 2008.-№ 1.-С. 23-30.

Материалы конференции

1. Павлова H.H., Егорова Е.И. Биодиагностика и биокартирование почвенного биома в районе расположения предприятия атомной энергетики // Материалы межд. научн. конф. «Экология и биология почв». - Ростов н/Д: Ростиздат, 2006. - С. 369-370.

2. Павлова H.H. Статистический анализ функций распределения показателей биологической активности почв техногенно загрязненных территорий И Материалы II Межд. научн.-практ. конф. «Почва как связующее звено функционирования природных и антропогенно-преобразованных экосистем». - Иркутск: изд-во Иркут. гос. унта, 2006. - С. 386-387.

3. Павлова H.H. Биодиагностика почвенного биома в районе расположения предприятия атомной энергетики // Материалы Межд. науч. конф. «Проблемы устойчивого функционирования водных и наземных экосистем». - Ростов н/Д, 2006. - С. 313.

4. Павлова H.H. Оценка экологических рисков функционального изменения сообщества почвенных микроорганизмов на техногенно

загрязненных территориях (на примере г. Обнинска) // Материалы Российской школы-конф. «Экотоксикология: современные биоаналитические системы, методы и технологии». - Пущино: ИБФМ РАН, 2006.-С. 9-11.

5. Павлова H.H. Оценка экологической обстановки г. Обнинска методами многофакторного анализа функций распределения показателей биологической активности почв // Сб. материалов Всерос. на-учн. школы «Актуальные проблемы регионального экологического мониторинга: научные и образовательные аспекты». - Киров: Изд-во ВятГГУ, 2006. - С. 174-177.

6. Павлова H.H. Биологическая активность почвенных микробо-ценозов как метод биотестирования радиационного загрязнения // Тез.докл. IX Росс, научн. конф. «Радиационная защита и радиационная безопасность в ядерных технологиях». - Обнинск: Изд-во ФЭИ,

2006. - С. 468.

7. Павлова H.H., Егорова Е.И. Некоторые показатели биологической активности почвенных микроорганизмов как индикаторы антропогенного загрязнения почв тяжелыми металлами и радионуклидами // Сб. материалов II межд. научн. конф. «Современные проблемы загрязнения почв». - М., 2007. - Том 2. - С. 146-147.

8. Павлова H.H., Егорова Е.И. Биологическая активность почв как биоиндикатор загрязнения тяжелыми металлами и радионуклидами (на примере почв г.Обнинска) // Матер. IV per. научн. конф. «Техногенные системы и экологический риск». - Обнинск: ИАТЭ, 2007. -С.96-100.

9. Егорова Е.И., Павлова H.H., Горский А.И., Слипенькая В.В. Методологические подходы биодиагностики техногенного загрязненных почв и мониторинга заболеваний, обусловленных химическими и физическими нагрузками малой интенсивности // Материалы Межд. научно-практ. конф. «Экология биосистем: проблемы изучения, индикации и прогнозирования». - Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет», 2007. - 4.1. - С. 60-62.

10. Павлова H.H. Методы биомониторинга городских почв // Материалы I Межд. научн-практ. конф. «Новые технологии в экспериментальной биологии и медицине». - Ростов н/Д: Изд-во «ЦВВР»,

2007.- С. 62-63.

11. Павлова H.H. Использование показателей биологической активности при экологическом мониторинге почв // Труды IX Межд. научн.-прак. конф. «Экономика, экология и общество России в 21-м столетии». - СПб: Изд-во Политехнического ун-та, 2007. - С.43—44.

12. Павлова H.H., Егорова Е.И. Изучение корреляционной зависимости между содержанием в почве Cd, Pb, Си, 232Th, 137Cs, 40К и биологической активностью почв // Материалы VI Межд. заочн. науч. конф. «Экология и биология почв». - Ростов-на-Дону: РостИз-дат, 2007. - С. 175-177.

13. Громова В.В., Павлова H.H. Оценка содержания кадмия, свинца и меди в почвах г.Обнинска // Материалы VI Межд. заочн. научн. конф. «Экология и биология почв». - Ростов н/Д. - С. 66-67..

14. Громова В.В., Павлова H.H. Оценка ферментативной активности городских почв (на примере г. Обнинска) // Материалы все-росс. науч.-практ. конф. «Проблемы региональной экологии в условиях устойчивого развития». - Киров, 2007. С. 73-74.

15. Громова В.В., Павлова H.H. Изучение некоторых биологических показателей и химических свойств почв г. Обнинска // Матер. V per. научн. конф. «Техногенные системы и экологический риск». -Обнинск: ИАТЭ, 2008. - С.46-47.

16. Павлова H.H. Биологическая диагностика городских почв // 8-я междунар. науч.конфер. «Сахаровские чтения 2008 года: экологические проблемы XXI века». - Минск: междунар. гос. ун-т им. А.Д. Сахарова, 2008. - С. 36-37.

Компьютерная верстка Н.Н. Павлова

ЛР№ 020713 от 27.04.1998

Подписано к печати 3.10., Формат бумаги 60x84/16

Печать ризограф. Бумага МВ Заказ №209 Тираж 80 экз. Печ.л. 1,5 Цена договорная

Отдел множительной техники ИАТЭ 249035, г. Обнинск, Студгородок, 1

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Павлова, Надежда Николаевна

Список сокращении.

Введение.

1. Изменение биологической активности почв при антропогенном загрязнении.

1.1. Почва, как основной аккумулирующий резервуар биосферы.

1.2. Методы биомониторинга в исследовании экологической обстановки.

1.3. Использование биологических показателей в экологической диагностике почв.

1.3.1. Изменения биологической активности почв при загрязнении тяжелыми металлами.

1.3.2. Изменения биологических показателей при радиоактивном загрязнении почв.

2. Экологическая обстановка г. Обнинска.

2.1. Характеристика типов почв на исследуемой территории.

2.2. Основные выбросы в атмосферу от деятельности предприятий.

2.3. Радиоактивное загрязнение атмосферы и почв.

2.4. Загрязнение атмосферы в результате выбросов транспорта.

3. Материалы и методы исследования.

3.1. Отбор образцов почв.

3.2. Зонирование исследуемой территории.

3.3. Измерение содержания тяжелых металлов в образцах почв методом инверсионной вольтамперометрии.

3.4. Измерение содержания тяжелых металлов в образцах почв атомно-абсорбционным методом.

3.5. Измерение содержания радионуклидов в образцах почв методом у-спектрометрии и расчет дозы.

3.6. Измерение биохимических показателей состояния почв.

3.6.1. Определение каталазной активности.

3.6.2. Определение дегидрогеназной активности.

3.6.3. Определение инвертазной активности.

3.6.4. Определение уреазной активности.

3.7. Измерение физиологических показателей состояния почв.

3.7.1. Определение потенциальной активности азотфиксации.

3.7.2. Определение потенциальной активности денитрификацпи.

3.7.3. Определение потенциальной активности эмиссии СО2.

3.7.4. Определение потенциальной метаногенной активности.

3.8. Потенциометрическое определение кислотности почвы.

3.9. Количественное определение гигроскопической влажности и содержания органического вещества в образцах почв.

3.10. Гранулометрический анализ образцов почв по методу Рутковского.

3.11. Методы статистического анализа.

3.11.1. Анализ принадлежности двух выборок одной генеральной совокупности.

3.11.2. Методы корреляционного и линейного регрессионного анализа.

3.11.3. Метод главных компонент.

3.11.4. Дисперсионный анализ.

3.11.5. Кластерный анализ.

3.12. Использование ГИС-технологий для построения биоиндикационных карт г. Обнинска.

4. Результаты и их обсуждение.

4.1. Содержание тяжелых металлов в образцах почв.

4.2. Содержание радионуклидов в образцах почв.

4.3. Исследование изменений биологической активности почв во времени и пространстве.

4.3.1. Оценка биологической активности почв.

4.3.2. Исследование межгодовых изменений показателей биологической активности почв.

4.3.3. Исследование межгодовых изменений показателей биологической активности почв по зонам.

4.3.4. Исследование пространственных изменений показателей биологической активности почв.

4.4. Оценка изменения рН в образцах исследуемых почв.

4.5. Исследование зависимости пространственного изменения биологической активности почв от содержания органического вещества и механического состава.

4.5.1. Гранулометрический анализ и оценка содержания органического вещества в почвах исследуемой территории.

4.5.2. Регрессионный анализ зависимости изменения биологических показателей от содержания ТМ, органического вещества и механического состава почв.

4.6. Анализ изменений биологической активности почв по зонам наблюдения в зависимости от загрязнения ТМ.

4.7. Корреляционный и регрессионный анализы массива биологических данных.

4.7.1. Исследование корреляционных связей между изменениями биологических показателей.115 •

4.7.2. Исследование зависимости изменения биологических показателей от содержания тяжелых металлов.

4.7.3. Исследование зависимости изменения биологических показателей от содержания радионуклидов.

4.7.4. Исследование зависимости изменения биологических показателей от совместного присутствия ТМ и радионуклидов в почве.

4.8. Исследование пространственных изменений биологической активности почв с использованием кластерного анализа.

4.9. Дисперсионный анализ динамики изменений показателей ферментативной активности почв.

4.10. Построение биоиндикационных карт с использованием ГИС.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Пространственно-временные изменения биологической активности городских почв"

В 1956 г. в 100 км на юго-запад от Москвы был образован уникальный научный городок Обнинск (ныне первый в России наукоград) с расположением на его территории Первой в мире атомной электростанции с атомным реактором малой мощности 30 МВт и Физико-энергетического института (ныне ГНЦ РФ-ФЭИ) с исследовательским реактором на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем БР-10 мощностью 8 МВт.

Основными направлениями реализации научно-технического потенциала наукограда Обнинск являются атомная энергетика, ядерная техника и радиационные технологии, медицинская радиология, метеорология, а также предприятия химической и нефтехимической промышленности, машиностроения и металлообработки, лесной, деревообрабатывающей, легкой, пищевой, медицинской и полиграфической промышленности. В атмосферу г. Обнинска поступает более 120 загрязняющих веществ, выбрасываемых из 1177 источников, зарегистрировано около 32 тыс. автомобилей, на долю которых приходится более 80% всех выбросов. Достаточно высока интенсивность движения по железной дороге на участке Москва-Калуга.

Такое значительное стечение в городе потенциально опасных производств ставит первостепенной задачу экологического мониторинга, который регулярно проводят два независимых подразделения: оценку радиационной обстановки на территории санитарно-защитной зоны (СЗЗ) ФЭИ — отдел радиационной безопасности и охраны окружающей среды (РБ и ООС) предприятия, экологическую ситуацию в городе и в целом по Калужской области — НПО «Тайфун». Ежегодно выпускаются сборники «Радиационная обстановка на территории России и сопредельных государств». Недостатком того и другого является, в первом случае, ограничение территории санитарно-защитной зоной ФЭИ, во втором, чересчур масштабная оценка, когда город рассматривается как точка в Калужской области. По нашему мнению, оценивать экологическую ситуацию в городе необходимо более детально, зонируя территорию на отдельные потенциально опасные участки: центральные улицы города, территорию влияния ФЭИ, рекреационно-парковую зону города и т.п.

На современном этапе обращает на себя внимание развитие биомониторинга как универсального подхода к оценке состояния экологических систем. При этом почва рассматривается как основная среда адсорбции загрязняющих веществ, что вызывает изменение функциональной и биохимической активности биоты. Внешне признаки деградации почвы заметить сложно, поэтому изменения этой составляющей биосферы не вызывают особого беспокойства ни у населения, ни, отчасти, у специалистов. Однако именно живая компонента почвы может сказать многое об изменениях экологической ситуации на территории в целом. Хорошо известны биоиндикаторы высокого уровня загрязнения почв: каталазная, инвертазная, дегидрогеназная и уреазная ферментативные активности. Среди физиологических параметров состояния почвенного микробоценоза особо чувствительным к загрязнению является активность азотфиксации. Во всех работах биологическая оценка была приемлема при высоком (более 10 ПДК) загрязнении почв [24, 25, 36, 37, 43, 44, 50, 53]. Исследования низкоинтенсивных воздействий на экосистемы, примером которых являются почвы г. Обнинска, в литературе отсутствуют. В связи с этим представляет особый интерес подбор биоиндикаторов минимального уровня загрязнения почв тяжелыми металлами и радионуклидами, которые можно эффективно использовать для мониторинга экологической ситуации в городах с малым уровнем загрязнения.

Цель и задачи исследования. Целью работы было выявление изменений во времени и пространстве биологического состояния почвенной экосистемы г. Обнинска в условиях загрязнения тяжелыми металлами и радионуклидами.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи: 1. Провести химический и радиационный мониторинг территории г. Обнинска и сопредельных районов.

2. Провести ежегодный (2002-2008 гг.) анализ биологической активности почв по показателям азотного (активности азотфиксации, денитрификации) и углеродного (эмиссия ССЬ, метаногенность) циклов почвенных микробоценозов, а также дегидрогеназной, каталазной, уреазной и инвертазной ферментативной активности почв.

3. Оценить пространственно-временные изменения исследуемых показателей биологической активности почв.

4. Выявить наиболее информативные биоиндикаторы состояния урбанизированной почвенной экосистемы.

Положения, выносимые на защиту:

Научная новизна и практическая значимость

1. Впервые в образцах почв г. Обнинска проведен комплексный анализ динамики накопления тяжелых металлов (Си, Pb, Cd), изменения активности основных радионуклидов (l37Cs, 232Th, 40К) и функционально-биохимического состояния почв по восьми показателям (каталазная, инвертазная, уреазная и дегидрогеназная активности, эмиссия С02, азотфиксация, денитрификация, метаногенность).

Внедрение результатов работы

1. Разработанные в диссертационном исследовании теоретические основы биоиндикации техногенного загрязнения почв были использованы при чтении курсов лекций и проведении практических и лабораторных работ по дисциплинам «Экологический и биологический мониторинг», «Техногенные системы и экологический риск» и «Экология и безопасность жизнедеятельности», читаемых студентам специальностей 020803 «Биоэкология», 020801 «Экология», 140307 «Радиационная безопасность человека и окружающей среды» в Обнинском государственном техническом университете атомной энергетики.

2. Издано учебное пособие «Экологический риск. Часть 1» по курсу «Техногенные системы и экологический риск» для студентов специальностей 020801 «Экология», а также студентов и аспирантов смежных специальностей.

Апробация работы. Результаты работы доложены на Международной научной конф. «Экология и биология почв», Ростов-на Дону, 2006; II Междунар. научно-практ. конферен. «Почва как связующее звено функционирования природных и антропогенно-преобразованных экосистем»,

Иркутск, 2006; Междунар. научн. конф. «Проблемы устойчивого функционирования водных и наземных экосистем», Ростов-на-Дону, 2006; Российской школе-конф. молодых ученых «Экотоксикология: современные биоаналитические системы, методы и технологии», Пущино, 2006; Всероссийской научн.школа «Актуальные проблемы регионального экологического мониторинга: научные и образовательные аспекты», Киров, 2006; IX Российской научной конференции «Радиационная защита и радиационная безопасность в ядерных технологиях», Обнинск, 2006; II Международной научн.конференции «Современные проблемы загрязнения почв», Москва, 2007; IV регион.научн. конференции «Техногенные системы и экологический риск». — Обнинск, 2007.

В 2006 г. в рамках Российской школы-конференции молодых ученых «Экотоксикология: современные биоаналитические системы, методы и технологии» (г. Пущино) выигран индивидуальный грант №30 от 01.08.06 по теме «Оценка экологических рисков функционального изменения сообщества почвенных микроорганизмов на техногенно загрязненных территориях».

В 2006 г. получена поощрительная премия Министерства экономического развития Калужской области за научную работу «Биодиагностика почвенного биома в районе расположения предприятия атомной энергетики», а также несколько дипломов победителя тематического направления перечисленных конференций.

Опубликовано 19 печатных работ, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК для кандидатских диссертаций.

Благодарности

Автор выражает благодарность и искреннюю признательность научным руководителям Андрею Игоревичу Азовскому и Елене Игоревне Сарапульцевой за постоянное внимание и неоценимую поддержку в работе над диссертацией. Благодарит профессора кафедры гидробиологии биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова В.В. Ильинского за научные дискуссии по материалу диссертации.

Автор хотел бы поблагодарить сотрудников кафедры экологии ОИАТЭ Г.В. Козьмина, Б.И.Сынзыныса, С.В.Круглова, В.И.Белолипецкую, Н.Е. Латынову, Л.П. Полякову, Т.В. Мельникову, И. А. Симакову, А.А. Кушнеревскую за всестороннюю помощь и плодотворные дискуссии по проблемам данной работы.

За содействие и консультации по вопросам микробиологии и биохимии почв хотелось бы выразить благодарность сотрудникам кафедры биологии почв факультета почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова М.М. Умарову, А.Л. Степанову, Н.А. Манучаровой.

Автор благодарит за консультации и помощь при выполнении диссертационной работы сотрудников ВНИИСХРАЭ РАСХН С.В. Гераськина,

A.А. Удалову, Д.Г. Свириденко, МРНЦ РАМН А.И. Горского, ОИАТЭ

B.П. Романцова, С.М. Меркова, В.В. Слипенькую, а также начальника отдела РБ и ООС ГНЦ РФ-ФЭИ В.И. Вайзера.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Павлова, Надежда Николаевна

Заключение

В проведенном исследовании изучены пространственно-временные изменения биологических характеристик почв г. Обнинска (ферментативной активности и функциональных показателей почвенного микробоценоза). На основании полученных данных разработана методология оценки экологического состояния почв, загрязненных ТМ и радионуклидами, по изменению ряда биологических показателей. Рандомизированный выбор 60-ти точек на территории г. Обнинска и его окрестностей позволил провести химический, у-спектрометрический и биологический анализ образцов почв с построением на базе полученных данных биоиндикационных карт исследуемой территории в технологиях ГИС.

Установлено, что по содержанию ТМ исследуемая территория является слабо загрязненной. Содержание кадмия составляет (0,1—6,6) мг/кг, свинца -(0,04—16,6) мг/кг, меди - (0,03-10,8) мг/кг. Содержание Си превышает ПДК для дерново-подзолистых почв в шести точках пробоотбора, расположенных в районе промплощадок ФЭИ и очистных сооружений города. Превышение содержания Pb в почвах обнаружено в районе городского пляжа, железнодорожного и авто- вокзалов, очистных городских сооружений и автостоянки возле Белкинских прудов (всего 6 точек), Cd — в одной точке, в районе промплощадок ФЭИ.

117

Активность Cs в точках пробоотбора варьирует от (1,8—17,0) Бк/кг в районе города до (23,0-33,0) Бк/кг в СЗЗ ФЭИ и районе «старого» могильника радиоактивных отходов, что превышает уровень радиационного загрязнения контрольных дерново-подзолистых почв, отобранных в Боровском районе Калужской области (1,5 Бк/кг).

Изменение биологических показателей в основном происходит в незначительном диапазоне, что характерно для нормального функционирования биологического сообщества дерново-подзолистых почв. Тем не менее, нами выявлены пространственно-временные изменения биологической активности почв на исследуемой территории. Основной вклад в эти изменения вносит мелкомасштабная пространственная мозаичность, связанная с локальными («точечными») особенностями почв (гранулометрический состав, кислотность, содержание органических веществ).

В то же время на фоне такой мозаичности наблюдаются устойчивые направленные многолетние изменения (тренды) ряда показателей почвенной биологической активности, в частности, увеличение активности «дыхательных» ферментов - дегидрогеназ и активности эмиссии ССЬ аэробных микроорганизмов, а также снижение активности анаэробных микроорганизмов цикла углерода (метаногенов). Мы предполагаем, что эти изменения отражают, в первую очередь, снижение влияния аэрозольного загрязнения территории и заглубление накопленных почвой токсичных веществ, а также отражают долговременные перестройки в структуре почвенного сообщества, протекающие под действием комплекса факторов антропогенного происхождения. Для дальнейшего мониторинга почв исследуемой территории следует выбрать контрольные группы точек в разных по уровню антропогенной нагрузки зонах города и сравнивать многолетние усредненные данные, чтобы нивелировать эффект локальных вариаций, маскирующих долговременные тенденции.

Интересно отметить, что показатели активности исследуемых почвенных ферментов изменяются независимо от исследуемых физиологических показателей почвенного микробоценоза. Согласно предложенной в работе регрессионной модели оценки экологического состояния городских почв выделяется два независимых комплекса биологических показателей (биоиндикаторов), маркирующих два независимых комплекса свойств почв. В первую группу биоиндикаторов могут войти каталазная, дегидрогеназная, уреазная и инвертазная активности, изменения которых симметрично отражают изменения биологической активности почв, незначительно загрязненных ТМ. Во вторую группу биоиндикаторов, которая дополнит информацию об экологическом состоянии территории, могут быть предложены активность азотфиксации, денитрификации и эмиссии ССЬ.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Павлова, Надежда Николаевна, Москва

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

2. Айвазян А., Енюков И.С., Мешалкин Л.Д. Прикладная статистика. Основы моделирования и первичная обработка данных. Справочное издание. -М.: Финансы и статистика, 1983. - 386 с.

3. Алексеенко В.А. Экологическая геохимия: Учебник. — М.: Лотос, 2000. - 627с.

4. Ананьева Н.Д. Микробиологические аспекты самоочищения и устойчивости почв. - М.: Наука, 2003. - 223 с.

5. Арзамазова А.В. Ферментативная активность дерново-подзолистой почвы при загрязнении тяжелыми металлами и экологические функции удобрений: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. - Москва, 2004. - 23 с.

6. Бартиев Ю.С., Барков В.А., Усов Г.П. Биоиндикация поверхностных водоемов // Экология и промышленность России. - 2003. - №7. - 24-26.

7. Бартиев Ю.С., Кулемин А.А. Биоиндкация окружающей природной среды // Экологич.вестник России. - 2001. - №4. - С 30-36.

8. Биологические эффекты радиации в сочетании с другими физическими, химическими или биологическими агентами / Документы HKDAR. А/ЛС. 82/3.381, 1980.-142 с.

9. Благодатская Е.В., Пампура Т.В., Богомолова И.Н. Влияние загрязнения соединениями свинца на микробиологическую активность серой лесной почвы под сеяным лугом // Агрохимия. - 2003. - №4. - 74-78.

10. Большаков В.А., Борисочкина Т.И. Оценка содержания тяжелых металлов в загрязненных почвах. // Тезисы докладов Всероссийской конф. Антропогенная деградация почвенного покрова и меры ее предупреждения. -М., 1998.-Т.1.-С.27-28.

11. Булдаков Л.А., Калистратов B.C. Радиоактивное излучение и здоровье. - М.: Медицина, 2003. - 324 с.

12. Василенко И.Я., Василенко О.И. Медицинские проблемы техногенного загрязнения окружающей среды // Гигиена и санитария. — 2006. — №1. — 22-25.

13. Городний Н.М., Быкин А.В. Мониторинг тяжелых металлов в системе почва-растение-удобрения // Сб. мат-ов II межд. науч. конф. Современные проблемы загрязнения почв. — М., 2007. — Т.2. — 30-34.

14. Герасимова М.И., Строганова М.Н., Можарова Н.В., Прокофьева Т.В. Антропогенные почвы / Под ред. Г.В. Добровольского. - Смоленск: Ойкумена, 2003.-268 с.

15. Голева Р.В., Сенькова Н.Р., Синицина СЕ. Экспрессная оценка уровня загрязнения почвенного профиля крупных урбанизированных территорий (на примере Московской области) // Геоэкол. исслед. и охрана недр. - 1996. - № 2. - С . 8-15.

16. Григорян К.В. Влияние загрязненных оросительных вод на биологическую активность почвы. — Минск: Наука и Техника, 1997. — 259 с.

17. Губернский Ю.Д., Кавтарадзе Д.Н. Концепция «экополиса»: эколого- гигенический подход к планированию и созданию населенных мест // Гигиена и санитария. - 2001. - № 3. - 21-29.

18. Даденко Е.В. Активность каталазы почв юга России как диагностический показатель их состояния // Экология и биология почв: проблемы, диагностика и индикация. - Ростов-на-Дону: РГУ, 2006. - 138-141.

19. Даденко Е.В. Методические аспекты применения показателей ферментативной активности в биодиагностике и биомониторинге почв: Автореф. дис. ... канд. биол. наук.- Ростов на/Д, 2004. — 24 с.

20. Даденко Е.В., Репях М.А. Изменение биологической активности почв при освоении целинных черноземов // Экология и биология почв. - Ростов н/Д, 2006.-С.141-144.

21. Даденко К.В. Методические аспекты применения ферментативной активности при диагностике антропогенного воздействия // Деградация почвенного покрова и проблемы агроландшафтного земледелия. Мат. I международной конф. - Ставрополь, 2001. - 63-65.

22. Девятова Т.А. Биодиагностика техногенного загрязнения почв // Экология и промышленность России. - 2006. - №1. - 36-37.

23. Девятова ТА. Биоэкологические принципы мониторинга и диагностики загрязнения почв // Вестн. Воронеж.ун-та. - 2005. - № 1. - 45-52

24. Девятова Т.А., Краморева Т.Н. Техногенное изменение биологических свойств почв под влиянием автотранспорта // Экология и биология почв: проблемы, диагностика и индикация. - Ростов н/Д, 2006. - 134-138.

25. Деградация и охрана почв / под.ред. Добровольского Г.В. - М.: МГУ, 2002. - 654с.

26. Денисова Т.В. О применимости показателей ферментативной активности в биодиагностике электромагнитного загрязнения почв // Экология и биология почв: проблемы, диагностика и индикация. - Ростов-на-Дону: РГУ, 2006.-С. 151-154.

27. Денисова Т.В., Казеев К.Ш. Восстановление ферментативной активности чернозема после воздействия гамма-излучения // Радиац. Биолог. Радиоэкология, 2006. - Т.46. - №1. - 89-93.

28. Денисова Т.В., Казеев К.Ш., Колесников С И . и др. Влияние гамма- излучения на биологические свойства почв (на примере чернозема обыкновенного) // Почвоведение, 2005. - № 7. - 877-881.

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

30. Добровольский В.В. Ландшафтно-геохимические критерии оценки загрязнения почвенного покрова тяжелыми металлами // Почвоведение, 1999. -№ 5 . - С . 639-645.

31. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Сохранение почв как незаменимого компонента биосферы. - М.: Наука, 2 0 0 1 - 359 с.

32. Евграфова Ю., Шапченкова О.А. Влияние различных концентраций ТМ (Ni, Си, РЬ) на дыхательную активность и биомассу почвенных микроорганизмов / Экология и биология почв: проблемы, диагностика и индикация. - Ростов-на-Дону: РГУ, 2006. - 168-170.

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

34. Егоров Ю.А., Тихомиров Ф.А. Современные экологические концепции ядерной энергетики/ Экология регионов атомных станций. Под ред. Ю.А.Егорова. - М . : Атомэнергопроект, 1994. — 5-43.

35. Егорова Е.В., Егоров B.C., Арзамазова А.В. Изменение ферментативной активности дерново-подзолистой почвы на агрохимических фонах при загрязнении свинцом и кадмием // Доклады РАСХН, 2002. - №4. - 29-31.

36. Егорова Е.В., Егоров B.C., Арзамазова А.В.Биологическая роль агрохимических фонов в ферментативной активности почвы, загрязненной цинком и медью // Вестник Моск. Ун-та. Сер. 17, Почвоведение, 2003. — №1. -С.42-45.

37. Егорова Е.В., Егоров B.C., Арзамазова А.В. Изменение ферментативной активности дерново-подзолистой почвы на агрохимических фонах при загрязнении свинцом и кадмием // Доклады РАСХН, 2002. - №4. - 29-31.

38. Егорова Е.И. Активность азотфиксации, денитрификации и эмиссии С02 при сочетанием действии у-излучения и тяжелых металлов в почве// Радиационная биология. Радиоэкология, 1996. - Т.36. - Вып.2. - 218-235.

40. Егорова Е.И., Иголкина Ю.В., Степанов А.Л. Мониторинг почв в районе размещения предприятия атомной промышленности //Успехи современного естествознания, 2003. - №12. - 92-93.

41. Егорова Е.И., Козьмин Г.В., Трофимов А.И. Проблемы экологической оценки состояния природной среды в районах размещения атомных станций//Вестник РАЕН. - 2002. - №2. - 355-358.

42. Егорова Е.И., Полякова СМ. Ферментативная активность почв при сочетанном действии гамма-излучения и тяжелых металлов// Радиац.биология. Радиоэкология, 1996. - Т.36. - Вып.2. - 227-233.

43. Егорова Е.И., Степанов А.Л. Влияние гамма-излучения на выживаемость и денитрифицирующую активность культуры Pseudomonas fluorescens в дерново-подзолистой почве// Вестн.Моск.ун-та Сер. 17. Почвоведение, 1991. — №3.-С.61-64.

44. Егорова Е.И., Цыб А.Ф. Биолого-эпидемиологический мониторинг ГНЦ РФ-ФЭИ / Научная сессия МИФИ-2003. - М., 2003. - 28-29.

45. Егорова Е.И., Цыб А.Ф. Биологический мониторинг ГНЦ РФ-ФЭИ Минатома РФ: тезисы докладов научной сессии МИФИ-2004. - М., 2004. -С.213-214.

46. Ефремов А.Л., Новикова Н.В. Биологическая активность дерново-палево- подзолистых почв хвойно-лиственных лесопарковых насаждений г.Могилев // Почвоведение, 2006. - №8. - 944-950.

47. Закс Л. Статистическое оценивание. - М . : Статистика, 1976. - 598с.

48. Захаров В.М., Кларк Д.М. Биотест. Интегральная оценка здоровья экосистем и отдельных видов. - М.: Моск.отделение Междунар. Фонда «Биотест», 1993. — 68 с.

49. Звягинцев Д.Г. Биология почв и их диагностика //Проблемы и методы, биологической диагностики и индикации почв. - М.: Наука, 1976. -289 с.

50. Звягинцев Д.Г. Почва и микроорганизмы. - М.: МГУ, 1987. - 256с.

51. Звягинцев Д.Г. Успехи и современные проблемы почвенной микробиологии //Почвоведение, 1987. - №10. - 44-52.

52. Звягинцев Д.Г., Кураков А.В., Умаров М.М. Микробиологические и биохимические показатели загрязнения свинцом дерново-подзолистой почвы // Почвоведение, 1997. - № 9. - 1124-1131.

53. Зенова Г.М., Степанов А.Л., Лихачева А.А.. Манучарова Н.А. Практикум по биологии почв. - М.: Изд-во Моск. Ун-та, 2001. - 132 с.

54. Ильин В. Б'. Тяжёлые металлы в системе почва-растение / Под ред. В.Б. Ильин // Новосибирск: Наука, 1991. - 148.

55. Ионизирующие излучения. Источники и биологические эффекты. Доклад НКДАР ООН. -Нью-Йорк, 1994. - Т. 1-2.

56. Казеев К.Ш., Колесников СИ., Вальков В.Ф. Биологическая диагностика и индикация почв: методология и методы исследований. — Ростов-на-Дону: РГУ,2003.-204с.

57. Казеев К.Ш.,. Колесников СИ,. Вальков В.Ф. Биологическая диагностика и индикация почв: методология и методы исследований. — Ростов-на-Дону: РГУ, 2003. - 203с.

58. Карташевич А.Н., Белоусов В.А., Сушнев А.А. Загрязнение почв- тяжелыми металлами вдоль автомагистралей Республики Беларусь // Природ. Ресурсы,1998. - № 1. - С 114-120.

59. Колесников СИ. Казеев К.Ш. Влияние загрязнения тяжелыми металлами на ферментативную активность почв // Матер. Всерос. Науч. Конф. «Почва, жизнь, благосостояние». - Пенза. - 2000. - С120-121.

60. Колесников. СИ., Казеев К.Ш., Вальков В.Ф. Биоэкологические принципы мониторинга и нормирования загрязнения почв (на примере тяжелых металлов). - Ростов-на-Дону: Изд-во ЦВВР, 2001. - 64 с.

61. Колесников СИ., Казеев К.Ш., Вальков В.Ф. Экологические последствия загрязнения почв ТМ. - Ростов-на-Дону: СКНЦ ВШ, 2000. - 232 с.

62. Колесников СИ., Казеев К.Ш., Вальков В.Ф. Экологические функции почв и влияние на них загрязнения тяжелыми металлами // Почвоведение, 2002. - № 1 2 . - С . 1509-1514.

63. Криволуцкий Д.А. Почвенная фауна в экологическом контроле. М.: Наука, 1994.-234 с.

64. Криволуцкий Д.А., Тихомиров Ф.А., Федоров Е.А. Биоиндикация и экологическое нормирование / Влияние промышленных предприятий на окружающую среду/ Под ред. Д.А. Криволуцкого. - М.: Наука, 1987. - 18-27.

65. Кузин A.M. Идея радиационного гормезиса в атомном веке. — М.: Наука, 1995.-180 с.

66. Кузин A.M. Стимулирующее действие ионизирующего излучения на биологические процессы. - М.: Наука, 1997. - 240 с.

67. Кудеяров В.Н. Роль почв в круговороте углерода // Почвоведение, 2005. - № 8 . - С 915-923.

68. Куликова Н.Н., Парадина А.Ф., Сутурина А.Н. и др. Фитоиндикация содержания подвижных форм соединений ТМ в осадках промышенно-бытовых сточных вод // Агрохимия, 2004. - №11. - С 71-79.

69. Курочкина Г.Н., Пинский Д.Л. Влияние катионов РЬ на структурно- сорбционные свойства серой лесной почвы // Агрохимия, 2004. - №3. - 55-62.

70. Ладонин Д.В. Соединения тяжелых металлов в почвах — проблемы и методы изучения // Почвоведение, 2002. — №6.

71. Ладонин Д.В., Пляскина О.В. Изучение механизмов поглощения Си (II), Zn (II) и РЬ (II) дерново-подзолистой почвой // Почвоведение, 2005. - №11. -С1345-1352.

72. Ладонин Д.В., Пляскина О.В. Фракционный состав соединений меди, цинка, свинца и кадмия в некоторых типах почв при полиэлементном загрязнении // Вест. Моск. Ун-та. Сер 17. Почвоведение. - 2003. - №.1.

73. Ладонина Н.Н., Ладонин Д.В. Загрязнение почв юго-восточного административного округа г.Москвы медью и цинком // Экология, 2000. — №1.

74. Левин СВ., Гузев B.C., Асеева И.В., Бабьева И.П., Марфенина О.Е., Умаров М.М. Тяжелые металлы как фактор антропогенного воздействия на почвенную микробиоту // Микроорганизмы и охрана почв. - М.: МГУ, 1989. -С. 5-46.

75. Липатов Д.Н., Вежливцева Л.А. Содержание и распределение подвижных форм Си, Zn, Со, Cd, Pb в почвах агроландшафтов Тульской области // Вестн. Моск. Ун-та. Сер. 17. Почвоведение, 2006. - №3. - 34-43.

76. Липатов Д.Н., Манахов Д.В. Оптимизация почвенного пробоотбора при мониторинге загрязнения биогеоценозов элементами техногенной природы // Вестник МГУ сер.№17. Почвоведение, 2003. - №1. - 17-23.

77. Литвинов Н.Н. К проблеме организации мониторинга заболеваний, обусловленных хроническими воздействиями окружающей среды / Междунар. Симпозиум «Информатизация процессов охраны здоровья населения». - М., 2003.-С.72-76.

78. Литвинов Н.Н. Профилактика нарушений здоровья, обусловленных хроническими химическими воздействиями окружающей среды // Вопросы питания, 2003. - № 3 . - 11 -17.

79. Майстренко В.Н., Хамитов Р.З., Будников Г.К. Эколого-аналитический мониторинг супертоксикантов. - М . : Химия, 1996. - 323 с.

80. Марфенина О.Е. Микробиологические аспекты охраны почв. - М.: Изд-во МГУ, 1991.-168с.

81. Мелехова О.П., Сарапульцева Е.И., Евсеева Т.И. и др. Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование. - М.: Академия, 2008. - 288 с.

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

83. Микроорганизмы и охрана почв / Под ред. Д.Г.Звягинцева. - М.:МГУ, 1991.-С.З-24.

84. Минеев В.Г., Гомонова Н.Ф., Овчинникова М.Ф. Плодородие и биологическая активность дерново-подзолистых почв при длительном применении удобрений и их последствие // Агрохимия, 2004. - № 7. - 5-10.

85. Молчанова И.В., Караваева Е.Н. Эколого-геохимические аспекты миграции радионуклидов в почвенно-растительном покрове. Екатеринбург: Изд-во УрО РАН, 2001. - 161 с.

86. Напрасникова Е.В. Уреазная активность и рН как показатели состояния почв городов восточной Сибири // Почвоведение, 2004. - №5. - 537-545.

87. Никитина З.И. Микробиологический мониторинг наземных экосистем. Новосибирск: Наука, 1991. - 264 с.

88. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99). Ионизирующее излучение, радиационная безопасность. СП 2.6.1. 758 - 99. М.: Минздрав России, 1999. -116 с.

89. Орлов Д.С., Садовникова Л.К., Лозановская И.Н. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении. - М.: Высш.шк., 2001. - 208 с.

90. Оценка и регулирование качества окружающей природной среды/ под ред. А.Ф. Порядина. -М.: НУМЦ Мин. Природы России, Изд. Дом "Прибой", 1996.-350с.

91. Петин В.Г., Комаров В.П. Количественное описание модификации радиочувствительности. - М.: Энергоматомиздат, 1989. - 312 с.

92. Пляскина О.В., Ладонин Д.В. Соединения тяжелых металлов в гранулометрических фракциях некоторых типов почв // Вестн. Моск. Ун-та. Сер. №17. Почвоведение, 2005. - №4. - 36-43.

93. Покатилов Ю.Г. Биогеохимия биосферы и медико-биологичкие проблемы. - Новосибирск: Наука, 1993. - 168 с.

94. Почва. Город. Экология. /Под ред. Г.В. Добровольского. — М.: Наука, 1997.-320 с.

95. Почвенно-экологический мониторинг и охрана почв: Учеб. пособие / Под ред. Д.С. Орлова, В.Д. Василевской. - М.: Изд-во МГУ, 1994. - 272с.

96. Протасова Н.А. Микроэлементы: биологическая роль, распределение в почвах, влияние на распространение заболеваний человека и животных // Соросов. Образоват. Журнал, 1998. - № 12. - 32-37.

97. Прохорова Н.В., Матвеев Н.М. Основные принципы анализа изолинеиного компьютерного картирования распределения тяжелых металлов в почвенном покрове городских территорий — Самара: Изд-во СамГУ, 2003.-49 с.

98. Радиационная обстановка на территории России и сопредельных государств в 1998-2001 гг.: Ежегодники под. Ред. К.П. Махонько. — М.: Метеоагенство Росгидромета, 1999-2002. - 116-123.

99. Радиационная обстановка на территории России и сопредельных государств в 2001 - 2006 г.г. Ежегодник / Под ред. СМ. Вакуловского. - М.: Метеоагенство Росгидромета, 2002 - 2007. - 128-137.

100. Радиоэкология урбанизированных территорий и естественных экосистем в районах размещения хранилищ РАО. Отчет по НИР 4.07-18. ГТУАЭ, Обнинск, 2004. - 79 с.

101. Решетина Т.В. Основные проблемы и методы экореабилитации городских почв в условиях техногенного загрязнения // Сборник материалов II межд. науч. конф. «Современные проблемы загрязнения почв». - М., 2007. — Т.2.-С.319-323.

102. Романцов В.П. Статистические методы обработки данных в экспериментальной ядерной физике. Уч. Пособие «Экспериментальные методы ядерной физики». - Обнинск: ИАТЭ, 1993. - 80 с.

103. Савич В.И., Куликов A.M., Ванькова А.А. и др. Использование биологических тестов при оценке загрязнения почв и сельскохозяйственной продукции свинцом // Известия ТСХА, 2003. - выпуск 1. — 18-32.

105. Снакин В.В., Кузнецов А.В., Платонов И.Г. и др. Свинец в почвах и растениях России. Проблемы окружающей среды и природ. Ресурсов: Обзор. Информ. М.: ВИНИТИ, 1998. - № 11. - 73-90.

106. Сидоренко Г.И. и др. Гигиена окружающей среды. - М.: Медицина, 1986.-303с.

107. Сидоренко Г.И., Литвинов Н.Н. Охрана окружающей среды и здоровье // Совет. Здравоохранение, 1985. - №1. - 7-12.

108. Силин И.И. Экология и экономика природных ресурсов бассейна р. Протвы. (Московская и Калужская области). - Калуга, 2003. - 323с.

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

110. Снакин В.В. Свинец в биосфере // Вестник РАН, 1998. - Т.68. - №3. - 214-224.

111. Снакин В.В., Кузнецов А.В., Платонов И.Г. и др. Свинец в почвах и растениях России. Обз. Инф. Пробл. Окруж. Среды и Прир. Ресурсов. — М.: ВИНИТИ, 1998. - № 11. - 73-90.

112. Соколов М.С., Филипчук О.Д., Цаценко Л.В. Биогеоценотические критерии экологического нормирования //Сельскохозяйственная биология. — М., РАСН., 1998. - №3. - 3-24.

113. Соколов О.А., Черников В.А. Экологическая безопасность и устойчивое развитие // Атлас распределения тяжелых металлов в объектах окружающей среды. Кн. 1. - Пущино: ОНТИ ПНД РАН, 1999.-164 с.

114. Сыщикова О.В. Количественные изменения в микробоценозе почв, испытывающих влияние комплексного загрязнения тяжелыми металлами// Сборник материалов II межд. науч. конф. «Современные проблемы загрязнения почв». - М., 2007. - Т.2. - 434-437.

115. Справочник по прикладной статистике / Под ред. Э.Ллойда и У.Лидермана. Первод с англ. Под ред. Ю.Н.Тюнина. — М.: Финансы и статистика, 1989. - 430 с.

116. Степанов А.Л., Лысак Л.В. Методы газовой хроматографии в почвенной микробиологии. Уч.-метод.пособие. — М.: МАКС Пресс, 2002. — 134 с.

117. Степанов А.Л., Манучарова Н.А., Смагин А.В. и др. Характеритика биологической активности микробного комплекса городских почв // Почвоведение, 2005. - №8. - 978-983.

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

119. Стрельцов А.Б. Региональная система биологического мониторинга. — Калуга: калужский ЦНТИ, 2003. - 158 с.

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

121. Строганова М.Н., Мягкова А.Д. Влияние негативных экологических процессов на почвы города (на примере Москвы) // Вестн. МГУ. Сер. 17. Почвоведение, 1996. - № 4. - 37-46.

122. Строганова М.Н., Мягкова А.Д., Прокофьева Т.В. Роль почв в городских экосистемах // Почвоведение, 1997. - № 1. — 96-101.

123. Строганова М.Н. Мягкова А.Д. Городские почвы: генезис, классификация, функции. Почва, город, экология / Под редакцией Г.В. Добровольского-М.:МГУ, 1997. - 15-88.

124. Сухарева Л.С. Организация природоохранной деятельности на автомобильном транспорте. — М., 1990. - 81-95.

125. Техногенное загрязнение. почв Московской области / С И . Воронов, В.К. Кузнецов, Н.И. Санжарова, Т.Н. Абрамова // Науч. И техн. Аспекты охраны окружающей среды: Обзор. Информ. ВИНИТИ, 1999. - № 5. - 92-98.

126. Тимофеев-Ресовский Н.В. Очерки. Воспоминания. Материалы. - М., 1993.-262с.

127. Умаров М.М. Ацетиленовый метод изучения азотофиксации в почвенно-микробиологических исследованиях //Почвоведение, 1976. - №11. -С.92-95.

128. Хазиев Ф.Х. Методы почвенной энзимологии. - М.: Наука, 1990. - 189с.

129. Черных Н.А. Влияние тяжелых металлов на ферментативную активность почв // Химизация сельского хозяйства. Экологические проблемы, 1991.-№1.-С.40-42.

130. Чеснокова СМ., Трифонова Т.А. Индикация техногенного загрязнения почв и снежного покрова городского ландшафта методом биотестирования //Экология и пром-сть России, 1996. - 4-7.

131. Широких А.А., Широких И.Г. Влияние кислотности среды и алюминия на рост культуры Agrobacterium radiobacter II Агрохимия, 2004. -№12. - 41-46.

132. Штабский Б.М. О зависимостях доза-ответ и оценке токсигенного риска // Токсикол. вестник, 2004. - № 2. - 29-34.

133. Щербаков А.П., Свистова И.Д., Джувекян Х.А. Биомониторинг загрязнения почвы газовыми выбросами автотранспорта // Экология и промышленность, 2 0 0 1 - 27-29. *

134. Яковлев А.С Биологическая диагностика и мониторинг состояния почв // Почвоведение, 2000. - №1. - 70-79.

135. Яковлева А.С. Биологическая диагностика целинных и антропогенно измененных почв. Автореф. Дис.... Док.биол.наук. — М., 1997.

136. Яцало Б.И., Алексахин P.M., Мирзеабасов О.А. Оптимизация радиационной защиты в агросфере: методы и компьютерные системы поддержки принятия решений // Радиационная биология. Радиоэкология, 1997. - Т.37. - Вып.4. - 705-718

137. Яцало Б.И., Алексахин P.M. Методы анализа защитных мер в сельском хозяйстве: оценка эффективности, уровни вмешательства и сравнение различных контрмер // Радиационная биология. Радиоэкология, 1997. - Т.37. Вып.5.-С114-124.

138. Яцало Б.И., Мирзеабасов О.А., Пичугина И.А., Охрименко И.В., Гончарик Н.В., Курганов А.А., Воробьев Г.Т., Новиков А.А. Геоинформационная система радиоактивно загрязненной территории Брянской области // Вестн. РАСХН, 2001. - Т.2. - 46-47.

139. A Framework for Assessing the Impact of Ionizing Radiation on Non-human Species. Annals of the ICRP. Publication 91. 2003. V. 33 (3). Pergamon Press.

140. Abd-Elfattah A., Wada K. Adsorption of lead, copper, zinc, cobalt and cadmium by soils that differ in cation-exchange materials // J. Soil Sci. 1981. Vol. 32. P.271.

141. Adriano D.G. Trace elements in the terrestrial environment. Springer - Verlag, New York, Berlin, Heidelberg, Tokyo, 1986. — 533 p.

142. Agbenin J.O., Olojo L.A. Competitive adsorption of copper and zink by a Bt horizon of savanna Alvisol as affected by pH and selective removal of hydrous oxides and organic matter // Geoderma. - 2004. - Vol. 119.

143. Arrouays D., Mench M., Amans V., Gomez A. Shortrange variability of fallout Pb in a contaminated soil // Can. J. Soil Sci. 1996. - № 76.

146. Baltrenas P., Kliaugiene E.Enviromental impact on soils from transport systems in various cities in Lithuania. Urban Transport IX. Urban Transport and the Environment in the 21 s t Century. Witpress Southampton, Boston, 2003.

147. Barnett V., Lewis T. Outliers in statistical data. Wiley series in probability and mathematical statistics. John Wiley & Sons, Chichester, 1984. - 463 p.

148. Basta N.T., Pantone D.J., Tabatabai M.A. Path analysis of heavy metal adsorption by soil // Amer. Soc. Agron. Annu. Meet. - Minneapolis. - 1992. - P. 233.

149. Baverstam U., Fraser G. and Kelly G.N. (Eds) Decision Making Support for Off-site Emergency Management. Radiat. Prot. Dosim., 1997. - V 26. - P . 73-84.

151. Bewley R.J.F., Stotzky G. Effects of cadmium and zinc on microbial activity in soil, influence of clay minerals. Part 2: Metals added simultaneously // Sci. Total Environ. 1983. Vol. 3 1 . - P . 157-165.

152. Bishop T.F.A., McBratney A.B., Laslett G.M. Modelling soil attribute depth functions with equal-area quadratic smoothing splines // Geoderma. 1999. -№91.

153. Bowen HJ.M. Environmental Chemistry of the Elements. - London: Acad. Press., 1979.-317 p.

154. Brechignac F. Protection of the Environment: How to Position Radioprotection in an Ecological Risk Assessment Perspective // Sci. Total Environ. 2003.-V. 307.-P. 35-54.

155. Brookes P.C., McGrath S.P. Effects of Metal Toxicity on the Size of the Soil Microbial Biomass // J. of Soil Sci, 1984. Vol.35. - №2. - P.341-346.

156. Brown P., Welch R., Сагу E. Nickel a micronutrient essential for higher plants //Plant Phisiol. - 1987. -V.85. -N3 - P/801-803.

157. Brown, K. W., Donnelly, K. C , Thomas, J. C , Davol, P., Scott, B. R.Mutagenicity of three agricultural soils // Sci. Total Environ, 1985. 41. P.173-186.

158. Burns R.G. // Soil enzimology. Sci. Progr., 1977. - Vol. 64. - № 254.

159. Caridi A., Kreiner A J., Davidson M. et. Al. // Atmos. Environ., 1989. - № 1 2 . - P . 2855-2856.

160. Choi S.S., Kim Y.Y., Yo H.K., Hvang S. Y. Improvement of establishment in slopping areas //CAB abstracts: Soil and fertilizer. -1992. - 062-03278. - P. 12.

161. Chutke NX., Ambukar M.N., Garg A.N. An environmental pollution study from multielemental analisis of pedestrian dust in Nagpur city, Central India // Sci. of the Total Envirom. - 1995. - № 64.

162. Colwell J.D. A statistical-chemical characterization of four Great Soil Groups in southern New South Wales based on orthogonal polynomials // Aust. J. Soil. Res., 1970.-№20.-P.123-134.

163. Copplestone D., Howard В J., Brechignac F. The ecological relevance of current approaches for environmental protection from exposure to ionizing radiation // JER. 2004. - V. 74. - P. 3 1 ^ 1 .

164. Cordina J.C., Perez — Garcia, P., Romero, P., Vicente, A. A comparison of microbial bioassays for the detection of metal toxicity // Arch. Environ. Con. Tox., 1993.-V.25.-P.250-254.

165. Daniel G. Strawn and Donald L. Sparks. Effects of Soil Organic Matter on the Kinetics and Mechanisms of Pb(II) Sorption and Desorption in Soil. // Soil Sci. Soc. Am. J. - 2000. - № 64. -P.144-156.

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

167. Effects of Ionizing Radiation on Plants and Animals at Levels Implied by Current Radiation Protection Standards. Technical report Series 332. IAEA. Vienna. 1992.

168. Ehrlichmann, H., Dott, W., Eisentraeger, A. Assessment of the water extractable genotoxic potential of soil samples from contaminated sites //Ecotoxicol. Environ. Saf., 2000. - V. 46. - P. 73 - 80.

169. F. Bastida, J. L. Moreno, T. Hernandez, C. Carcia. Microbiological degradation index of soils in a semiarid climate // Soil Biol, and Biochem., 2006. — Vol.38.-P. 3463-3473.

170. Falahi-Ardakani A. // Ecotoxicol. Environ. Saf., 1984. - Vol.8. - №2. - P. 152-161.

171. Farrah H., Pickering W.F. The sorption of lead and cadmium species by clay minerals // Aust. J. Chem. 1977. - Vol. 30. - P. 1417.

172. Flessel P. Metals as mutagens // Inotg. A. Nutr.Aspects Cancer. Proc. 1st. Conf. Int. Assoc. Bioinorg. Sci. Calif, 1977. N.Y, 1978. - P . 117-128.

173. Fontes M.P.F., Gomes P.C. Simultaneous competitive adsorption of heavy metals by the mineral matrix of tropical soils // Appl. Geochemistry, 2003. - Vol. 18. - P . 87-96.

174. Gofman J. Radiation-induced cancer from low dose exposure: an independent analysis, CNR Book Division, San Francisco, 1990. - Vol. 23. - P. 113-126.

175. Goggleman, W., Spitzauer, P. Mutagenicity in agricultural soils // Carcinogens and Mutagens in the Environment., 1982. - Vol. 3. - P. 178-183.

177. Gresta J., Olszovskij. The effect of fertilization on the biological activity of the soil of former open casts. Ecol.pol., 1974- Vol.22. - № 2. - P. 213-219.

178. Grezsta J. Accumulation of heavy metals by certain tree species // Urban ecology., Blackwell Scient, Publ., 1982. - P. 161-169

179. Gurney K.R., Law RM., Denning A.S., Rayner P J., Baker D., Bousquet P. et all. TransCom 3 Cos invention intercomparison. Annual mean control results and sensitivity to transport and prior flux information // Tellus. 2003. -55B. -P. 555-574.

180. Hanson P.G., Edwards N.T., Garten C.T., Andrews J .A. Separating Root and Soil Microbial contribution to Soil Respiration // A review of Methods and Observations. Biogeochemistry, 2000. -V. 48. - P . 115-146.

181. Harter R., Menodi A. An evalution of nickel soiption sites in soil // Amer. Soc. Agron. Annu. Meet. - Mineapolis, 1992. - P. 238.

182. Hooda P.S., Aloway В J . Cadmium and lead sorption behaviour of selected English and Indian soils // Geoderma. 1998. -Vol. 84 (1-3). - P. 121-134.

183. Houghton R.A. Revised estimates of annual net flux of carbon to the atmosphere from changes in land use and land management 1850-2000 // Tellus. 2003.-55B.-P. 378-390.

184. Houghton R.A., Skole D.L. Carbon // The Earth as transformed by human action. Cambridge University Press. 1990. - P. 393-412.

185. House J.J., Prentice I.C., Ramankutty N., Hougton R.A., Hermann M. Reconciling apparent inconsistencies in estimates of terrestrial C 0 2 sources and sinks. Tellus. 2003.- 55B. - P . 345-363.

186. Jiri Zbiral. Determination of potentially dangerous elements in soil exstracts by atomic emission spectrophotometry. - ICP: correction of interferences // Commun. Soil. Sci. Plant Anal, 27, 1996. - P . 1527-1536.

187. Jorgensen S. Mobility of metal in soil // Soil Res. Den. Kobenhavn Esbjerg, 1991.-P. 104-114.

188. Kabala С And Singh B.R. Fractionation and Mobility of Copper, Lead, and Zinc in Soil Profiles in the Vicinity of a Copper Smelter. // J. Environ. Qual., 2001. -№ 3 0 . - P . 485-492.

189. Karczevska A. Copper speciation in soils anthropogenically and lithogenetically enriched in this element. 7l ICOBTE, Conference proceedings. Uppsala, 2003.

190. Kathryn M. Catlett, Dean M. Heil, Willard L. Lindsay, and Michael H. Ebinger. Soil Chemical Properties Controlling Zinc2+ Activity in 18 Colorado Soils. // Soil Sci. Soc. Am. J., 2002. - № 66. - P. 1182-1189.

191. Kloke A. Richtwerte'80. Orientierungsdaten fur tolerierbare Gesamtgehalte einger Elemente in Kulturboden // Mitteilungen VDLUFA. - 1980, H. 1-3. - S. 9-11.

192. Knasmuller, S., Gottman, E., Steinkellner, H., Fomin, A., Pickl, Ch., Pasche, A., God, R. Kundi, Detection of Genotoxic Effect of Heavy Metals contaminated soils with Plant Bioassays // Mutat. Res., 1998. —P. 37-48.

193. Krishnamurti G.S.R., Huang P.M., kozak L.M. et all. Distribution of cadmium in selected soil profiles of Saskathewan, Canada: Speciation and availability// Can. J. Soil Sci. 1997. - № 77

194. Lyznicki J.M., Karian M.S., Khan M.K. // J. Occup. Environ. Med., 1999. - Vol .4 .-№3.-P. 140-143.

195. Management on the implementation of countermeasures in the agriculture after a nuclear accident Vienna: IAEA-TECDOC-745, 1994. - 104p.

196. Manual for the integrated monitoring. Programme Phase 1993-1996. Environment Data Center, Helsinki, 1993.

197. Mayz N. // Br. Med., 1989. - Vol. 295. - № 66. - P. 703-706.

198. McLaren R.G., Grawford D.W. Studies on soil copper, I. The fractionation of copper in soils // J. Soil Sci. 1973. - Vol.24 - P. 213-222.

199. Misra S.G., Mani D., Tiwari S.D. Soil pollution through sewage sludge: A review // Proc. Nat. Acad. Sci., India. В., 1996. - Vol. 66. - № 1. - P. 35-52.

200. Msaky J.J., Calvet R. Adsorption behavior of copper and zinc in soils: Influence of pH on adsorption characteristics // J. Soil Sci. 1990. - V. 150. - №2. -P.513-522.

201. Nriagy J. O. A global assessment of natural Sources of atmospheric trace metals //Nature., 1989. - V. - 338. -№ 6210. - P 47-49.

202. Parkin T.B., Meisinger J.J., Chester S.T., Starr J.L., Robinson J.A. Evaluation of statistical estimation methods for lognormally distributed variables // Soil Sci. Soc. Am. J. 1988. - № 52. - P.321-329.

203. Pentreath RJ. Radiation protection of people and the environment: developing a common approach // J. Radiological Protection. 2002. - V. 2. - P. 45-56.

204. Ponizovsky A.A., Studenikina T.A., Mironenko E.V, Kingery W.L. Copper (II) retention by chernozem, gray forest and dernovo-podzolic soils: pH effect and cation balance // J. Soil Sci. 2001. - V. 166. - №4. - P.239-248.

205. Rondon M.R., Goodman R.M., Handelsman J. The Earth's baunty: assessing and assessing soil microbial diversity // Trend Biotechnol. 1999. - Vol. 17. -P.403-409.

206. Saeki K., Kunito Т., Oyaizu H., Matsumoto S. Relationships between Bacterial Tolerance Levels and Forms of Copper and Zinc in Soils // J. Environ. Qual., 2002. - № 31. - P . 1570-1575.

207. Saha U.K., Taniguchi S., Sakurai K. Adsorption of cadmium, zink and lead on hydroxyaluminum - and hydroxyaluminosilicate-montmorillonite complexes // Soil Sci. Soc. Am. J. 2001. V. 65. №2. - P.694-703.

208. Scujins J., Klubek B. Soil biological properties of a mountain forest sere: corroboration of Odum's postulates // Soil Biology and biochemistry. 1982. - Vol.14. -№5.-P.505-513.

209. Semmens M.J., Seyfarth M. The selectivity of clinoptilolite for certain heavy metals //Natural Zeolites: Occurrence, Properties, Use. - Pergamon Press, Elmspord, 1977.-P. 117-139.

210. Shukla G.S., Singhal R.L. // Can. J. Physiol. Pharmacol., 1984. - Vol. 62. - № 8 . - P . 1015-1031.

211. Soderstrom B.E. Vival staining of fungi in pure cultures and in soil with fluorescein diacetate // Soil Biology and biochemistry. 1997. — Vol.9. — P.59-63.

212. Strawn D.G., Sparks D.L. Sorption kinetics of trace elements in soils and soil material. Fate and transport of heavy metals in the vadoze zone. Eds. Y.M. Salim and I.K. Iskandar. Lewis Publishers, Boca Raton, London, N.Y., W.D.C. 1999. - P. 1-58.

213. Strivastava A.K., Purnima. Phytoremediation for heavy metals - a land plant based sustainable strategy for environmental decontamination // Proc. Nat. Acad. Sci., India. B, 1998. - N3. - P. 199-215.

214. Wopereis M.C., Gascuel-Odoux C , Soignet G. Spatial variability of heavi metals in soil on a one-hectare scale // Soil Sci. 1988. - Vol. 146. - №2. - P.256-264.

215. МУ «Методика выполнения измерений содержания гамма-излучающих радионуклидов на сцинтилляционных и полупроводниковых гамма-спетрометрах». - Обнинск: HI III «Радиационный контроль», 1994. - 48с.

216. Методика выполнения измерений содержания кадмия, свинца, меди и цинка в почве методом инверсионной вольтамперометрии (аттестована в соответствии с ГОСТ Р S.563-96) / Разработана НИИ «Буревестник». — СПб, 2002.-41с.

217. Экологическая ситуация в г.Серпухове и перспективы ее улучшения / Под ред. Ф.И. Хакимова, А.Ю. Поповой, А.С. Керженцева. - М.: Издат-во ПОЛТЕКС,2000.-228с.

218. Глазовский Н.Ф. Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР. М.: Высшая школа, 1988. - 287с.

219. Громов Б.В., Павленко П.В. Экология бактерий. - Л.: изд-во ЛГУ, 1989. -198с.

220. Касимов Н.С., Перельман А.И. О геохимии почв // Почвоведение, 1992. -№2.-С.9-26 .

221. Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства / издание 2-е, переработанное и дополненное. — М, 1992. — 46с.

222. Добровольский В. В. Практикум по географии почв с основами почвоведения. — М. : Просвещение, 1982. — 146с.

223. Роуэлл Д.Л. Почвоведение: методы и использование / Пер.с англ. Е. К. Кубиковой; Под. ред. и с предисл. Б. Н. Золотаревой. - М.: Колос, 1998. — 486 с.

224. Методика экологических мониторинговых исследований организмов, популяций, сообществ: Методические рекомендации / Сост. Г.Р. Дюкова, Л.А.Новикова, Л.И.Сдобнина и др. -Пенза, 1998. - 102с.

225. Гланц Медико-биологическая статистика / Пер. с англ. — М.: Практика, 1999. - 459 с.

226. Орлов Д.С.,Садовникова Л.К., Суханова Н.И. Химия почв: учебник. — М.: Высш. шк., 2005 - 558 с.

227. Доспехов Б.А. Планирование полевого эксперимента и статистическая обработка его данных. - М.: Колос, 1979. - 274 с.

228. Лакин Г.Ф. Биометрия: Уч. пособие для биол. спец. вузов. — М.: Высш. шк., 1990.-352 с.

229. О поведении радиоактивных продуктов деления в почвах, их поступлении в растения и накоплении в урожае / Под. ред. В.М. Клечковского. -М., 1956. - 286 с.

Информация о работе

Павлова, Надежда Николаевна
кандидата биологических наук
Москва, 2008
ВАК 03.00.16

Диссертация

Пространственно-временные изменения биологической активности городских почв - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы