МЕТОДИКА И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ПОЧВЫ И РАСТЕНИЙ

Лабораторно-аналитические исследования образцов почвы выполнены с использованием общепринятых в экологии, биологии и почвоведении методов (Практикум по агрохимии, 1989; Методы почвенной микробиологии и биохимии, 1991 и др.; Казеев и др., 2003). Определяли обилие бактерий рода Azotobacter, активность каталазы, дегидрогеназы, фитотоксические свойства почв, содержание гумуса, показатели роста и развития растений, содержание в почве исследованных ТМ и другие показатели.

Бактерии рода Azotobacter учитывали методом комочков обрастания на среде Эшби. Повторность 9-кратная (3 навески почвы на 3 чашки Петри).

Активность каталазы измеряли по методике Галстяна (1978), дегидрогеназы — по методике Галстяна в модификации Хазиева (1990).

Каталаза (Н2О2 : Н2О2 - оксидоредуктаза, КФ 1.11.1.6.) катализирует реакцию разложения перекиси водорода на воду и молекулярный кислород. Активность каталазы выражают в мл О2 на 1 г почвы, выделившегося за 1 минуту.

Дегидрогеназа (субстрат: НАД(Ф)-оксидоредуктазы, КФ 1.1.1) катализирует окислительно-восстановительные реакции путем дегидрирования органических веществ. Активность дегидрогеназ выражают в мг ТФФ на 1 г почвы за 24 часа.

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, масса корней (воздушно-сухая), масса зеленых проростков (воздушно-сухая) (Красильников, 1958; Рыбакова, 1987). В качестве тест-объектов использовали и редис. Повторность 6 кратная.

Содержание гумуса определяли по методу И.В. Тюрина со спектрофотометрическим окончанием (Орлов, Гришина, 1981). Повторность 6-кратная.

pH почв определяли потенциометрическим методом (Практикум по почвоведению, 1986). Повторность 6-кратная.

Содержание ТМ в отобранных образцах определяли

рентгенфлуорисцентным методом.

Для суждения об эколого-биологическом состоянии почвы недостаточно какого-либо одного показателя, так как каждый из них отражает лишь какую-то одну сторону биологических и биохимических процессов в почве. Поэтому необходимо использовать широкий набор показателей состояния почвы.

Для объединения большого количества показателей была разработана методика определения интегрального показателя биологического состояния почвы (ИПБС) (Вальков и др., 1999; Колесников и др., 2000; Казеев и др., 2003). Данная методика позволяет оценить совокупность биологических показателей. Для этого в выборке максимальное значение каждого из показателей принимается за 100 % и по отношению к нему в процентах выражается значение этого же показателя в остальных образцах.

Б,=(БХтах)х 100%, (1)

где Б1 — относительный балл показателя, Бх — фактическое значение показателя, Бтах — максимальное значение показателя.

После этого, суммируются уже относительные значения многих показателей (например, активность разных ферментов, дыхание, содержание гумуса и др.). Их абсолютные значения суммированы быть не могут, так как имеют разные единицы измерения (мг, % и т.д.). После этого рассчитывается средний оценочный балл изученных показателей для образца (варианта):

Бср. = (Б12 + Бз...+ Бп)/М, (2)

где Бср. — средний оценочный балл показателей, N — число показателей.

Интегральный показатель эколого-биологического состояния почвы рассчитывают аналогично формуле (1):

ИПБС = (Бср. / Бср. тах) х 100%, (3)

где Бср. — средний оценочный балл всех показателей, Бср. тах — максимальный оценочный балл всех показателей.

При диагностике загрязнений за 100 % принимается значение каждого из показателей в незагрязненной почве и по отношению к нему в процентах выражается значение этого же показателя в загрязненной почве.

При антропогенном воздействии на почву среднее значение выбранных показателей, в большинстве случаев, снижается, в то время как отдельные показатели биологической активности почвы могут увеличиваться. Таким образом, снижение интегрального показателя биологического состояния почвы, как правило, находится в прямой зависимости от степени воздействия антропогенного фактора.

При расчете интегрального показателя должны использоваться не любые показатели биологической активности почв, а наиболее информативные. Именно они должны составлять основу интегрального показателя. Окончательное формирование набора показателей, составляющих интегральный показатель, требует дальнейшей разработки. В перспективе, набор показателей и методики их определения должны быть стандартизированы. При этом показатели свойств почвы, входящие в интегральный показатель, могут различаться в зависимости от того, действие какого антропогенного фактора исследуется и нормируется.

Корректно измерить масштабы изменений, произошедших под влиянием антропогенного фактора, можно, лишь сравнив содержание тяжелых металлов в почве в настоящий момент времени с исходной их концентрацией. По кратности увеличения содержания можно судить о глубине антропогенного воздействия. Однако, очень часто аналитические данные, характеризующие исходное состояние агроэкосистемы, отсутствуют, в связи с чем для сравнения используется фоновая почва (под фоном в данном случае мы понимаем однотипную, условно незагрязненную почву).

Для оценки совокупного действия поллютантов в качестве интегрального показателя в настоящее время широко используется суммарный коэффициент техногенного загрязнения, рассчитываемый на основе сложения коэффициентов техногенного загрязнения отдельных элементов (Снакин, 1995):

Ze=LKCi-(n-l), (4)

где Zc - суммарный коэффициент техногенного загрязнения;

п - количество загрязнителей;

Kci - коэффициент концентрации i-ro загрязняющего компонента, равный кратности превышения содержания данного компонента над фоновым значением:

Кс=С1/Сф (5)

где Ci - фактическое содержание i-ro элемента в пробе, мг/кг;

Сф - фоновое содержание i-ro элемента, мг/кг.

Таблица 4

Оценка уровня химического загрязнения почвы (СанПиН 2.1.7.1287-03)

Категории загрязнения

Суммарный показатель загрязнения (Zc)

Допустимая

< 16

Умеренно опасная

16-32

Опасная

32-128

Чрезвычайно опасная

> 128

Таблица 5

Фоновое содержание ТМ в черноземе обыкновенном карбонатном, мг/кг

Со

Ni

Си

Zn

As

Pb

СП 11-102-97

18

45

25

68

5,6

20

Памятник природы «Песиа-новская степь»

2

22

34

79

7,8

30

Данный показатель при использовании его для оценки воздействия на окружающую среду является, на наш взгляд, более информативным, так как отражает относительную динамику показателей и учитывает их совместное воздействие. В тоже время, использование суммарного коэффициента техногенного загрязнения, так же, как и система ПДК, имеет ряд ограничений.

Во-первых, при расчете данного показателя не учитывается различная степень токсичности элементов, что может привести или к недооценке степени экологической напряженности.

Во-вторых, в случае, если территория загрязнена преимущественно одним или двумя элементами, суммарный коэффициент техногенного загрязнения не отражает реальной напряженности экологической ситуации.

Результаты оценки в значительной степени определяются величиной фоновых концентраций элементов и соединений, поэтому очень важно корректно подобрать фоновую почву. Прежде всего, в качестве фоновых концентраций содержания тяжелых металлов в почве можно использовать рекомендуемые фоновые значения, приведенные в Методических указаниях Министерства охраны окружающей среды (1993). Однако, данные показатели не учитывают геохимические особенности провинции и, тем более, локальные природные особенности.

Более приемлемым является использование фоновых значений, установленных в условиях конкретного региона. Фоновые значения, учитывающие особенности конкретного региона, позволят более объективно оценить степень геохимических изменений, произошедших под влиянием антропогенного фактора. Поэтому целесообразно было использовать реальные фоновые значения, определенные в образцах из памятника природы «Персиановская степь».

СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

Биологические свойства почвы характеризуются высокой степенью варьирования. Поэтому для получения достоверных данных обязательна их тщательная статистическая обработка. В настоящем исследовании был проведен корреляционный анализ (Доспехов, 1979; Дмитриев, 1995).

Корреляционный анализ применяли для изучения тесноты и формы связи между концентрацией в почве загрязняющего вещества и исследуемыми показателями, а также между различными показателями эколого-биологического состояния почвы.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >