Введение к работе
Актуальность исследования. В 2014 году в г. Сочи пройдут зимние олимпийские игры. Развитие инфраструктуры в районе проведения олимпийских игр неминуемо негативно отразится на состоянии почвенного покрова предгорий и гор Западного Кавказа. Одним из предполагаемых негативных экологических последствий будет химическое загрязнение почв, в результате строительства и эксплуатации дорог, автозаправок, котельных и т.д. В случае реализации проекта строительства дороги (дорог) к Красной поляне через Республику Адыгея и/или Карачаево-Черкесскую Республику, площадь негативного воздействия на окружающую среду значительно расширится.
Почвенный покров Западного Кавказа уникален и чрезвычайно разнообразен: от черноземов до альпийских почв. В силу существенных различий эколого-генетических свойств этих почв, таких как содержание гумуса, реакция среды, поглотительная способность, оструктуренность, интенсивность биологических процессов и др. (Вальков и др., 2008), почвы сильно различаются по устойчивости к химическому загрязнению.
Устойчивость почв региона к загрязнению тяжелыми металлами была исследована ранее в работах З.Р. Тлехас (2007, 2008) и СИ. Колесникова с соавт. (2008, 2009, 2010), а для оценки устойчивости к загрязнению нефтью и нефтепродуктами было проведено настоящее исследование.
Цель и задачи исследования. Цель работы — оценить устойчивость предгорных и горных почв Западного Кавказа к загрязнению нефтью и нефтепродуктами по биологическим показателям в условиях модельного эксперимента.
В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:
Выявить закономерности изменения биологических свойств почв предгорий и гор Западного Кавказа в условиях загрязнения нефтью и нефтепродуктами, таких как активность каталазы и дегидрогеназы, обилие бактерий рода Azoto-bacter, показателей прорастания и начального развития редиса и др.
Исследовать изменения свойств почв в зависимости от природы загрязняющего вещества (нефть, мазут, бензин, солярка) и его концентрации в почве.
Оценить устойчивость к загрязнению нефтью и нефтепродуктами предгорных и горных почв Западного Кавказа: черноземов выщелоченных слитых, бурых лесных, серых лесных, дерново-карбонатных и горно-луговых субальпийских почв.
Провести сравнительный анализ возможности и целесообразности использования различных биологических показателей в целях оценки экологического состояния почв, загрязненных нефтью, мазутом, бензином, соляркой.
Установить количественные ориентиры для разработки региональных нормативов содержания нефти, мазута, бензина и солярки в предгорных и горных почвах Западного Кавказа.
Основные положения, выносимые на защиту.
Загрязнение предгорных и горных почв Западного Кавказа нефтью и нефтепродуктами в подавляющем большинстве случаев вызывает ухудшение их биологических свойств.
По степени устойчивости к загрязнению нефтью и нефтепродуктами почвы предгорий и гор Западного Кавказа образуют следующий ряд: черноземы выщелоченные слитые >= дерново-карбонатные почвы >= серые лесные почвы > = горно-луговые почвы >= бурые лесные почвы.
По степени токсичности к биологическим свойствам исследованных почв нефть и нефтепродукты образуют следующую последовательность: нефть > = мазут > = бензин > = солярка.
Предложены количественные ориентиры для разработки региональных нормативов содержания нефти, мазута, солярки, бензина в предгорных и горных почвах Западного Кавказа с учетом их эколого-генетических особенностей.
Научная новизна работы. Впервые для предгорных и горных почв Западного Кавказа установлены закономерности изменения основных биологических свойств, таких как активность каталазы и дегидрогеназы, обилие бактерий рода Azotobacter, показателей прорастания и начального развития редиса и др. в условиях загрязнения нефтью, мазутом, бензином, соляркой. Дана оценка устойчивости к загрязнению нефтью и нефтепродуктами предгорных и горных почв Западного Кавказа: черноземов выщелоченных слитых, бурых лесных, серых лесных, дерново-карбонатных и горно-луговых субальпийских почв. Проведен сравнительный анализ возможности и целесообразности использования различных биологических показателей в целях оценки экологического состояния почв, загрязненных нефтью, мазутом, бензином, соляркой. Установлены количественные ориентиры для разработки региональных нормативов содержания нефти, мазута, бензина и солярки в предгорных и горных почвах Западного Кавказа.
Практическая значимость. Результаты исследования можно использовать при биомониторинге и биодиагностике состояния почв и экосистем, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, оценке воздействия на окружающую среду и проведении экологической экспертизы, оценке риска природных и антропогенных катастроф, разработке региональных нормативов содержания нефти и нефтепродуктов в почвах, рекультивации загрязненных нефтью и нефтепродуктами почв, оценке, сертификации и паспортизации земель, в других природоохранных и производственных мероприятиях. Кроме того, результаты исследования используются в учебном процессе в Майкопском государственном технологическом университете и Южном федеральном университете при преподавании следующих дисциплин: «Экология», «Почвоведение», «Рациональное природопользование и охрана природы», «Мониторинг и биоиндикация», «Экологическая экспертиза», «Нормирования качества окружающей среды».
Связь работы с научными программами. Исследование выполнено при финансовой поддержке Президента РФ (грант по государственной поддержке ведущих научных школ РФ НШ-5316.2010.4), ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы (государственные контракты П169, П1298, П322), Российского фонда фундаментальных исследований (грант 07-04-00690-а).
Личный вклад автора. Диссертационная работа является обобщением результатов исследований автора, проведенных в 2008-2011 гг. Тема, цель, задачи, объекты, методы и программа исследования определены автором совместно с научным руководителем. Полевые исследования и отбор почв для модельных экс-
периментов осуществлены автором совместно с участниками комплексной экспедиции. Лабораторные модельные опыты и анализы проведены лично автором или с его участием. Анализ и обобщение полученных результатов, формулировка выводов и основных защищаемых положений сделаны лично автором при направляющем и корректирующем участии научного руководителя.
Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на Ежегодной научной конференции в ЮФУ «Неделя науки. Секция экологии и природопользования» (Ростов-на-Дону, 2009, 2010, 2011), Межрегиональной научно-практической конференции «Социально-экономическое и экологическое развитие Северо-Кавказкого региона» (Белореченск, 2009), Международной конференции «Экокультура и фитобиотехнологии улучшения качества жизни на Каспии» (Астрахань, 2010), Научной конференции «Актуальные проблемы экологии и биологии почв» (Ростов-на-Дону, 2010), Всероссийской научной конференции «Модернизация науки и образования». Секция 1: «Биологические науки» (Махачкала, 2011), Научной конференции «Актуальные проблемы экологии и природопользования» (Ростов-на-Дону, 2011), IV Международной научно-практической конференции «Экологические проблемы природных и урбанизированных территорий» (Астрахань, 2011).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 научных работ, объемом 6,6 п.л., из них 4 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК. Доля участия автора в публикациях составляет 50% (3,3 п.л.).
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 160 страницах печатного текста. Состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы. Содержит 24 таблицы, 34 рисунка, 10 фотографий. Список литературы включает 222 источника, из них 25 на иностранных языках.
Автор глубоко признателен за помощь в работе своему научному руководителю — заведующему кафедрой экологии и природопользования ЮФУ, д.с-х.н., профессору СИ. Колесникову, сотрудникам кафедры землеустройства МГТУ и кафедры экологии и природопользования ЮФУ.
