Содержание к диссертации
Введение
1 . Состояние изученности вопроса (обзор литературы) 8
1.1 Тяжёлые металлы: понятие и классификация 8
1.2 Источники поступления тяжёлых металлов в агроценозы 10
1.3 Автотранспорт и промышленное производство как источник загрязнения почв тяжёлыми металлами 15
1.4 Особенности загрязнения почв тяжёлыми металлами 18
1.5 Экологические принципы оценки почв и нормирование содержания тяжёлых металлов в почвах и растениях 21
1.6 Мониторинг почв: принципы, современные методы и технологии 25
2. Экологические условия, объекты и методы проведения исследований 30
2.1 Геоморфологические и климатические условия в годы проведения исследований 30
2.2 Почвы пригородной зоны и их краткая агроэкологическая характеристика 36
2.3 Объекты и методика проведения исследований 39
3. Результаты исследований „ 43
3.1 Морфологические свойства почв пригородной зоны г. Курска 43
3.2 Агрохимические свойства исследуемых почв 44
3.3 Зависимость содержания тяжёлых металлов в снежном покрове от расстояния от источников загрязнения 46
3.4 Содержание тяжёлых металлов в исследуемых почвах 49
3.5 Содержание тяжёлых металлов в почве при различном удалении от источников загрязнения ( 60
3.6 Содержание тяжёлых металлов в растительной продукции 76
3.7 Статистическое изучение динамических и территориально протяжённых закономерностей уровня загрязненности территории пригородной зоны г. Курска , 80
3.8 Биологическая активность почв в зависимости от уровня их загрязнения 87
3.8.1 Влияние тяжёлых металлов на микробиологическую активность чернозёма типичного 87
3.8.2 Ферментативная активность почв в зависимости от степени её загрязнения тяжёлыми металлами 93
3.8.3 Динамика микробной биомассы в зависимости от степени загрязнения почв тяжёлыми металлами 97
3.8.4 Влияние тяжёлых металлов на нитрифицирующую активность почв 99
3.9 Влияние загрязнения почв на количество дождевых червей 102
4. Экономические показатели производства сельскохозяйственных культур в пригородной зоне Г. Курска 106
Выводы 111
Предложения производству 113
Список литературы
- Автотранспорт и промышленное производство как источник загрязнения почв тяжёлыми металлами
- Экологические принципы оценки почв и нормирование содержания тяжёлых металлов в почвах и растениях
- Почвы пригородной зоны и их краткая агроэкологическая характеристика
- Содержание тяжёлых металлов в исследуемых почвах
Введение к работе
Актуальность темы. Интенсивное промышленное и сельскохозяйственное использование природных ресурсов вьввало существенные изменения миграционных циклов большинства химических элементов, в том числе и тяжёлых металлов. Это привело к загрязнению почвенного покрова в про-мышленно развитых регионах нашей страны.
Наибольшее антропогенное воздействие на земельные ресурсы связано с функционированием промышленных предприятий, интенсификацией агропромышленного комплекса, автотранспорта и в результате наблюдается накопление и трансформация химических веществ, способствующих снижению продуктивности агроценозов.
Определение содержания загрязнителей в почве и оценка её состояния по данным предельно-допустимых концентраций (ПДК), возникает необходимость изучения биотического комплекса почвенного покрова, выполняющего большую роль в повышении плодородия почв и играющего роль индикатора их экологического состояния.
Назрела объективная необходимость изучения процессов протекающих на микро- и макроуровне, разработки агротехнических приёмов оздоровления почв за счёт оптимального круговорота веществ, снижение антропогенного фактора загрязнения почвенного покрова.
Цель и задачи исследований. Целью исследования явилась количественная оценка уровня загрязнения чернозёма типичного тяжёлыми металлами и определение продуктивности агроценозов в зоне активного функционирования промышленных предприятий.
В программу исследований входило решение следующих задач:
оценить влияние промышленных предприятий на поступление тяжёлых металлов в чернозём типичный;
изучить взаимосвязи между содержанием отдельных тяжёлых металлов в почве и показателями её биологической активности;
установить влияние показателей биологической активности почвы на продуктивностью озимой пшеницы и сахарной свёклы при разном уровне загрязнения почвы;
разработать математическую модель прогноза загрязнения агроценозов, находящихся в зоне антропогенного загрязнения;
5) определить экономическую эффективность возделывания ози
мой пшеницы и сахарной свёклы в зависимости от содержания в почве
тяжёлых металлов.
Объекты исследования. Почвенный покров, выбросы загрязняющих веществ от стационарных источников, поступающих в агроцено-зы, на чернозёме типичном, и их продукцию.
Предмет исследования. Чернозём типичный и агроценозы, подвергающиеся различному уровню загрязнения.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в том, что впервые на территории почв, которые прилегают к источникам антропогенного загрязнения, определено содержание тяжёлых металлов. Изучено влияние тяжёлых металлов на почвенную биоту, урожайность агроценозов и качество продукции в зависимости от местонахождения источников выбросов, разработана эколого-статистическая модель, показывающая динамические и территориальные закономерности уровня загрязненности почв пригородной зоны г. Курска.
Практическая значимость работы. Результаты экспериментальных исследований по содержанию тяжёлых металлов в почве в пригородной зоне г. Курска позволяют установить границы зоны их негативного влияния на прилегающие агроценозы.
Выполненные исследования расширяют информационную базу о специфике показателей нитрификационной, целлюлозолитической, ферментативной активности почвы, дают возможность для оптимизации программы исследований при планировании экологического мониторинга загрязнённых почв, а также расширяют возможности для интерпретации полученной информации.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту.
Установлена степень загрязнения почвы промышленными предприятиями г. Курска в зависимости от удалённости от объектов.
Уровень накопления тяжёлых металлов изменяет биологические свойства почв и состояние агроценозов.
Информационно-аналитическая модель, позволяет определить экологическую зону, влияющую на продуктивность агроценозов озимой пшеницы и сахарной свёклы.
Загрязнение почв тяжёлыми металлами оказывает влияние на экономическую эффективность формирования агроценозов.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы развития аграрного сектора региона» (Курск, 2006), Всероссийской научно-практической конференции «Региональные проблемы повышения эффективности агропромышленного комплекса» (Курск, 2007), Всероссийской научно-практической конференции ВНИИЗиЗПЭ «Инновации, землеустройство и ресурсосберегающие технологии в земледелии» (Курск, 2007), Всероссийской научно-практической конференции Курского отделения МОО «Общество почвоведов им. В.В. Докучаева» «Агроэкологические проблемы повышения плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных культур» (Курск, 2008), 12-й Международной научно-практической конференции «Проблемы экологии и экологической безопасности Центрального Черноземья РФ» (Липецк, 2008).
По материалам диссертации опубликовано 7 работ, из них одна статья - в рецензируемом журнале перечня ВАК РФ.
Личный вклад автора заключается в разработке программы исследования, проведении полевых исследований, в сборе, обработке и анализе данных, полученных при написании диссертационной работы, установлении уровня загрязнения чернозёма типичного, прилегающего к г. Курску, установлении влияния тяжёлых металлов на биоту и продуктивность агроценозов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов и предложений производству, списка литературы, включающего в себя 213 наименований, приложений. Объём работы -136 страниц. Основной текст содержит 30 таблиц и 11 рисунков.
Автотранспорт и промышленное производство как источник загрязнения почв тяжёлыми металлами
Из большинства- токсических веществ, поступающих в окружающую среду от антропогенных источников, особое место занимают тяжёлые металлы.
Проблема насыщения биосферы тяжёлыми металлами последние 50 — 60 лет привлекает пристальное внимание общественности. Исследования в этой области сыграли существенную роль в организации программы ООН по окружающей среде (ЮНЕП) и проекта Глобальной системы мониторинга окружающей среды (Munn, 1973). В нашей стране, начиная с 1972 г. функционирует Общегосударственная система наблюдений и контроля, за.загрязнени-ем внешней- среды (ОГСНК). Для радикального повышения эффективности работ по сохранению-среды обитания, обеспечению экологической безопасности 24 ноября 1993-г. былошринято постановление Правительства Российской- Федерации.№ 1229 «О создании Единой государственной системы экологического мониторинга» (ЕГСЭМ).
Термин «тяжёлые металлы» был заимствован из технической литературы, относящей» к этой группе химические элементы с плотностью более 5 г/см3 (Алексеев, 1987). Но с позиции атомной массы к тяжёлым металлам относят химические элементы с атомной- массой более 40 у.е. (Алексеев, 1987) или более 50 у.е. (Абуталыбов, 1961; Власюк, 1956; Ильин, 1991). В исследованиях биологов, экологов и биогеохимиков чаще всего рассматривается Cr, Со, Ni, Си, Zn, Mo, Cd, Hg, Pb, реже - Ті, V, Mn, Fe, Sr, As и некоторые другие элементы (Алексеев, 1987; Алексеенко, 1990; Ильин, 1991; Протасова и др., 1992). Большинство их относятся преимущественно к побочным подгруппам периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, атомы их обладают лабильными внешними электронными оболочками сложного строения. Данные металлы являются активными комплексообразовате лями и, как правило, способны к окислительно-восстановительным переходам, чем и объясняется их высокая биологическая активность (Алексеева-Попова, 1994). Некоторые из тяжёлых металлов — Fe, Mn, Zn, Со — входят в состав сложных биомолекул или необходимых витаминов.
По известной биологической классификации химических элементов тяжёлые металлы принадлежат к группам микро- и ультрамикроэлементов (Алексеев, 1987). Си, Zn, Mo, Со, Mn, Ni и др. давно известны физиологам как микроэлементы (Школьник, 1974). Таким образом, термин «тяжёлые металлы» и «микроэлементы» относятся к одним и тем же химическим элементам, а употребление того или иного термина связано с их концентрацией (Алексеев, 1987; Ильин, 1991).
Кроме упомянутой классификации тяжёлых металлов (Алексеев, 1987), существуют и другие биологические классификации, основанные на их биологическом поведении и физиологической роли (Pettersson, 1984), степени токсичности для живых организмов (Ильин, 1991; Pettersson, 1984; Wood, 1974), степени биологического поглощения (Стебаеви др., 1993). По классификации Дж. Вуда (1974) к очень токсичным отнесены следующие тяжёлые металлы: Be, Со, Ni, Си, Zn, Sn, As, Se, Ті, Rb, Ag, Cd, Hg, Pb, Sb, Pt (Прохорова, 1998). Приоритетными загрязнителями считаются Hg, Pb, Cd, Zn, As, так как их накопление в среде идет наиболее высокими темпами (Ильин, 1991).
В природе тяжёлые металлы являются преимущественно рассеянными химическими элементами (Стебаев и др., 1993), хотя уровень их содержания в горных породах существенно различен, о чем свидетельствует среднее содержание (кларк) тяжёлых металлов в земной коре. В ландшафтах, практически не затронутых хозяйственной деятельностью, содержание тяжёлых металлов незначительно. Так, например, кларк Cd в литосфере составляет 1,3x10"5 %, или 0,13 мг/кг, кларк Hg - 4,5x10"6 %, или 0,45 мг/кг (Туников, 2001).
По стресс-индексу — величине, отражающей меру экологической опасности загрязняющих веществ — тяжёлые металлы (135)1 уступают только пестицидам (140) и превосходят неблагоприятное воздействие таких загрязняющих факторов, как отходы АЭС (120), твердые токсичные отходы (120), взвешенные металлы в металлургии (90), неочищенные сточные воды (85), разливы нефти (72), хранилища радиоактивных отходов (40) и других (Агро-экология, 2000).
В настоящее время утвержден и действует ГОСТ 17.4.1.02-83, в соответствии с которым химические элементы, в том числе и тяжёлые металлы, по степени токсического действия на окружающую среду подразделены на три класс опасности: 1 класс - высокоопасные вещества: As, Cd, Hg, Pb, Se, Zn, Ті; 2 класс - умеренно опасные элементы: Со, Ni, Mo, Си, Sb, Cr; 3 класс - малоопасные элементы: Ва, V, W, Mn, Sr (Черных, 2001). Наиболее вероятными загрязнителями окружающей среды считаются Pb, Zn, Cd, Си, так как эти металлы широко используются в промышленности, сельском хозяйстве и на транспорте (Алексеев, 1987).
Источники поступления тяжёлых металлов в агроценозы Функционирование биосферы как единой системы обеспечивается мас сообменом между всеми её компонентами. Циклы массообмена могут иметь глобальный, региональный и локальный масштабы и быть в той или иной і степени замкнутыми. Перемещение вещества играет важнейшую, организующую роль в интеграции природы. В этом плане большое значение имеет миграция элементов через атмосферу. Данная сфера Земли интегрирует все компоненты географической оболочки в единое целое. Вещества, мигрирующие в атмосферу,
Экологические принципы оценки почв и нормирование содержания тяжёлых металлов в почвах и растениях
В декабре при оттепелях происходило подтаивание и уплотнение снежного покрова. С установлением морозной погоды в первой декаде января высота снежного покрова изменилась незначительно.
С середины января частые, хотя слабые по интенсивности осадки способствовали постепенному увеличению снежного покрова до 2 — 4 см.
В первой декаде февраля в связи с оттепелями происходило уплотнение и подтаивание снежного покрова. Частые снегопады, которые были во второй декаде февраля, способствовали его увеличению. К концу февраля, на месяц раньше средних многолетних сроков, снежный покров растаял. В дальнейшем, в марте, неоднократно, поля покрывались на 2 — 3 дня снежным покровом, затем происходило его таяние. За весенний сезон в среднем выпало 97 мм или 80 % от нормы (рис. 3), а температура воздуха составила 6,4С, что выше нормы на 0,5С (рис. 2).
Среднемесячная температура апреля-августа составила 19,4С и была на 4,5С выше средней многолетней температуры этого периода (14,9 С).
В целом в годы исследований погодные условия были в целом типичны для территории юго-западной части Центрально-Черноземного региона. Город Курск - развитый промышленный, культурный и научный центр Курской области, занимает площадь более 18 тыс. га с численностью населения более 406 тыс. человек. В Курске сосредоточено около 50 % всех промышленных предприятий области, которые оказывают значительное негативное воздействие на окружающую среду (Доклад..., 2000, 2001, 2005, 2007).
На ограниченной площади города сосредоточено большое количество различных отраслевых предприятий, теплоэлектростанций, котельных, круп ных промышленных предприятий, заводы: ЗАО «Курскрезинотехника», ЗАО «Курскхимволокно», ЗАО «Курский завод "Аккумулятор"», ОАО «Счёт-маш», ОАО «Электроагрегат», ОАО «Завод ЖБИ», ООО «Комбинат строительных материалов и работ» и другие. Кроме того, на территории области осуществляется добыча железной руды открытым способом (г. Железно-горек) и функционирует атомная электростанция (г. Курчатов).
Общее количество загрязняющих веществ, поступающих в окружающую среду в среднем составляет свыше 150 тыс. тонн, наибольшее их количество приходится на г. Курск. Выбросы от автотранспорта составляют 76,4 %. С каждым годом отмечается рост загрязняющих веществ, выбрасываемых предприятиями и автотранспортом на территории области. Так, индекс загрязнения атмосферы (ИЗА) составляет 10. Этот показатель в 1,3 — 1,4 раза превышает ИЗА по соседним городам - Белгороду, Брянску, Липецку, Орлу и Тамбову.
По данным Глазовской (1997), промышленные выбросы приводят к геохимическому загрязнению территории. Особо крупные предприятия со-средоточены в Сеймском округе, к которому примыкает чернозём типичный. Пахотные земли занимают 1944,7 тыс. га или 65 % земельного фонда области, что свидетельствует о чрезмерной распаханности территории.
Территория Курской области делится на два агропочвенных района.
Первый район является частью Верхнеокского района северной лесо- j степи и в основном представлен серыми лесными почвами, которые занимают 23 % от площади сельскохозяйственных угодий.
Второй агропочвенный район занимает большую часть территории Курской области и составляет 63,7 % от территории области (1604 тыс. га), из них чернозём типичный занимают 644,6 тыс. га, чернозём выщелоченный -- 959,4 тыс. га и чернозём оподзоленный - 108,3 тыс. га. Наиболее плодородными из них являются чернозём типичный, содержание гумуса в нём колеблется от 4 % до 6 %, реакция среды в основном нейтральная (рН 6,0 - 7,2), сумма поглощённых оснований колеблется от 29,0 до 39,8 %, причём в по глощающем комплексе преобладает кальций — 15,9 — 29,7 мг.-экв., содержание подвижных форм азота, фосфора и калия находится от среднего до высокого соответственно: 128,8 - 149,0 мг/кг; 88,0 - 184,2 мг/кг; 125,0 -274,1 мг/кг.
Исследования проводились на тяжёлосуглинистом типичном чернозёме на лессовидном суглинке. Рельеф территории - платообразный.
Прилегающий почвенный покров находится в юго-восточной части г. Курска, где сосредоточены основные источники выбросов загрязняющих веществ. Преобладающая роза ветров находится в этом направлении (рис. 4).
Непосредственно к агроценозам пригородной зоны прилегает автотрасса Курск — дом отдыха им. Черняховского и автотрасса Курск - пос. Черемушки. Вдоль автотрасс имеются полезащитные лесные полосы, которые яв ляются защитной зоной от выбросов автотранспорта, на протяжении около 10 км автотрасса не имеет защитных полос.
Прямым объектом исследований явились почвы пригородной зоны г. Курска — чернозём типичный среднегумусный тяжёлосуглинистого гранулометрического состава, сформированный на лессовидных отложениях богатых кальцием и основными элементами питания и агроценозы озимой пшеницы (сорт Московская 39) и сахарной свёклы (сорт Льговская 52).
Предметом исследования были тяжёлые металлы в почвах, подвергающихся значительному антропогенному воздействию. В исследованиях применялись общепринятые в агроэкологии методы исследований (Юдин, 1980; Доспехов, 1985; Яшин, 2001). Экспериментальные исследования выполнялись маршрутно-полевым, стационарно-полевым и лабораторно-аналитическим методом.
Отбор проб почв и растений проводился по маршрутной схеме агро-экологического мониторинга, которая представляет собой систему оперативного контроля за состоянием агроэкосистем (Житин, 2004).
Почвы пригородной зоны и их краткая агроэкологическая характеристика
Наибольшее негативное влияние тяжёлых металлов на биологическую активность почв отмечается на расстоянии 5 км (факел выбросов) от источников загрязнения. В селитебной зоне биологическая активность почв составляет 34 %, на расстоянии 5 км она падает до 31 %. При дальнейшем удалении от источников-загрязнения биологическая активность стабилизируется и составляет 43 - 44 % (8 - 10 км).
Ферментативная активность почв в зависимости от степени её загрязнения тяжёлыми металлами
Одним из важнейших показателей биологической активности почвы, характеризующим её плодородие, является ферментативная активность.
Ферменты (энзимы) - это продуцируемые микроорганизмами вещества, которые способны многократно (на порядки) ускорять химические реакции и обеспечивать большинство реакций обмена веществ. Они харак теризуют потенциальную биологическую активность почв. Всего исследовано в настоящее время до 1000 ферментов. Все они встречаются в почве, но с диагностической целью исследования используют 8 - 9 из них.
Наиболее распространено определение гидролаз (инвертаза, фосфо-таза, уреаза, протеаза) и оксидоредуктаз (каталаза, дегидрогеназа, полифе-нолоксидаза).
Все биохимические процессы трансформации органического вещества, протекающие в почве, обязаны работе её ферментативного комплекса. Именно биохимические механизмы трансформации вещества и энергии лежат в основе воспроизводства и повышения эффективного плодородия почв.
Кононова (1970) отмечает, что функциональное состояние живого сообщества почвы отражает ферментативная активность. При этом следует учитывать то обстоятельство, что действие отдельных ферментов, входя-щих в одну группу, находятся в корреляционной связи друг с другом, что позволяет при оценки биологической активности почвы производить определение активности одного из них: из карбогидраз - инвертазу, обеспечивающую катализ углеродсодержащих органических соединений; из амилаз - уреазу, принимающую участие в трансформации азотсодержащих органических соединений; из оксид аз, катализирующих окислительно-восстановительные процессы - катал азу.
Одним из характерных показателей биологической активности почвы являются активность каталазы. Каталаза разлагает ядовитую для клеток пе-рекись водорода, образующуюся в процессе дыхания живых организмов и в результате различных биохимических реакций окисления органических веществ на воду и молярный кислород. каталаза
Образование каталазы связано также с деятельностью грибов, водорослей и корней высших растений. Каталаза является не только внутрикле точным ферментом, она активно выделяется микроорганизмами в окружающую среду, обладает высокой устойчивостью, может накапливаться и длительно храниться в почве. По степени активности каталазы судят о направленности проходящих в почве окислительных процессов. Отдельные исследователи установили корреляционную связь между активностью каталазы и численностью микроорганизмов (Андреюк, 1974; Хазиев, 1982).
По мнению ряда авторов, активность каталазы в почвах может служить объективным показателем её биологической активности (Хазиев, 1976; Галстян, 1984).
Тяжёлые металлы, поступающие в почву в результате антропогенного воздействия, могут оказывать влияние на активность ферментов. В этой связи нами проводилось определение фермента каталазы в зависимости от уровня накопления в почве тяжёлых металлов (табл. 11, приложение 5).
Определение каталазы в почве проводилось в период уборки озимой пшеницы. Согласно приведенным в таблице 25 данных видно, что наименьшая активность каталазы в селитебной зоне - 5,0 см3Ог/г/мин, на расстоянии 5 км — 4,7 см 02/т/мин, на расстоянии 8 км 5,5 см 02/г/мин была отмечена в вегетационный период произрастания озимой пшеницы в 2005 г.
Содержание тяжёлых металлов в исследуемых почвах
Образование нитратов в почве во многом зависит от состояния окружающей среды. В процессе нитрификации используется лишь 9 % энергии, выделяемой при окислительных процессах аммонификации, и реагируют на изменение почвенной реакции, не развиваясь при рН ниже 6. В их клетки могут легко проникать токсические вещества, что приводит к резкому снижению накопления нитратов в почве.
При загрязнении почв (деградации почв), как правило, нарушаются их функции и чаще несколько функций. Опасность, вызываемая загрязнением почв тяжёлыми металлами, усугубляется ещё и слабым выведением их из почвы. Период полуудаления тяжёлых металлов в зависимости от их вида составляет: для цинка — 70-510- лет, кадмия — 13—1100 лет, меди -310-1500 лет, свинца - 740-5900 лет (Агроэкология, 2000).
Почвы выступают в роли «фильтра» на пути потока тяжёлых металлов в ландшафты. Поступающие из атмосферы металлы фиксируются-почвой, процесс фиксации включает адсорбцию, поглощение тяжёлых металлов микроорганизмами, осаждение, коагуляцию и т.д.
В результате этого, тяжёлые металлы постепенно, через ряд физических, химических и биологических процессов переходят в водный раствор (Мур, 1987), при этом происходит снижение активности почвенного микронаселения. При этом почвы обедняются биофильными элементами, а окружающая среда (грунтовые и поверхностные воды) загрязняются ими (Гу-тиева, 1980).
Наши исследования по влиянию уровня загрязнения почв тяжёлыми металлами на накопление нитратов в почве приведены в таблице 28.
Приведенные в таблице данные свидетельствуют о том, что наибольшее количество нитратов образуется в верхнем слое почвы (0 — 20 см) и они имеют широкие вариации. Так, их колебание составило в среднем за два года от 8,0 (3 км) до 13,8 мг/100 г почвы (10 км). С глубиной (20 -50 см) количество нитратов несколько снижается, и соответственно составило 7,0 и 11,2 мг/100 г.
В условиях 2005 года количество нитратов по всем площадкам отбора было несколько меньшим в сравнении с 2006 годом. По агроклиматическим показателям вегетационный период 2006 года был более благоприятным по количеству осадков и температурному режиму, что увеличило количество нитратов как в пахотном слое (0 — 20 см), так и в слое 20 - 50 см.
На содержание нитратов в почве повлияло их загрязнение тяжёлыми металлами. В зависимости от расстояния от источников загрязнения количество нитратов возросло до расстояния влияния факела выбросов — 5-5,5 км, где в верхнем слое почв (0 - 20 см) их содержание снизилось соответственно до 6,9 - 7,3 мг/100 г. При последующем удалении содержание нитратов возрастает и на расстоянии 10 - 11 км их количество выравнивается, и соответственно, составило в слое почвы 0 — 20 см 13,5 и 13,4 мг/100 г почвы.
Таким образом, накопление нитратов в почве во многом определилось уровнем их загрязнения тяжёлыми металлами и метеорологическими условиями вегетационных периодов.
Влияние загрязнения почв на количество дождевых червей Одним из показателей состояния почвенного покрова, наличия в ней токсикантов является количество дождевых червей, основных детритофа 102 гов растительных остатков. В целинных, необработанных почвах буферной зоны Центрально-Чернозёмного государственного природного биосферного заповедника им. В.В. Алёхина количество дождевых червей на площади 1 м глубиной 1 м превышает 500 экз. м2. Дождевые черви захватывают растительный опад, перегной, измельчают их и перерабатывают.
В минерализации органики участвуют живущие в кишечнике дождевых червей аммонифицирующие микроорганизмы, в процессе разложения органических соединений выделяется аммиак. Кроме того, на поверхность почвы выделяются капролиты, в которых содержится кальция и гумуса в два раза больше, чем их содержание в почве. Капролиты в 1,5 раза более водопрочны, чем почвенные частицы.
Дождевые черви, затаскивая в почву органику и вынося на поверхность продукты переработки, улучшают плодородие почвы. В зависимости от количества дождевых червей в почве они выносят на поверхность и перемешивают до 25 - 40 т/га почвы. Кроме того, от общего количества дождевых червей зависит дыхание почвы. В результате жизнедеятельности червей создается микродренаж почвы за счёт создания каналов, которые могут достигать 1 км на 1 м2 поверхности почвы.
Количество дождевых червей в почве зависит от количества органики, поступающей в почву, кислотности почвы, влажности, антропогенного воздействия (Родин, 1965).
Снижение численности червей в почве агроценозов по сравнению с естественными экосистемами объясняется, прежде всего, меньшим количеством органических остатков, поступающих в почвенно-биотический комплекс (практически один раз в год). К тому же интенсивная обработка почвы, использование пестицидов и других токсикантов действует на них угнетающе и снижает плотность популяции (Тишлер, 1971).
Проведенные исследования позволяют судить о том, что на плотность популяции Согласно приведенных в таблице данных видно, что наименьшее количество дождевых червей обнаружено в селитебной зоне (36,0 экз./м2) в слое почвы 0-50 см. По мере удаления от городской агломерации отмечается увеличение количества дождевых червей. Так, на расстоянии 1 км от города популяция червей составляет 48,0 экз./м2, 5 км - 73,0 экз./м2. Мак 104
Загрязнение окружающей среды приводит к изменению естественного (фонового) состава почв и растений. Выбросы загрязняющих веществ от промышленных предприятий и автотранспорта, поступая в атмосферу в виде аэрозолей, оседают на поверхности почвы и растениях в основном на расстоянии до 5 км.
В растения, произрастающих на разном удалении от источников загрязнения, поступает различное количество тяжёлых металлов. Основное поступление тяжёлых металлов происходит через корневую систему, кроме того, отмечается незначительное накопление их и через листовую пластину. Исследованиями установлено, что растения из загрязненной почвы и в результате аэрозольного осаждения способны накапливать значительные количества токсикантов.
Накопление тяжёлых металлов в почвах и растениях во многом определяется направлением преобладающих ветров, химического состава выбросов, биологическими особенностями автотрофов и ряда других условий.
Накопление тяжёлых металлов почвой экологически неблагоприятных зон приводит к падению урожайности и изменению его качества.
Нами, в течение 3-х,лет (2005 - 2007 гг.) определялась урожайность озимой пшеницы и сахарной свёклы, произрастающих на разном удалении от источников загрязнения и рассчитывалась экономическая эффективность их производства. Для оценки влияния тяжёлых металлов на чернозём типичный были выбраны поля- с одинаковым агрофоном и с близкими технологиями возделывания, одинаковыми севооборотами.
