Введение к работе
Актуальность и обоснование работы. Возрастающая деградация окружающей природной среды густонаселенных и промышленно освоенных районов России начинает приобретать необратимый характер. Во многих городах России экологическая ситуация близка к критической, особенно сильное техногенное воздействие на природную среду и население выявлено в крупных промышленных городах, которые в настоящее время представляют собой техногенные геохимические и биогеохимические провинции.
Одной из основных концепций экологического исследования городов является эколого-геохимическая (Экогеохимия городских ландшафтов, 1995), развивающаяся на основе теории геоэкологии и геохимии окружающей среды. Эта концепция базируется на анализе депонирующих (аккумулирующих) сред — снега, почв, вод, донных осадков и живых организмов, химический состав которых отражает длительное загрязнение и происходящую под его влиянием трансформацию городских ландшафтов.
В нашей работе особое значение придается геохимическому
анализу почв и растений. Почвенный покров города — это
своеобразный биогеохимический барьер. Техногенные продукты
выпадают на городские ландшафты, накапливаясь в верхних
горизонтах почв, изменяют их химический состав и включаются в
природные и техногенные циклы миграции. Ореолы в почвах
городов более устойчивы, чем в воздухе, снеге, растениях и
животных. Почвы аккумулируют поллютанты в течении всего
периода техногенного воздействия. Поэтому геохимическая
индикация почв и картографирование - один из основных методов
оценки экологического состояния городов. По эффекту воздействия
на городские почвы тяжелые металлы (ТМ) являются биохимически
активными веществами на живые организмы (Глазовская, 1988).
Контрастные аномалии ТМ представляют угрозу для биоты и
человека. ТМ в почвах влияют на щелочно-кислотные свойства и
содержание гумуса, определяющие устойчивость почв к
загрязнению этими элементами (Зырин, Обухов, 1988). Состояние загрязненных почв характеризует биохимическая активность, которая оценивается по ферментативным показателям. Информативной является активность дегидрогеназы (класс оксидоредуктаз), т.к. уровень этого ііїцщі ЮЩИОШМИШ | от
! У5Й8У1
интенсивности окислительно-восстановительных процессов.
Достаточная точность метода диагностики загрязненности техногенными выбросами по ферментативной активности почв дает возможность выявить загрязнение на самых ранних стадиях.
Растение - чуткие биоиндикаторы техногенного изменения состояния городской среды. Они испытывают негативное воздействие разнообразного числа поллютантов: оксидов серы, азота и углерода, ТМ, фтористого водорода, углеводородов и др. Поэтому растительный покров - это первый экран на пути осаждения загрязненных атмосферных веществ. Биогеохимическая индикация и оценка состояния городской среды основаны на способности растений аккумулировать загрязняющие вещества вблизи техногенных источников и на путях миграции токсичных элементов.
Город Улан-Удэ, расположенный в степных и лесостепных ландшафтах межгорной котловины, имеет промышленную специализацию, заводы: авиационный, стекольный, ЛВРЗ, «Теплоприбор», ЗММК, «Электромашина», теплоэнергетика, представлена двумя большими ТЭЦ и многочисленными котельными (160) без учета индивидуального сектора, пищевая и легкая промышленность, в виде крупной тонкосуконной мануфактуры (ТСК), техногенное влияние на город оказывает также автомобильный и железнодорожный транспорт. Население города, а также расположенные вокруг города сельскохозяйственные земли и садово-огородные хозяйства испытывают постоянное воздействие промышленных предприятий и автотранспорта (Убугунов, 2003).
Цель работы: эколого-геохимическая оценка почвенно-растительного покрова территории г. Улан-Удэ.
Задачи:
определить содержание ТМ в почвенно-растительном покрове городских ландшафтов;
выявить степень активности дегидрогеназы в почвах;
произвести экосистемное зонирование территории г. Улан-Удэ и составить карту-схему загрязнения городских ландшафтов ТМ.
Объектом эколого-геохимического исследования является почвенно-растительный покров г. Улан-Удэ.
Исходный материал и методика исследований. Исходными материалами послужили две группы источников:
Литературные источники: При выполнении работы автор опирался на теоретические и методические разработки в области
экологии, экогеохимии и микробиологии, географии, изложенные в трудах Ильина В.Б., Алексеева Ю.В., Евдокимовой Г.А., Хазиева Ф.Х., Галстяна А.Ш., Абрамяна С.А., Барсуковой B.C., Большакова В.А., Глазовской М.А., Перельмана А.И., Касимова Н.С., Добровольского В.В., Кашина В.К., Ковды В.А, Дамбиева Э.Ц., Иванова А.Д., Жукова В.М., Буфала В.В., Флоренсова Н.А., Базарова Д.Б. идр.
Эколого-геохимические исследования автор проводил в 1999-2001 гг. на территории г. Улан-Удэ, которая была разбита на 30 ключевых участков. Их выбор был произведен с учетом «розы ветров» и местом расположения стационарных и передвижных источников загрязнений. С каждого ключевого участка площадью 100 м2 методом конверта отбирали образцы почв из 0-5 см слоя в 8 точках, из них составлялся один смешанный образец; образцы растений - путем среза надземной массы в период массового цветения растений - доминантов. Таким образом, проанализировано 480 почвенных и 182 растительных образцов на Pb, Cd, Zn и Си.
Аналитические работы. В основу диссертационной работы
положены следующие общепринятые в химии и почвоведении
современные методы исследования: содержание органического
углерода в почвах определено методом Тюрина в модификации
Пономаревой-Плотниковой (Орлов, Гришина, 1981). Валовое
содержание ТМ в растительных и почвенных образцах после
озоления (Инструкции..., 1978) определено на атомно-
абсорбционном спектрофотометре марки Solaar - М в испытательно-
аналитической лаборатории Республиканского Центра
Стандартизации и Метрологии. Дегидрогеназную активность
определяли (потенциальную) по Леннарду (Хазиев, 1976). Общие
химические анализы почв проведены с применением общепринятых
в почвоведении методов (Агрохимические методы исследования
почв, 1975). Содержание ТМ в растениях и почвах обработано
методами статистики по Доспехову (1973).
Защищаемые положения.
1. В урбанизированных степных и лесостепных экосистемах
межгорной котловины в условиях пересеченного рельефа возникают
дифференцированные эколого-географические ситуации,
отражающие особенности взаимодействия техногенной и природной составляющих.
2. Тяжелые металлы в почвах г. Улан-Удэ найдены в
количествах, превышающем фоновое значение; а в растительности —
обнаружены в значительном количестве.
3. Выявлена обратная корреляционная связь между
содержанием ТМ в почвах и активностью почвенной дегидрогеназы.
Научная новизна работы.
Выявлена эколого-геохимическая ситуация городской среды.
В целях биодиагностики различного уровня загрязнения ТМ использована степень активности почвенного фермента дегидрогеназы.
Проведено экосистемное зонирование территории г. Улан-Удэ и составлена карта-схема распределения ТМ.
Практическая значимость. Материал диссертационной работы послужит основой для разработки мероприятий, а также планирующими хозяйственными органами г. Улан-Удэ и Республики Бурятия, учреждениями образования, здравоохранения, санитарно-эпидемиологических служб.
Полученные экспериментальные результаты используются в учебном процессе БГУ в курсах «Экологическая экспертиза», «Экология Байкальского региона», «Основы безопасности жизнедеятельности».
Апробация работы. Основные материалы и положения диссертации докладывались и обсуждались на региональной научно-практической конференции «- Экология Южной Сибири - 2000» (Абакан, 2000); « Экологическое состояние городов Байкальского региона: сегодня и в будущем» (Улан-Удэ, 2001); на всероссийской конференции «Почва. Экология. Общество» (Санкт-Петербург, 1999); на международных конференциях «Охрана атмосферного воздуха: системы мониторинга и защиты» (Пенза, 1999); «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск, 2000); «Экология и жизнь- 2000» (Великий Новгород, 2000); «Закон РФ «Об охране оз. Байкал» как фактор устойчивого развития Байкальского региона» (Иркутск, 2003); «Геологические проблемы загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами (Тула, 2003); в работе школы-конференции «Биология - наука 21 века» (Пущино, 2002).
Опубликовано всего 17 работ, из них 13 по материалам диссертации.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка использованной литературы из 165
