Корреляционные зависимости гидрохимических показателей природных водоемов с латическим и лентическим типами водоснабжения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Корреляционные зависимости гидрохимических показателей природных водоемов с латическим и лентическим типами водоснабжения

Сидорова Л.Ю., Ковалёнок Е.В.

Аннотация

Физико-химические характеристики воды природных водоемов и почв прибрежных районов позволяют сформировать представления об особенностях функционирования данной экосистемы и степени влияния антропогенных факторов на окружающую среду. При снижении антропогенной нагрузки фиксируется повышение корреляционной взаимосвязи между ферментативной активностью почв и физико-химическими показателями почвы и воды. Активность ферментов, в свою очередь, является определяющей за протекающие биохимические процессы в почве. На основе изучения активности комплекса почвенных ферментов делаются выводы о ферментативной активности почв как одного из показателей биологической активности и состояния почв, лежащего в основе ранней диагностики в системе почвенного мониторинга

CORRELATION DEPENDENCES OF HYDROCHEMICAL INDICATORS OF NATURAL WATER BODIES WITH LATIC AND LENTIC WATER SUPPLY TYPES

Katsnelson E.I., Koroleva O.V., Zakirova Yu.E., Sidorova L.Yu., Kovalenok E.V.

Abstract

The physico-chemical characteristics of the water of natural reservoirs and soils of coastal areas allow us to form ideas about the peculiarities of the functioning of this ecosystem and the degree of influence of anthropogenic factors on the environment. With a decrease in anthropogenic load, an increase in the correlation relationship between the enzymatic activity of soils and the physico-chemical parameters of soil and water is recorded. The activity of enzymes, in turn, is decisive for the ongoing biochemical processes in the soil. Based on the study of the activity of a complex of soil enzymes, conclusions are drawn about the enzymatic activity of soils as one of the indicators of biological activity and soil condition underlying the early diagnosis in the soil monitoring system.

Keywords: natural water bodies, ecosystems, enzymatic activity of soils, biological activity of soils.

Введение

Физико-химические характеристики воды природных водоемов и почв прибрежных районов позволяют сформировать представления об особенностях функционирования данной экосистемы и степени влияния антропогенных факторов на окружающую среду.

Ранее было выявлено взаимосвязи между количеством ионов тяжелых металлов в почве и ее ферментативной активности, определены химические характеристики воды из природных водоемов [1].

Для установления соотношений между полученными физико-химическими характеристиками и степени взаимосвязи между показателями целесообразным является проведение корреляционного анализа, позволяющего определить статистические взаимосвязь двух или более случайных величин. Коэффициент корреляции показывает степень связи показателей: изменение одной случайной величины ведёт к закономерному изменению другой случайной величины.

Цель работы - установить корреляционные взаимосвязи между физико-химическими показателями воды и почвы прибрежных зоны водоемов Витебской области, подверженных различной антропогенной нагрузке.

Материал и методы

Материалом исследования были почвы и вода, на которые оказывалась различная антропогенная нагрузка (таблица 1).

корреляционный гидрохимический природный водоем

Исследовались основные диагностические показатели состояния почвы и воды: концентрации подвижных форм химических элементов в почве (Cu²+, Fe³+, Zn²+); концентрации катионов (NH₄+, K+, Na+, Mg²+, Sr²+, Ca²+), определена карбонатная и общая жесткость воды и содержание сульфат-ионов (SO₄^2-), активность почвенных ферментов (каталазы, уреазы, протеазы).

Математическую обработку полученных результатов проводили методами непараметрической статистики с использованием пакета Statistica. Для проверки нормальности распределения данных использовали критерий Колмогорова-Смирнова, среднего абсолютного отклонения Дэвида-Хартли-Пирсона. Для проверки гипотез о наличии связей между показателями использовался корреляционный анализ по Спирмену.

В почвенных образцах исследуемых прибрежных территорий была определена активность ферментов, ответственных за наиболее важные биохимические процессы, протекающие в почве: каталазы, за счет которой осуществляется разложение перекиси водорода, уреазы, вызывающей гидролиз мочевины, и протеазы, образующей аминокислоты. Почвенно-энзиматические методы позволяют определять активность ферментов, находящихся преимущественно в иммобилизованном состоянии на поверхности почвенных коллоидов и частично в почвенном растворе. На основе изучения активности комплекса почвенных ферментов делаются выводы о ферментативной активности почв как одного из показателей биологической активности и состояния почв, лежащего в основе ранней диагностики в системе почвенного мониторинга.

Анализ воды и почвы проводился в течение 3 недель с момента отбора проб, в целях избежания изменения состава и ферментативной активности исследуемых проб.

Для определения в почвах ионов тяжелых металлов была проведена предварительная пробоподготовка. Почву помещали в чашки Петри и ставили в термостат при 40^оС на 24 часа. Затем ее измельчали в ступке и просеивали через сито, а из просеянной почвы готовили почвенную вытяжку. Для извлечения тяжелых металлов из почв использовали 1М раствор HCl. Соотношение между объемами почвы и раствора 1:10, время экстракции 1 час при периодическом взбалтывании [2].

Определение ионов цинка проводили при помощи комплексонометрического титрования на основании образования комплексов ионов металлов с аминополикарбоновыми кислотами [3]. Ионы медь определяли методом прямой фотометрии [4]. Определение железа (II) проводили спектрофотометрическим методом на основании образования сульфосалициловая кислота или ее натриевая соль с солями железа окрашенные комплексные соединения [5].

Определение содержания сульфат-ионов в воде проводили методом турбидиметрии [6]. Определение общей и карбонатной жесткости воды осуществляли методом комплексонометрического титрования [6].

Активность каталазы почвы определяли титрометрическим методом, по количеству неразложившейся перекиси [7]. Спектрофотометрическое определение активности протеазы проводили на основе учета количества аминокислот, образующихся при протеолизе белков [7]. Определения активности уреазы почвы проводится спектрофотометрическим методом, основанным на учете количества аммиака, образующегося при гидролизе карбамида [8].

Результаты и их обсуждение

Различное антропогенное влияние основано на характеристиках данного водоема по месторасположению и факторам, влияющим на экологические особенности: близость расположения к предприятиям, транспортным и железнодорожным магистралям, сельскохозяйственным фермам, использование в качестве зон отдыха населения. По этим характеристикам были отобраны 3 водоема: р. Витьба - высокая степень антропогенной нагрузки, оз. Малое - средная, оз. Будовесть - низкая.

Витьба - река в Витебском районе, левый приток реки Западная Двина. Длина - 33 км. Река берёт начало у деревни Поддубье в пределах Витебской возвышенности. Площадь водосбора - 275 км². Водосбор на северо-западных склонах Витебской возвышенности. В границе города река имеет протяжённость 4,8 км. В черте города на берегах и островах реки создана зона отдыха, в которую входит парк имени Фрунзе и зона отдыха на набережной реки Витьба. На правом берегу расположен Ботанический сад. Берега реки соединены автомобильными и пешеходными мостами. Река Витьба имеет выраженные признаки антропогенного воздействия. Наличие на её берегах зон отдыха усугубляет это воздействие. На берегах и в воде реки можно наблюдать много мусора. На дне реки обнаружен черный ил, что свидетельствует о большом количестве органических веществ в воде. Вода имеет желтоватый оттенок и легкий болотный запах, что является начальными признаками эвтрофикации водоёма.

Вследствие того, что р. Витьба находится в черте города и испытывает наибольшее неблагоприятное антропогенное влияние, это отражается в первую очередь на накоплении ионов тяжелых металлов в почве и воде и корреляционными зависимостями между ними (таблица 2).

Таблица 2. Корреляционные зависимости физико-химических характеристик воды и почвы р. Витьба Витебского района