Деградация почв и загрязнение от различных источников

Из размолотой почвы отбирают пробу массой 3-5 г для тонкого измельчения.

При отборе пробы из коробки почву тщательно перемешивают на всю глубину коробки. Из пакетов почву высыпают на ровную поверхность, распределяют слоем не более 1 см.

Отбирают почву не менее чем из 5 мест.

Видимые невооруженным глазом неразложившиеся корни и растительные остатки удаляют. Отобранную пробу измельчают и пропускают через плетеное сито с размером ячеек 0,25 мм.

Оставшиеся на сите частицы почвы также измельчают и полностью пропускают через сито.

Для тонкого измельчения используют ступки и измельчительные устройства из фарфора, стали и других твердых материалов. Измельченную пробу тщательно перемешивают, распределяют тонким слоем на ровной поверхности и отбирают пробу для анализа не менее чем из пяти мест.

Аппаратура, материалы и реактивы

Для проведения анализа применяют: фотоэлектроколориметр; водяную баню на 50-100 пробирок; весы лабораторные 2-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 200г и 4-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 500г по ГОСТ 24104-88; весы торсионные; дозаторы с погрешностью дозирования не более 1%; бюретки вместимостью 25 и 100 см 2-го класса точности по ГОСТ 20292-74; грушу резиновую со стеклянной трубкой или устройство для барбатации; ступку фарфоровою с пестиком; палочки стеклянные длиной 30 см; посуду мерную лабораторную 2-го класса точности по ГОСТ 1770-74; колбы конические вместимостью 250 см³ по ГОСТ 25336--82; пробирки стеклянные термостойкие вместимостью 80 см³ по ГОСТ 25336-82; штативы для пробирок; стеклянные термостойкие вместимостью 80 см³ по ГОСТ 25336-82; штативы для пробирок бумагу фильтровальную по ГОСТ 12026-76; аммоний железа (II) сернокислый (соль Мора) по ГОСТ 4208-72 х.ч. или ч.д.а или железо (II) сернокислое 7-водное ч.д.а.; калия гидроокись по ГОСТ 24363-80, х.ч., ч.д.а., или ч.; калий двухромокислый по ГОСТ 4220-75, х.ч. или ч.д.а.; калий марганцовокислый, 0,1 н. стандарт-титр; натрий сернистокислый по ГОСТ 195-77, ч.д.а. или натрий сернистокислый, 7-водный по ТУ 6-09-53 ч.д.а. кислоту серную по ГОСТ 4204-77, х.ч. или ч.д.а. концентрированнуюи раствор молярной концентрации С (1/2 H₂SO₄ ) = 1 ммоль/дм³; воду дистиллированную по ГОСТ 670972.

Подготовка к анализу

Приготовление хромовой смеси:

40г тонко измельченного двухромовокислого калия, взвешенного с погрешностью не более 0,1 г, растворяют в дистиллированной воде, доводя объем до 1000 см³, тщательно перемешивают и переливают в колбу из термостойкого стекла вместимостью 3000 см³.

К полученному раствору осторожно приливают небольшими порциями по 100 см³, с интервалом в 10-15 мин, 1000 см³ H₂SO₄- Колбу с раствором накрывают стеклянной воронкой и оставляют до полного охлаждения. Колбу с раствором накрывают стеклянной воронкой и оставляют до полного охлаждения. Затем раствор переливают в склянку с притертой пробкой.

Раствор хранят неограниченно долго.

Приготовление раствора восстановителя:

Берем 40г соли Мора или 27,8г 7-водного сернокислого железа (II), взвешенного с погрешностью не более 0,1 г, растворяем в 700 см³ раствора серной кислоты молярной концентрации C(l/2 H₂SO₄) = 1 моль/дм³. Раствор фильтруем через двойной складчатый фильтр в мерную колбу, доводим объем до 1000 см³ дистиллированной воды и тщательно перемешиваем.

Концентрацию раствора проверяем каждые три дня по раствору марганцовокислого калия, приготовленному из стандарт-титра. Для титрования в три конические колбы наливаем из бюретки по 10 см³ раствора соли Мора или раствора 7-водного сернокислого железа (II), приливаем по 1 см³ концентрированной серной кислоты, 50 см³ дистиллированной воды и оттитровываем раствором марганцовокислого калия до слабо-розовой окраски, не исчезающей в течение 1 мин.

Для вычисления коэффициента поправки используем среднее арифметическое результатов трех титрований.

Приготовление щелочного раствора сернистокислого натрия 40г безводного сернистокислого натрия или 80г 7-водного сернистокислого натрия взвешивают с погрешностью не более 0,1 г, растворяют в 300 см³ дистиллированной воды. Полученные растворы смешивают.

Проведение анализа.

Окисление гумуса почвы.

Массу пробы почвы для анализа определяют из предполагаемого содержания гумуса в почве.

Масса пробы в почве составляет: с процентным содержанием гумуса более 7% - 50-100 мг с процентным содержанием гумуса 4-7% - 100-200 мг с процентным содержанием гумуса 2-4% - 250-350мг с процентным содержанием гумуса до 2% - 500-700 мг.

Пробы почвы, взвешенные с погрешностью не более 1 мг, помещают в пробирки, установленные в штативы. В пробирки с анализируемыми пробами и в 9 чистых пробирок для приготовления растворов сравнения приливают дозатором или из бюретки по 10 см³ хромовой смеси и помещают в них стеклянные палочки. Почву с хромовой смесью тщательно перемешивают. Затем штативы с пробирками помещают в кипящую водяную баню и выдерживают в ней в течение 1 часа с момента закипания воды. Уровень хромовой смеси в пробирках должен быть на 2-3 см ниже уровня воды в бане. Содержимое пробирок перемешивают стеклянными палочками через каждые 20 минут. По истечении 1 часа штативы с пробирками вынимают и погружают в водяную баню с холодной водой. После охлаждения в пробирки с пробами почвы прибавляют дозатором по 40 см³ дистиллированной воды, а в пробирки для приготовления растворов сравнения прибавляют раствор восстановителя и дистиллированную воду в объемах.

Затем из пробирок вынимают стеклянные палочки и тщательно перемешивают содержимое барбатацией воздуха, нагнетаемого резиновой грушей через стеклянную трубку. Растворы оставляют для оседания почвенных частиц и полного осветления.

Определение гумуса

Растворы сравнения и испытуемые растворы фотометрируют в кювете с толщиной просвечиваемого слоя 10-20 мм относительно раствора сравнения №1 при длине волны 590 нм, или используют оранжево-красный светофильтр с максимумом пропускания в области 560-600 нм. Раствор в кюветку ФЭКа переносят осторожно, не взмучивая, осадка на дне пробирки.

Обработка результатов

По результатам фотометрирования растворов сравнения строим градировочный график. По оси абсцисс отмечаем массу гумуса в мг, соответствующую объему восстановителя в растворах сравнения, а по оси ординат - соответствующие им показания прибора. Пользуясь градировочным графиком, по результатам анализа определяют массу гумуса в анализируемых пробах.

За результат анализа принимают значение единичного определения гумуса.

2.2 Приготовление водной вытяжки из почвы

Пробы почвы массой 30 г, взвешенные с погрешностью не более 001 г, помещают в емкости, установленные в десятипозиционные кассеты или в конические колбы. К пробам приливают по 150 см³ дистиллированной воды. Почву с водой перемешивают в течение 3 минут на взбалтывателе или с помощью мешалки в течение 3 минут и оставляют на 5 минут для отстаивания. Допускается пропорциональное изменение массы пробы почвы и объема дистиллированной воды при сохранении отношения 1/5 и при погрешности дозирования не более 2%

2.3 Турбидиметрическое определение иона сульфата

Сущность метода заключается в осаждении иона сульфата хлористым барием и турбидиметрическом определении его в виде сульфата бария. В качестве стабилизатора взвеси используют поливиниловый спирт или глицерин. Метод не применяется для анализа водных вытяжек, окрашенных органическим веществом.

Подготовка к анализу

Приготовление запасного осаждающего раствора с поливиниловым спиртом.

5г поливинилового спирта и 20г хлористого бария взвешивают с погрешностью не более 0,1 г и помещают в стакан из термостойкого стекла вместимостью 100 см³. Раствор хранят в склянке с притертой пробкой не более 3 месяцев. Приливают около 800 см³ дистиллированной воды, 60 см³ раствора соляной кислоты концентрации С=1 моль/дм³ и нагревают смесь при перемешивании до полного растворения реактивов.

После охлаждения раствор переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см³, доводят объем до метки дистиллированной водой, перемешивают и фильтруют. Раствор хранят в склянке с притертой пробкой не более 3 месяцев. В случае его помутнения, образования хлопьев, осадка раствор заменяют свежеприготовленным.

Приготовление рабочего осаждающего раствора с поливиниловым спиртом

В день проведения анализа запасной осаждающий раствор разбавляют дистиллированной водой в отношении 2:1.

Приготовление осаждающего раствора с глицерином

Взвешивают 20г хлорида бария с погрешностью не более 0,1 г и помещают в мерную колбу вместимостью 500 см³. Приливают около 300 см³ дистиллированной воды и 60 см³ соляной кислоты концентрации С=1 моль/дм³. После полного растворения хлорида бария объем раствора доводят до метки дистиллированной водой и перемешивают. Приготовленный раствор смешивают с глицерином в отношении 1:1. Раствор хранят не более 3 месяцев.

Приготовление растворов сравнения

В мерные колбы вместимостью 100 см³ помещают указанный в таблице 2.2. объем раствора. Объем растворов доводят до меток дистиллированной водой и тщательно перемешивают. Раствор хранят в склянках с притертой пробкой не более 1 месяца. Растворы сравнения используют для градуировки ФЭКа в день проведения анализа.

Отбираем дозатором или пипеткой по 1 см³ анализируемых вытяжек и растворов сравнения в пробирки. К пробам приливают дозатором или из бюретки по 10 см³ рабочего осаждающего раствора 1.2 или 1.3 и тщательно перемешиваем. Фотометрирование взвеси проводим не ранее чем через 10 минут после добавления осаждающего раствора, в кювете с толщиной просвечиваемого слоя 10 мм относительно раствора сравнения №1, при длине волны 520 нм или используя светофильтр с максимумом пропускания в области 500-540 нм. Перед помещением в кюветку ФЭКа содержимое пробирки необходимо взболтать. Взвесь оптически устойчива в течение 7 часов.

Допускается пропорциональное изменение объема пробы вытяжки, растворов сравнения и осаждающего раствора при погрешности дозирования не более 1%.

Обработка результатов

По результатам фотометрирования растворов сравнения строим градировочный график. По оси абсцисс откладываем концентрацию иона

сульфата в растворах сравнения в пересчете на миллимоли в 100 г почвы, а по оси ординат - соответствующие им показания ФЭКа.

Количество эквивалентов сульфата в анализируемой почве определяем непосредственно по градировочному графику. Если результат определения выходит за пределы градировочного графика, определение повторяем, предварительно разбавив вытяжку дистиллированной водой. Результат, найденный по графику, увеличиваем во столько раз, во сколько была разбавлена вытяжка.

За результат анализа принимают значение единичного определения иона сульфата.

Результат анализа выражают в миллимолях в 100 г почв с округлением до десятых долей и в процентах с округлением до сотых долей.

2.4 Определение иона хлорида аринтометрическим методом по Мору

Сущность метода заключается в титровании иона хлорида в водной вытяжке раствором азотнокислого серебра, образующим с ионом хлорида

труднорастворимое соединение. Для установления конечной точки титрования в раствор добавляют хромат калия, образующий с ионом серебра осадок, вызывающий переход окраски раствора от желтой к красно-бурой.

Метод не применяется для анализа темно-окрашенных вытяжек.

Приготовление раствора хлорида концентрации С=0,1 моль/дм^3.

7,456 г хлорида калия, прокаленного до постоянной массы при температуре 500°С, взвешенного с погрешностью не более 0,001г, помещаем в мерную колбу вместимостью 1000 см³ и растворяем в дистиллированной воде, доводя объем раствора до метки.

Приготовленный раствор тщательно перемешиваем. Раствор хранят в склянке с притертой пробкой не более 1 года.

В случае помутнения, образования хлопьев, осадка раствор заменяем свежеприготовленным.

Для приготовления раствора допускается использовать стандарт-титр хлорида калия или хлорида натрия.

Приготовление раствора хлорида концентрации С=0,01 моль/дм^3.

10 см³ раствора помещаем в мерную колбу вместимостью 1000 см³ и доводим объем до метки дистиллированной водой. Раствор готовим в день

применения.

Приготовление раствора азотнокислого серебра концентрации С = 0,02 моль/дм³.

3,4г азотнокислого серебра, взвешенного с погрешностью не более 0.1 г, помещаем в мерную колбу вместимостью 1000 см³ и растворяем в дистиллированной воде, доводя объем до метки. Точную концентрацию раствора проверяем титрованием. Для этого отбираем 10 см³ раствора хлорида концентрации С= 0,01 моль/дм³ в коническую колбу, добавляем 1 см³ раствора хромованного калия с процентным содержанием 10 % и титруют раствором азотнокислого серебра до перехода краски от желто-бурой к красно-бурой. Титрование проводят три раза и для расчета точной концентрации используют среднее арифметическое результатов трех титрований.

Раствор хранят в склянке оранжевого стекла с притертой пробкой. Концентрацию раствора проверяют титрованием не реже одного раза в неделю.

Пробу водной вытяжки объемом от 2 до 20 см³ отбираем дозатором или пипеткой в коническую колбу, доливаем дистиллированной воды до объема 20-30 см³, 1 см³ раствора хромовокислого калия с процентным содержанием W = 10% и титруем раствором азотнокислого серебра от перехода окраски от желтой к красно-бурой.

Объем пробы вытяжки устанавливаем по величине удельной электрической проводимости (А) или по величине плотного остатка (Б).

20 см³ - А= до 1,5м Сн/см^З, Б= 0,7 %

10 см³ -А- 1,5-3 мСн/см³, Б= 0,7-1,5%

За результат анализа принимаем значение единичного определения иона хлорида. Результат выражается в миллимолях в 100 г почвы или в процентах с округлением до трех значащих цифр. Допускаемое относительное отклонение: 21% - для количества эквивалентов иона хлорида до 2 ммоль в 100 г почвы, 7% - свыше 2 ммоль в 100 г почвы.

Методы учета зависят от характера и величины объекта, от его численности, почвенных условий и т. д. Численность объектов учета определяет в первую очередь размеры и количество проб, характер, объектов учета и их размеры -- метод анализа проб, подвижность животных -- способ взятия проб и т. д.

Закономерность отношений размеров и численности почвенных животных (более высокая численность мелких, чем крупных) дает возможность при учете мелких форм брать пробы меньшего объема, что позволяет применять к ним более тонкие и трудоемкие методы анализа без ущерба для статистической достоверности результатов.

При оценке численности почвенных животных, в большей (крупные объекты -- дождевые черви, личинки насекомых и др.) или меньшей степени способных к вертикальным миграциям в почве, необходимо пересчет данных учета переводить на единицу поверхности (1 м²). Поэтому либо проводят взятие пробы на глубину встречаемости объектов учета (крупные формы), либо берут пробы из разных горизонтов, заселенных данной группой объектов (по профилю почвенного разреза) и проводят потом пересчет на 1 м² с учетом заселенности отдельных горизонтов почвы (при учете простейших, нематод, микроартропод и пр.).

Определение активности разных групп животных также проводят с учетом их размерной и биологической специфики.

2.5 Метод раскопок и ручной разборки проб почвы

Наиболее универсален, технически прост и применим при работах на почвах с разным механическим составом и разной степени окультуренности метод послойной выкопки и разборки проб почвы.

При раскопках во влажное время года и во влажных районах оптимальным размером пробы следует признать принятый у нас в практике почвенно-зоологических исследований [3] и применяемый при работах на службе учета вредных насекомых размер пробы 0,25 м² (50 см х50 см).

В связи с тем, что метод ручной разборки почвенных проб очень трудоемок, важное значение имеет вопрос о минимальном количестве проб, позволяющем, во-первых, полностью выявить видовой состав беспозвоночных исследуемой территории, во-вторых, получить репрезентативные данные по частоте их встречаемости, в-третьих, определить уровни численности отдельных видов. Там, где позволяет глубина почвенного профиля и механический состав почвы, рекомендуется брать пробы площадью в 1/16м² (25 см х 25 см). При этом можно увеличить число проб с одного участка в 2 - 3 раза. Однако предварительно необходимо убедиться, что численность крупных животных (дождевые черви, личинки насекомых) в одной пробе значительно больше 1. Если при малой площади пробы в серии из одного участка в значительном количестве повторностей представители того или иного вида отсутствуют или встречаются единично, это может привести к искажению результатов определения численности животных. [4]

В аридных районах в сухие периоды года размеры отдельной пробы приходится увеличивать до 1 м (100 см х 100 см), а иногда и до 2 м (100 см х 200 см), так как в таких условиях беспозвоночные уходят на значительную глубину, а вырыть яму с отвесными стенками при малой площади пробы невозможно.

Поскольку численность вертикально мигрирующих крупных почвенных беспозвоночных в конечном итоге рассчитывается на единицу поверхности (на 1 м²), а при раскопках определяется число беспозвоночных во всем столбе выкапываемой пробы, пробу приходится брать до нижнего предела встречаемости почвенных животных. При достаточно высокой влажности в весеннее время бывает возможным ограничиться слоем глубиной до 30-50 см, но в сухих местностях и, особенно на легких почвах приходится брать более глубокие пробы (100 см и более).

Процесс взятия пробы проходит следующим образом. Вначале отмечаем площадь пробы, забивая по углам отмеренного квадрата колышки, натягиваем между ними бечевку. Затем от границ отмеренной площадки отгребаем в разные стороны опад или подстилку (если пробу берут в лесу) или сухую сыпучую землю поверхностного слоя (на парах). Рядом с пробой с одной или с двух сторон раскладывают клеенку, лист пластика, мешковину или другую плотную материю, на которую потом и помещают выбираемую из пробы почву. Сперва с площади пробы на клеенку снимают руками опад и другие растительные остатки, которые тщательно вручную перебирают, учитывая и собирая всех найденных при этом животных, а траву выщипывают, что облегчает дальнейшую разборку почвы из верхнего слоя почвы.

Обитатели верхнего слоя рыхлой подстилки, поверхности почвы, укрывающиеся от солнца в щелях и полостях, под камнями и опадом (герпетобионты, эпигейные формы), -- в большинстве своем активно передвигающиеся животные. Это -- пауки, имаго и частично личинки многих жуков (жужелиц, стафилинид, мертвоедов и т. д.). Почти все методы учета таких форм относительны, пригодны скорее для сравнительного изучения их динамической плотности, а не реального определения плотности популяции. Наиболее близки к абсолютному учету разборка субстрата (подстилки, мха) вручную или с помощью различных типов почвенных сит. Однако экстраполяция таких данных на площадь не всегда возможна, поскольку эти быстро передвигающиеся формы склонны концентрироваться в определенных, более благоприятных (в смысле кормности, микроклимата и других факторов, часто неизвестных исследователю) местах -- под различными укрытиями, в гниющих растительных остатках, в речных наносах и т. д., причем многие летающие формы могут преодолевать в периоды максимумов активности значительные расстояния, прилетая из-за пределов учетной площади. [15]

Оптимальный размер пробных площадей для напочвенных беспозвоночных 0,25 м². Меньшие площадки содержат мало крупных форм, а разборка больших площадок слишком трудоемка. После удаления разобранных растительных остатков приступают к выкапыванию почвы с площади пробы лопатой. Выбрасываемые на разложенную рядом с пробой клеенку (или другую подстилку) небольшие порции земли тщательно перебираем руками, причем более крупные комья приходится разбивать, а сплетения корешков и дерновину -- разрывать. Всю землю из разбираемого слоя порцию за порцией перетираем на весу между ладонями, тщательно следя за всей осыпающейся на клеенку землей и собирая падающих и легко при этом обнаруживаемых животных. Можно рассеивать над клеенкой горсти почвы, свободно лежащей на обращенной кверху ладони, или, распределив почву по поверхности клеенки тонким слоем, разгребать ее пинцетом. [5]

Животных собирают отдельно из каждой пробы и слоя. Беспозвоночных для специальной сложной фиксации (дождевые черви, моллюски) или для оптов помещают в матерчатые мешочки или баночки с небольшим количеством взятой из пробы почвы. Хищники должны быть размещены поодиночке. Всех найденных при раскопках животных (в том числе и раздавленных, непригодных для фиксации, или убежавших) тут же записывают в дневник с той точностью определения, которая доступна на месте, или под условными наименованиями. В дневнике дается подробная характеристика участка и места взятия пробы. В мешочки с червями, в баночки и пробирки кладут временную этикетку с номером пробы (и слоя). Если раскопки проводят послойно (что предпочтительнее), в этикетках числителем обозначают номер пробы, знаменателем -- номер или глубину слоя, например № 4/(10 -- 20), с соответствующей записью в дневнике. Фиксацию живых объектов и консервацию собранного материала проводят в конце рабочего дня в камеральных условиях, о чем сказано ниже.

Для учета крупных почвенных беспозвоночных наиболее благоприятна такая влажность почвы, при которой горсть почвы, зажатая в кулак, образует ком, сохраняющий свою форму при разжатии руки, но легко рассыпающийся от легкого удара, а почва не пристает к руке. При такой влажности поверхностного слоя почвы беспозвоночные держатся у поверхности, а почва при разборке легко перебирается и просеивается. [14]

При полевых исследованиях почвенных беспозвоночных важно знать не только их численность, но и распределение в почве по глубине. Это важно для сопоставления этих данных с распределением данных с распределением корневых систем, и расположением генетических горизонтов почвы, для выявления тех глубин, на которых держатся те или иные виды и т. д.

Поэтому, в разные сезоны вегетационного периода, целесообразно проводить послойные раскопки, позволяющие выявить глубину нахождения основных представителей почвенной фауны и их вертикальные миграции. Удобнее всего при взятии проб анализировать почву по слоям, глубиной 10 см каждый. После взятия пробы на глубину до прекращения встречаемости беспозвоночных следует провести замеры генетических горизонтов почвы и сделать краткое описание разреза: если попутно не берут проб на влажность, необходимо глазомерно определить влажность каждого слоя почвы.

При этом следует иметь в виду, что иногда после перерыва в 10 - 20 см снова встречаются почвенные обитатели. Глубже других уходят обычно дождевые черви и геофилиды. Остальные пробы достаточно брать на 10 см глубже встречаемости, выявленной при взятии первой пробы. Пробы площадью 50 см х 50 см лучше всего брать вчетвером. Один выкапывает землю, двое ее перебирают, один собирает и записывает встреченных животных. Для взятия проб площадью 25 см х 25 см на плотных почвах можно пользоваться лопатой, при работе на сыпучих почвах -- лучше металлической квадратной рамкой с длиной одной стороны 25 см, которую забивают в почву до глубины 10 см деревянным молотком.

3. Результаты исследования

3.1 Изучение уровня загрязнения атмосферы и почв в районе работ

Уровень загрязнения атмосферы исследовался по статистическим данным отдела экологического мониторинга Костанайского областного территориального управления охраны окружающей среды. Рассматривались показатели с 2006 по 2008 год. Установлено, что за данный период возросло общее количество выбросов в атмосферу от предприятий (с 109,36 тыс. т по 126, 06 тыс т. по Костанайской области), тогда как выбросы от автотранспорта с каждым годом снижаются (с 163,2 тыс. т. до 148,534 тыс. т. по Костанайской области, с 47,12 до 44, 144 тыс. т. по Костанаю).

Тем не менее, в большей степени выбросы в атмосферу, как по области, так и по городу Костанаю происходят от передвижных источников. В 2006 г. выбросы от передвижных источников составляли 163,2 тыс. т., выбросы от стационарных источников - 109,36 тыс. т.; в 2007 г. - 152,422 тыс. т. от автотранспорта и 113,531 тыс. т. от предприятий; в 2008 г. - 148,534 тыс. т. от автотранспорта и 126,06 тыс. т. от предприятий. (Костанайская область).

В городе Костанае в 2006 г. выбросы от автотранспорта составляли 47,12 тыс. т., выбросы от предприятий - 29,41 тыс. т.; в 2007 г. - 46,281 тыс. т. и 32,651 тыс. т.; в 2002 г. - 44,144 тыс. т. и 33,25 тыс. т. В среднем за год в 2006 - 2008гг. выбросы в атмосферу от автотранспорта составляли 154, 719 тыс. т, тогда как выбросы от предприятий -- 116,317 тыс. т. по Костанайской области; в г.Костанае соответственно 45, 85 и 31,77 тыс. т. (Таблица 8).

Основными загрязнителями, содержащимися в выхлопных газах автотранспорта, являются: углекислый газ (836 кг/год), углеводороды (123 кг/год), альдегиды (10 кг/год), бенз(а)пирен (0,05 кг/год), оксиды азота (12,14 кг/год диоксид серы (0,03 кг/год), сажа (0,02 кг/год), соединения свинца (0,17 кг/год).

3.2 Уровень загрязнения почвы

Был проведен химический анализ почвы, взятой со следующих участков:

Участок 1. Степной участок (контроль). П. Затобольск.

Участок целинной степи, расположенный в 50 метрах от автомагистрали с ненарушенным почвенно-растительным покровом. Разнотравно-злаковая растительность.

Участок 2. Придорожная 1-метровая полоса. П. Затобольск. 1-метровый пояс, прилегающий непосредственно к автодорожному асфальтовому полотну. Деградированный растительный покров, редко корни трав и угнетенные растения полыни.

Участок 3. Залежь более 10 лет.

Участок 4. Огород с постоянным внесением органических удобрений. Анализ проводился в лаборатории экологического мониторинга и аналитического контроля Костанайского областного территориального управления охраны окружающей среды. Определялись следующие показатели: гумус, рН, бикарбонаты, сульфаты, хлориды, ионы кальция, ионы магния.

3.3 Характеристика комплексов беспозвоночных (мезофауны) в условиях урбанизированной среды

Исследования проводились на четырех участках:

Участок 1. Огород с постоянным внесением органических удобрений. Участок 2. Степной участок (контроль). П. Затобольск. Участок целинной степи, расположенный в 50 метрах от автомагистрали с ненарушенным почвенно-растительным покровом. Разнотравно-злаковая растительность. Участок 3. Залежь более 10 лет.

Участок 4. Придорожная 1-метровая полоса. П. Затобольск. 1-метровый прилегающий непосредственно к автодорожному асфальтовому полотну. Деградированный растительный покров, редко корни трав и угнетенные растения полыни.

На каждом участке почвенные беспозвоночные отбирались с 12 площадок размером 50 х 50 см, глубиной 30 см методом ручной разборки почвы. Показано, что наибольшее число беспозвоночных отмечено на огородном участке, где основу фауны составляют дождевые черви.

В составе населения почвенных беспозвоночных площадки с антропогенным воздействием (огород) зарегистрированы представители 10 систематических групп, в том числе наиболее распространенными являются жесткокрылые (20,1%), дождевые черви (55,1%). Доминантами являются дождевые черви (58,8%), жужелицы (9,4%). Субдоминантами являются геофилиды (4,6%), а редкими или единичными видами все остальные.

Среди паукообразных преобладают пауки. Их численность составляет 2,4 экз./м²., встречаемость пауков на данной площадке составляет 41,7 %. Среди жесткокрылых преобладают жуки жужелицы 10,4 экз./м² и щелкуны 3,6 экз./м²., встречаемость составляет жужелицы -66,7%, щелкуны-50%. Самой многочисленной группой являются дождевые черви. Их численность составляет 72 экз./м².

Среди паукообразных преобладают пауки. Их численность составляет 2,4 экз./м²., встречаемость пауков на данной площадке составляет 41,7%. Среди жесткокрылых преобладают жуки жужелицы 10,4 экз./м² и щелкуны 3,6 экз./м²., встречаемость составляет жужелицы -66,7%, щелкуны-50%. Самой многочисленной группой являются дождевые черви. Их численность составляет 72 экз./м².

Средняя численность беспозвоночных на пробу составляет 30,6 экз./0,25м² ± 3,6 экз.

На контрольном участке (степь) преобладают представители жесткокрылых (64,8%) и паукообразные (22,5%).

Жесткокрылые - самая многочисленная группа. Доминантами являются жужелицы, составляющие 31% от всех собранных беспозвоночных, численность жужелиц на пробу составляет 7,2 экз./м².

Среди паукообразных доминантами являются пауки, составляющие 21,1% от всех беспозвоночных, численность пауков -- 5,2 экз./м².

Субдоминантами являются представители жесткокрылых - щелкуны (17% или 4 экз./м²). Средняя численность беспозвоночных на пробу составляет 5,9 экз./0,25 м²± 0,95 экз.

Среди паукообразных преобладают пауки. Их численность составляет 2,4 экз./м²., встречаемость пауков на данной площадке составляет 41,7 %. Среди жесткокрылых преобладают жуки жужелицы 10,4 экз./м² и щелкуны 3,6 экз./м²., встречаемость составляет жужелицы -66,7%, щелкуны-50%. Самой многочисленной группой являются дождевые черви. Их численность составляет 72 экз./м².

Среди почвенной мезофауны площадки 3 (залежь более 10 лет) наиболее распространены паукообразные, среди которых преобладают пауки (23,5%), и жесткокрылые, среди которых преобладают жужелицы (11,8%) и щелкуны (11,8%).

Самая многочисленная группа, зарегистрированная на этом участке -- паукообразные.

Доминантами являются пауки, численность на пробу составляет 4 экз./м². Субдоминантами являются жужелицы (2 экз./м²) и щелкуны (2 экз./м²). Средняя численность на пробу - 4,25 экз./0,25 м² ± 0,1 экз.

Доминантами являются стафилины (23,5%); субдоминанты - пауки (17,6%) и жужелицы (17,6%). Их численность составляет: стафилины - 1,32 экз./м², пауки - 1 экз./м², жужелицы - 1 экз/м². Средняя численность на пробу - 1,42 экз/0,25 м ² ± 0,1 экз.

Наиболее низкое видовое разнообразие и численность почвенных беспозвоночных отмечена на участке, прилегающем к автодорожному полотну. Здесь зарегистрированы представители 4 систематических групп. Больше других распространены жесткокрылые. Доминантами являются стафилины (23,5%); субдоминанты - пауки (17,6%) и жужелицы (17,6%). Их численность составляет: стафилины - 1,32 экз./м², пауки - 1 экз./м², жужелицы - 1 экз/м². Средняя численность на пробу - 1,42 экз/0,25 м ² ± 0,1 экз.

В активной зоне автотранспортного загрязнения значительно подавляется фауна почвенных беспозвоночных. В составе фауны на загрязненных участках численность снизилась по сравнению с контрольным участком в 2,31 раза.

Резко снизилось видовое разнообразие. Почвенная мезофауна на участках, прилегающих к автодорожному полотну, представлена паукообразными (пауки), жесткокрылыми (жужелицы и стафилины) и полужесткокрылыми (клопы).

На контрольном участке зарегистрированы представители десяти групп беспозвоночных, в том числе среди паукообразных - пауки и сенокосцы, из жесткокрылых -- жужелицы, щелкуны, пластинчатоусые, чернотелки, долгоносики, а также встречаются представители чешуекрылых, полужесткокрылые, двукрылые.

Заключение

Таким образом, приняв за основу классификацию (Гиляров, 1941) с терминологическими улучшениями Раппорта и Чапека применительно к простейшим (Rapoport, Tschapek, 1967), в составе населения почвенных беспозвоночных площадки с антропогенным воздействием (огород) зарегистрированы представители 10 систематических групп, в том числе наиболее распространенными являются жесткокрылые (20,1%), дождевые черви (55,1%). Доминантами во всех площадках являются пауки и дождевые черви (58,8%), а затем жужелицы (9,4%). Субдоминантами являются геофилиды (4,6%), а редкими или единичными видами все остальные прочие, встречающиеся редко в таких почвах.

Роль почвенной фауны в природных экосистемах. Деятельность почвенной фауны может оказывать значительное влияние на минерализацию растительных остатков и опада, поступающих в экосистемы почвы.

Процессы с участием почвенных животных включают:

1.Физическое перемешивание органического вещества в почвенном профиле (в том числе сбор органических остатков муравьями).

2. Инокуляция в растительную подстилку популяций редуцентов.

3. Изменение физических свойств почвы в сторону более благоприятных для разложения органических соединений.

4. Физическая дезинтеграция органического вещества, как это происходит при переработке его колониями муравьев.

5. Прямой метаболизм органических компонентов.

6. Стимулирование популяций редуцентов посредством взаимодействий, которые усиливают или ослабляют их активность на различных трофических уровнях.

Во всех этих процессах принимают участие муравьи и дождевые черви. Поселение муравьев может способствовать локальному увеличению природного уровня органического вещества в почве и увеличению ее плодородия. Перемешивание почвы муравьями-жнецами ведет к увеличению содержания гуминовых кислот и фульвокислот в муравейниках и увеличению плодородия материала муравейников. На тех участках, где располагались муравейники, наблюдалось усиление роста пастбищных трав. Дождевые черви делают длинные ходы и полости в поверхностном слое почвы. Помимо того, что эти ходы и полости воздействуют на структуру почвы и движение воды, в процессе питания червей изменяется структура частиц почвы. Степень активности и роста дождевых червей в данной почве варьирует в зависимости от содержания в ней органического вещества.

Вклад почвенных беспозвоночных в разложение поверхности подстилки обычно определяется количественно путем измерения разложения проб подстилки, помещенных в мешочки. При этом применяют химические ингибиторы активности животных либо сопоставляют пробы с животными и без них. По данным, за счет активности почвенной фауны возрастает не только скорость разложения почвенной подстилки, но и концентрация питательных веществ в разлагающейся подстилке.

Животные почвы и подстилки могут ускорять разложение подстилки, либо прямо переваривая ее компоненты, либо косвенно, питаясь популяциями тех организмов, которые ограничивают активность редуцентов. Многие почвенные беспозвоночные, включая представителей беспозвоночных изопод, двупарноногих, слизня, улитку и дождевого червя, разлагают продукты разложения и предшественники лигнина, до углекислого газа. Дальнейшие химические преобразования растительных веществ с участием животных или их выделений связаны с синтезом гуминовых веществ при участии пероксидаз, синтезируемых беспозвоночными. Эти ферменты играют роль в полимеризации ароматических веществ при образовании гумуса.

Выводы

1. Почвенная фауна играет большую роль в функционировании природных экосистем. Она осуществляет физическое перемешивание органического вещества, инокуляцию в растительную подстилку популяций редуцентов, изменение физических свойств почвы в сторону более благоприятных для разложения органических соединений, физическую дезинтеграцию органического вещества, метаболизм органических компонентов и стимулирование популяций редуцентов.

2. Основными типами деградации почв являются эрозия (ветровая и водная), дегумификация, вторичное засоление и заболачивание, отчуждение земель и загрязнение.

3. Наиболее существенными загрязнителями почв являются пестициды и другие ядохимикаты, минеральные удобрения, отходы и отбросы производства, газо-дымовые выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, нефть и нефтепродукты.

4. В среднем за 2006 -- 2008 гг. выбросы в атмосферу от автотранспорта по Костанайской области составили 254, 819 тыс. т.

5. Автотранспортное загрязнение включает выбросы более 200 наименований, в том числе активные и токсичные вещества. Основными загрязнителями, содержащимися в выхлопных газах автотранспорта, являются: углекислый газ (836 кг/год), углеводороды (123 кг/год), альдегиды (10 кг/год), бенз(а)пирен (0,05 кг/год), оксиды азота (12,14 кг/год), диоксид серы (0,03 кг/год), сажа (0,02 кг/год), соединения свинца (0,17 кг/год). Всего на единицу автотранспорта приходится 981, 41 кг/год указанных загрязняющих веществ.

6. По результатам химического анализа почвенных образцов установлено, что наименьшее количество гумуса отмечено на участке придорожной полосы (в 2 раза меньше, чем на контрольном участке), наибольшее -- под огородными культурами. На целинном участке отмечено наименьшее количество кальция, тогда как количество сульфатов, хлоридов и магния на всех участках отличалось незначительно.

7. Показано, что в активной зоне автотранспортного загрязнения значительно подавляется фауна почвенных беспозвоночных. В составе фауны на загрязненных участках численность снизилась по сравнению с контрольным участком в 2,31 раза. Резко снизилось видовое разнообразие.

8. Почвенная мезофауна на участках, прилегающих к автодорожному полотну, представлена паукообразными (пауки), жесткокрылыми (жужелицы и стафилины) и полужесткокрылыми (клопы).

На контрольном участке зарегистрированы представители десяти групп беспозвоночных, в том числе среди паукообразных - пауки и сенокосцы, из жесткокрылых -- жужелицы, щелкуны, пластинчатоусые, чернотелки, долгоносики, а также встречаются представители чешуекрылых, полужесткокрылые, двукрылые.

Большинство этих групп отмечены и на залежном участке, и на участке с внесением органических удобрений. Видовой состав участка червей, не встреченных на других участках внесением органических удобрений отличается доминированием дождевых

9. Необходимо введение в систему мониторинга наблюдений за активными загрязнителями от автотранспорта, так как работы в этом направлении на территории области не проводятся.

экологический почва мезофауна турбидиметрический

Список использованных источников

1. Гвоздецкий Н.А., Николаев В.А. Физико-географическое районирование Казахстана. - М.: Мысль, 1971.215 с.

2. Евстифеев Ю.Г. Почвы Кустанайской области. -- Алма-ата: Наука, 1966. 415с.

3. Гиляров М.С. Методы количественного учета почвенной фауны. // Почвоведение, 1941. №4. С. 48-77.

4. Вызова Ю.Б., Гиляров М.С, Дунгер В. и др. Количественные методы в почвенной зоологии. - М.: Наука, 1987. 264с.

5. Головянко 3.С. Определение наиболее обыкновенных личинок пластинчатоусых жуков. М.: Л.: Изд-во АН СССР, 1936. 38с.

6. Арустамов Э.А., под ред. Природопользование: учебник. - М: Изд дом «Дашков и Ко», 2000 - 284с.

7. Гиляров М.С. Соотношение размеров и численности почвенных беспозвоночных. //Докл. АН СССР. 1944. Т: 43. С. 283-285.

8. Гиляров М.С. Учет крупных беспозвоночных (мезофауны) // Методы почвенно-зоологических исследований. М.: Наука, 1975. С. 12-29.

9. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология: - Ростов на Дону: изд-во «Феникс», 2001 - 576с.

10. Ю. Хефлинг. Тревога в 2000 году. - М. Мысль, 1990. 228с.

11. Поповченко Р.М. Автомобильный транспорт и окружающая среда. --Караганда: КГУ, 1986. С. 6-9.

12. Голубев И.Р., Новиков Ю.В. Окружающая среда и ее охрана. - М: Просвещение, 1985. С. 28-35.

13. Варшавский И.Л., Малов Р.В. Как обезвредить отработавшие газы автомобиля. - М.: Транспорт, 1968. С. 71-81.

14.Тейт Р. Органическое вещество почвы: Биологические и экологические аспекты: Пер. с англ. - М.: Мир, 1991. -- 400 с, ил.

15. Душенков В.М., Макаров К.В. Летняя полевая практика по зоологии беспозвоночных. М.: Академия, 2000. - 254с.

16. Определитель обитающих в почве личинок насекомых. - М., 1964.

Мамаев Б.М. Определитель насекомых по личинкам. - М., 1972.

17. Почвенные беспозвоночные Московской области. - М., 1982.

18. Хван Т.А., Хван П.А. Безопасность жизнедеятельности. Ростов - на Дону. -Феникс. 2002.

19. Никифорорва Е.М. Загрязнение природной среды свинцом от выхлопных газов автотранспорта. // Вестник МГУ,1975, № 3, С. 28-36.

20. Прохоров Б.Б. Жизненная среда горожан // Природа, 1993, №3, С.43-49.

21. Горшков В.Г. Пределы устойчивости окружающей среды // ДАН СССР, 1988, т.301, №4, С. 78-94.

22. Водный кодекс РК от 31.03.1993.

23. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. Москва: Просвещение, 1992. С. 7-18.

24. Ливчак И.Ф., Воронов Ю.В. Охрана окружающей среды. Москва: Стройиздат, 1988.с. 12-13

25.Глушкова М.В., Никитина А.М. Охрана природы. - Москва: Атмосфера,1984. С. 215-219.

26. Голубев И.Р., Новиков Ю.В. Окружающая среда и ее охрана. Москва: Просвещение, 1985.с.15

27. Дюсенбеков З.Д. Рациональное использование земельных ресурсов - главное условие возрождения села. // Земельные ресурсы Казахстана. Алматы -2 - 26 с.

28. Евстифеев Ю.Г. Почвы Казахской ССР. Алма-Ата. 1966.,- №6 - 25-30 с.

29. Брагин Е.А, Брагина Т.М. Важнейшие водно-болотные угодья северного Казахстана. // Русский Университет. - М., 2002. --156 с.

30. Волцит О.В., Черняховский М.Е. Природа России: жизнь животных. Беспозвоночные. - М., 1999г.

Размещено на Allbest.ru

...