Влияние антропогенных факторов на загрязнение почв

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

В настоящее время во многих регионах антропогенное загрязнение почв достигло такого уровня, что представляет серьезную опасность для человека. Как правило, практически любые техногенные явления и процессы, происходящие в пределах непосредственного воздействия промышленных производств, быстро отражаются на состоянии экосистем, в целом. В сложившейся к настоящему времени системе природопользования функции почв изменились: они превратились в приемники с загрязненного поверхностного стока с территорий городов и промышленных зон. Отсюда следует, что различные мероприятия, направленные на выявление, снижение, предотвращение и ликвидацию последствий техногенного загрязнения, должны осуществляться именно на локальном уровне.

Геохимические процессы, происходящие в почвах, играют важную роль в судьбе поллютантов, поскольку органическое вещество, контролируя их перераспределение в экосистеме между ее различными компонентами и, как правило, формирование устойчивых зон загрязнения. По мере удаления от источника загрязнения поведение загрязняющих веществ в существенной мере зависит уже от естественных условий их миграции и определяется факторами и явлениями, свойственными окружающей среде.

Поэтому целесообразно рассматривать особенности распределения химических элементов в структуре почвенного покрова, обусловленные характером источника загрязнения.

Совершенно очевидно, что активное освоение природных ресурсов без учета специфических почвообразующих процессов, протекающих в различных структурно-геоморфологических и природно-климатических условиях районов Восточной Сибири не возможно. Научно-обоснованный прогноз последствий техногенного воздействия требует новых подходов к комплексному анализу природной среды, использующих современные химико-аналитические и геоинформационные методы для определения геоэкологического потенциала природной среды и геоэкологической паспортизации природных объектов, для проведения комплексного геомониторинга природной среды Восточной Сибири.

Использование биологических параметров для оценки состояния нефтезагрязненных земель нами рассмотрена ферментативная активность каштановой почвы.

Ферменты в почве - продукт метаболизма почвенного биоценоза, но вопрос об участии различных компонентов в их накоплении мало изучен. Одни исследователи (Козлов, 1964; 1966; 1967; Красильников, 1958) считают, что основная роль в обогащении почвы ферментами принадлежит корневым выделениям растений, другие (Ершов, 1958) - почвенным животным, большинство же (Галстян, 1963; Пейве, 1961) отдают предпочтение микроорганизмам. Наличие в почве биологически активных соединений ферментов издавна привлекало внимание как отечественных, так и зарубежных ученых (Костычев, 1956; Козлов, 1960; 1962; 1964; 1966).

В почве ферменты находятся в поглощенном состоянии. Это препятствует их быстрому разложению и выносу, а также дает возможность участвовать в различных превращениях веществ.

Все почвенные энзимы биологического происхождения. В процессе жизнедеятельности микро - макронаселения почв, в результате обмена веществ во внешнюю среду с другими соединениями выделяется определенное количество биологически активных веществ - ферментов.

Ферментам придается большое значение в переводе почвенных соединений в доступную для растений форму. В.Ф. Курревич (1951) считает, что имеется объективная возможность оценить суммарную биологическую активность, в некоторой степени, плодородие почвы путем определения таких ферментов как инвертаза, каталаза, уреаза.

А.В. Барановская (1954) и др. указывают, что в пределах одной климатической дозы активность ферментов находиться в прямой зависимости от уровня плодородия почвы.

Многие авторы считают правомочным использовать активность ферментов как показатель биологического состояния почв при исследовании вопросов связанных с обработками (Галстян, 1959).

К настоящему времени сложилось представлении о том, что трансформация различного рода органических соединений в почве определяется характером естественного энзимологического комплекса почвы, т.к. ферменты оказывают воздействие на все биохимические процессы, происходящие в почве. Поэтому ферментная активность - один из важнейших показателей биологического состояния почв, наиболее полную характеристику биологической активности почвы дают окислительно-восстановительные ферменты и ферменты класса гидролаз.

Дегидрогеназы катализируют реакции дегидрогенирования органических веществ и выполняют роль промежуточных переносчиков водорода в процессе дыхания. Поэтому их активность может служить показателем общего микробного дыхания. Дегидрогеназы участвуют в процессе катаболизма всех типов питательных веществ. Реакции с их участием лежат в основе биологического окисления, тесно связанного с обеспечением клеток энергией. Активность дегидрогеназ зависит от многих факторов, в том числе от влажности почв, температуры, кислотности и содержания гумуса. (Ярцева, Морозова, 1968; Панкова, 1969).

Полученные нами в ходе инокуляции накопительной культуры микроорганизмов-деструкторов нефти на нефтезагрязненную каштановую дефлированную почву дегридрогеназной активности являются несколько заниженными. Это связано с определением дегридогеназы в воздушную - сухих образцах почвы. В данном случае таким изменениям было высушивание почвенных образцов. Тем не менее, в процессе инокуляции была выявлена четкая закономерность изменения дегидрогеназной активности во времени и в зависимости от разных нефтепродуктов.

Таблица 1. Изменение активности дегидрогеназы в дефлированной нефтезагрязненной каштановой почве при инокуляции накопительными культурами микроорганизмов

Каталазная активность.

Биологическая минерализация различных органических соединений белков, углеводов, жиров и ряда других компонентов, сопровождается накоплением перекиси, разложение которой осуществляется каталазой. Каталаза является индикатором степени окислительных процессов в почве.

Фермент выделяется почвенными микроорганизмами, обладает высокой устойчивостью, накапливается и длительное время сохраняется в почве, в силу чего активность этого фермента может рассматриваться как показатель функциональной активности почвенной микрофлоры (Щербакова, 1983) и может отражать плодородие почвы (Купревич, 1963; 1958; Козлов, 1968).

В отличие от дегидрогеназной активности каталазная активность в условиях лабораторного опыта характеризовалось большей динамичностью и аналогично изменению общей численности микроорганизмов в процессе инокуляции имела общую тенденцию уменьшения к концу эксперимента. Сравнительно высокая для данной почвы активность каталазы отмечена после шести дней инокуляции на варианте бензина и вариантах с керосином; бензином и маслом. При обработки почвы дизельным топливом активизировало каталазу, но меньше, чем при керосине; маслом; бензине. Минимальная активность каталазы была обнаружена на всех вариантах в конце опыта и соответствовала исходным показателям до инокуляции.

почвенный каталаза окислительный нефтезагрязненный

Таблица 2. Динамика активности каталазы в дефлированной нефтезагрязненной каштановой почве при инокуляции накопительными культурами микроорганизмов

Гидролитические ферменты.

Гидролазы широко распространены и играют важную роль в обогащение их подвижными и доступными для растений и микроорганизмов питательными веществами, разрушая высокомолекулярные органические соединения.

Из ферментов класса гидролаз изучалась динамика активности уреазы и протеазы.

Уреазная активность.

С действием уреазы связаны процессы гидролиза и превращение в доступную форму азота мочевины. Последняя в значительных количествах может образовываться в почвах в качестве промежуточных продуктов метаболизма азот органических соединений, особенно азотистых оснований нуклеиновых кислот, а также может поступать в почву в составе навоза и в качестве азотного удобрения. Действие уреазы строго специфично: она гидролизует только мочевину и вырабатывается группой уробактерий (Александрова, Шрумова, 1974). В почве наблюдается положительная корреляция активности уреазы с содержанием органического углерода и подвижного азота (Лукашин, 1965; Мамаков, 1969; Галстян, 1974). Активность дегидрогеназ зависит от многих факторов, в том числе от влажности почв, температуры, кислотности и содержания гумуса. (Ярцева, Морозова,1968; Панкова,1969). Нефтяные загрязнения вызывают нарушение биологического равновесия, тем самым отрицательно воздействуя на биоту. Важную роль в процессе самоощищения играет естественный углеводородокисляющий бактериоценоз осуществляющий деструкцию. Способность микроорганизмов к биодеградации при высоком загрязнении нефтепродуктами зависит от многих факторов: состава нефтепродуктов, их концентрации, способности адаптироваться к росту в различных экологических условиях.

Современные экологические условия вынуждают человечество искать недорогие и безопасные пути решения. Одно из таких решений - применение микроорганизмов. Микроорганизмы чутко реагируют на изменение экологических условий, и по количеству и активности определенных физиологических групп можно судить о качестве загрязнителей и скорости их утилизации.

Микроорганизмы-деструкторы предельных углеводородов являются индикаторными показателями экологической оценки в загрязнении эдафотопа агроценоза нефтепродуктами и при этом данные могут быть использованы в разработке технологических методов контроля за экологической ситуацией как объекта зонирования.

Литература

1. Авраменко И.Ф., Микробиология// М.: Колос, 1979. C. 150-176.

2. Аристовская, Т.В., Микробиологические аспекты плодородия //Почвоведение. М., 1988. Ж.9. С. 53-63.

3. Бабьева И.П., Зенова Г.И., Биология почв// Почвоведение. М., 1989.С 232-248.

4. Бобрышев Ф.И., Стародубцева Г.П., Попов В.Ф. Эффективные способы предпосевной обработки семян// Земледелие M., 2000.C. 120-243.

5. Возняковская, Ю.М., Микроорганизмы как стимуляторы роста и развития растений // MJL: Наука, 1962 С. 155-161.

6. Гришина Л.Г., Макаров М.И, Недбаева Н.П., Окунева Р.М. Изменение свойств почв в условиях промышленного загрязнения // Влияние атмосферного загрязнения на свойство почв. М., 1990. С.22-64.

7. Гузев В.С., Левин С.В. Техногенные изменения сообщества почвенных микроорганизмов. Перспективы развития почвенной биологии: Всерос. Конф.: Москва, 22 февраля 2001: Труды / Отв. Ред. Д.Г. Звягинцев. - М.: МАКС Прессе,2001. С.178-219.

8. Ежов Г.И., Руководство к практическим занятиям по сельскохозяйственной микробиологии//Высш. шк., М., 1974.С. 150-165.

9. Ежов Г.И. Руководство к практическим занятиям по сельскохозяйственной микробиологии// Высш. шк., M., 1981.C.139-147.

10. Микробиологические аспекты самоочищения и устойчивости почв /Ананьева Н.Д.; отв. Ред. Д.Г. Звягинцев. - М.: Наука, 2003. - 223с.

11. Мосина Л.В., Жариков Г.А. Биоиндикация и биотестирование в агроэкологии / под ред. В.А. Черникова, А.И. Чекереса. - С.: Колос С, 2004. - С.47-52.

12. Никитина З.И., Голодяев Г.П. Экология микроорганизмов и санация почв техногенных территорий. Владивосток: Дальнаука, 2003. - 179с.

Размещено на Allbest.ru