Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Биодиагностика устойчивости почв Черноморского побережья Краснодарского края к загрязнению нефтью и тяжелыми металлами. Монография

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

06.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

1 / 131 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 > Следующая >>>

Южный федеральный университет

Академия биологии и биотехнологии им. Д.И. Ивановского

А.А. Кузина, С.И. Колесников, К.Ш. Казеев

БИОДИАГНОСТИКА УСТОЙЧИВОСТИ ПОЧВ

ЧЕРНОМОРСКОГО ПОБЕРЕЖЬЯ КРАСНОДАРСКОГО

КРАЯ К ЗАГРЯЗНЕНИЮ НЕФТЬЮ

И ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ

Монография

Ростов-на-Дону

2015

УДК 57.04; 631.4; 504 ББК 40.3 К89

Рецензенты:

доктор биологических наук, профессор Т.М. Минкина;

кандидат биологических наук, доцент М.Г. Жаркова

Кузина А.А., Колесников С.И., Казеев К.Ш..

К89 Биодиагностика устойчивости почв Черноморского побережья

Краснодарского края к загрязнению нефтью и тяжелыми металлами : монография / А.А. Кузина, С.И. Колесников,

К.Ш. Казеев ; Южный федеральный университет. – Ростов-на-Дону : Издательство Южного федерального университета, 2015. – 125 с.

ISBN 978-5-9275-1880-7



В работе представлены результаты исследования влияния загрязне-

ния тяжелыми металлами и нефтьюна основные почвы Черноморского побережья Краснодарского края. Установлены закономерности изменения биологических свойств почв под воздействием химического загрязнения. Проведена сравнительная оценка устойчивости к загрязнению тяжелыми металлами и нефтью чернозема южного, коричневой типичной, коричневой выщелоченной, коричневой карбонатной, бурой лесной кислой, бурой

лесной оподзоленной, дерново-карбонатной типичной, дерново-карбонатной выщелоченной, желтозема. Предложены количественные ориентиры для разработки региональных нормативов предельно допустимого содержания нефти, хрома, свинца, меди и никеля в основных почвах Причерноморья. Табл. 19, рис. 71, библ. 156.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (6.345.2014/К).

Публикуется в авторской редакции

ISBN 978-5-9275-1880-7 УДК57.04; 631.4; 504

ББК40.3

Кузина А.А., Колесников С.И., Казеев К.Ш., 2015

 Южный федеральный университет, 2015

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ........................................................................................................... 5

ГЛАВА 1. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ

ХИМИЧЕСКИМИ ВЕЩЕСТВАМИ ...................................................... 7

1.1. Общая характеристика тяжелых металлов ................................................. 7

1.2. Экологическое воздействие тяжелых металлов на свойства почвы и

живые организмы ................................................................................... 12

1.3. Общая характеристика нефти как загрязнителя ....................................... 17

1.4. Экологическое воздействие нефти на свойства почвы и живые

организмы ................................................................................................ 19

ГЛАВА 2. ПОЧВЫ ЧЕРНОМОРСКОГО ПОБЕРЕЖЬЯ КРАСНОДАСКОГО

КРАЯ ........................................................................................................ 21

2.1. Общая характеристика ................................................................................ 21

2.2. Черноземы южные ....................................................................................... 26

2.3. Коричневые почвы ...................................................................................... 28

2.4. Бурые лесные почвы .................................................................................... 30

2.5. Дерново-карбонатные почвы ..................................................................... 33

2.6. Желтоземы .................................................................................................... 35

ГЛАВА 3. МЕТОДЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ ............................ 38

3.1. Методика проведения модельных исследований ..................................... 38

3.2. Лабораторно-аналитические методы определения свойств почв .......... 40

3.3. Статистическая обработка результатов .................................................... 42

ГЛАВА 4. ИЗМЕНЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВ

ЧЕРНОМОРСКОГО ПОБЕРЕЖЬЯ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ

ПРИ ХИМИЧЕСКОМ ЗАГРЯЗНЕНИИ ............................................... 43

4.1. Влияние химического загрязнения на биологические свойства

чернозема южного .................................................................................. 43

4.2. Влияние химического загрязнения на биологические свойства

коричневой типичной почвы ................................................................ 48

4.3. Влияние химического загрязнения на биологические свойства

коричневой выщелоченной почвы ....................................................... 54

4.4. Влияние химического загрязнения на биологические свойства

коричневой карбонатной почвы ........................................................... 59

4.5. Влияние химического загрязнения на биологические свойства бурой

лесной кислой почвы ............................................................................. 64

4.6. Влияние химического загрязнения на биологические свойства бурой

лесной кислой оподзоленной почвы .................................................... 69

4.7. Влияние химического загрязнения на биологические свойства дерново-

карбонатной типичной почвы .............................................................. 74

4.8. Влияние химического загрязнения на биологические свойства дерново-

карбонатной выщелоченной почвы ..................................................... 79

4.9. Влияние химического загрязнения на биологические свойства

желтозема ............................................................................................... 84

4.10. Изменение интегрального показателя биологического состояния почв

черноморского побережья краснодарского края под влиянием

химического загрязнения ...................................................................... 89

4.11. Сравнительная оценка устойчивости почв черноморского побережья

краснодарского края к загрязнению тяжелыми металлами и нефтью

................................................................................................................. 97

4.12. Нормирование содержания тяжелых металлов и нефти в почвах

черноморского побережья краснодарского края .............................. 103

ВЫВОДЫ .......................................................................................................... 106

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ............................................................................... 107

ВВЕДЕНИЕ

Природные условия Черноморского побережья Краснодарского края

чрезвычайно разнообразны. Смена условий увлажнений, сезонная неоднородность, наличие гор и плоскогорий образуют разнообразную гамму природных зон и ландшафтов. Здесь расположены уникальные для России почвы, которые встречаются только в Причерноморье, такие как желтоземы влажных субтропиков, коричневые почвы сухих субтропиков, черноземы южные (каштановые) Тамани. В силу значительных отличий экологогенетических свойств этих почв, таких как количество гумуса, интенсивность биологических процессов, реакция среды, поглотительная способность и др. (Вальков и др., 2008), они существенно разнятся по устойчивости к антропогенному воздействию.

Степень устойчивости почв к химическому загрязнению лучше всего определять, применяя методы биодиагностики. Биологические показатели первыми реагируют на негативные внешние воздействия.

Цель работы — исследовать устойчивость почв Черноморского побережья Краснодарского края к загрязнению нефтью и тяжелыми металлами по биологическим показателям.

Задачи исследования:

1. Выявить закономерности изменения биологических свойств почв

Черноморского побережья Краснодарского края в зависимости от природы и концентрации загрязняющих веществ.

2. Оценить устойчивость почв Черноморского побережья Краснодар-

ского края к химическому загрязнению.

3. Определить целесообразность и возможность применения различных эколого-биологических показателей в целях мониторинга, диагностики и нормирования загрязнения почв Черноморского побережья Краснодарского края.

4. Установить количественные ориентиры для разработки региональ-

ных нормативов предельно допустимого количества нефти, хрома, свинца, меди и никеля в основных почвах Причерноморья на основе нарушения экологических функций почв.

Главы 4.1, 4.5 и 4.7 написаны в соавторстве с Д.В. Лубенцовой, 4.2 и

4.3 — в соавторстве с А.Ф. Моспаненко, 4.4 и 4.9 — в соавторстве с Н.А. Вернигоровой, 4.6 и 4.8 — в соавторстве с Н.А. Евстегнеевой.

ГЛАВА 1. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ

ПОЧВ ХИМИЧЕСКИМИ ВЕЩЕСТВАМИ

1.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ

Среди многочисленных загрязнителей окружающей среды особое место занимают тяжелые металлы. К ним условно относят более 40 химических элементов периодической системы Д. И. Менделеева с атомной массой свыше 50, обладающих свойствами металлов (Антонова, Сафонова,

2007).

Роль тяжелых металлов двойственна. С одной стороны, эти элементы необходимы для нормального протекания физиологических процессов у живых организмов, а с другой – при повышенных концентрациях они токсичны. Так в группу ТМ попадают такие элементы, как медь, цинк, молибден, кобальт, марганец, железо, позитивное биологическое значение которых давно уже обнаружено и доказано (Алексеев, 2008).

Таким образом, по мнению Ю.А. Алексеева, целесообразно применять термин "тяжелые металлы", лишь тогда, когда речь идет об токсических для живых организмов концентрациях элемента. А упоминать о нем же, как о микроэлементе в том случае, когда он находится в почве, растении, организме человека, животного в нетоксичных концентрациях или используется в малых количествах как удобрение или минеральная добавка к корму для улучшения условий роста, развития растений и животных.

Выделяют природные и техногенные источники тяжелых металлов. Природные источники - это выветривание горных пород, вулканическая деятельность, эрозионные процессы и т.д. Техногенные источники, так или иначе, связаны с деятельностью человека и на сегодняшний день их список неуклонно растет.

Ю.Н. Водяницкий с соавторами (2012) выделяют следующие источники техногенного загрязнения тяжелыми металлами:

Источники тяжелых металлов

Элементы

Цветная металлургия

Pb, Zn, Cu, Hg, Mn, Sb, W, Co, Cd

Черная металлургия

Ni, Mn, Pb, Cu, Zn, W, Co

Энергетика

As, Sb, Se

Нефтяная промышленность

Pb, Cu, Ni, Zn, Mn

Сжигание угля

Sb, As, Cd, Cr, Mo

Сжигание нефти

As, Pb, Cd,

1) аэральные выбросы из стационарных источников и средств пере-

движения (заводов, предприятий и транспорта);

2) гидрогенное загрязнение от поступления промышленных сточных

вод в водоемы;

3) осадки сточных вод (переработанное органическое вещество из го-

родских канализаций);

4) отвалы золы, шлака, руд, шламов и т.п.;

5) разливы нефти и солевых растворов в местах нефтедобычи. На сегодняшний день самыми мощными поставщиками отходов, обо-

гащенных металлами, являются предприятия по выплавке цветных металлов (алюминиевые, глиноземные, медно-цинковые, свинцово-плавильные, никелевые, титано-магниевые, ртутные и др.), а также по переработке цветных металлов (радиотехнические, электротехнические, приборостроительные, гальванические и пр.).

Джувеликян с соавторами (2009) приводит список элементов, выделя-

ющихся в окружающую среду из различных техногенных источников (табл. 1).

Таблица 1

Основные техногенные источники тяжелых металлов

Большинство из приведенных выше химических элементов относятся

к высоко опасным (1 класс опасности) и умеренно опасным (2 класс опасности) (табл. 2).

№

Класс

Элемент

высоко опасные

As, Cd, Hg, Pb, Zn, F

умеренно опасные

B, Co, Ni, Mo, Cu, Sb, Cr,

III

мало опасные

Ba, V, W, Mn, Sr,

№

Класс

Элемент

высоко опасные

Se, Cr, Sn, Hg, W, Cd

умеренно опасные

As, Co, Sb, Cu, Ni, B, Pb

III

мало опасные

Sr, Mo, Zn, V, Ba, Mn, F

Таблица 2

Классы опасности химических загрязняющих веществ

(СанПиН 2.1.7.1287-03)

С.И. Колесников с соавторами (2006, 2010) установили, что выделение тяжелых металлов по классам опасности применительно к здоровью людей (табл. 2) отличается по отношению к почвам. Поэтому было предложено разделить тяжелые металлы по классам опасности для почв (табл. 3).

Таблица 3

Классы элементов по степени их экологической опасности

для почвы (Колесников и др., 2010)

В окружающую среду тяжелые металлы могут поступать в различных формах - в виде оксидов и различных солей металлов, как растворимых, так и практически нерастворимых в воде.

Санитарно-гигиеническим критерием качества окружающей среды служит предельно допустимая концентрация (ПДК) химических веществ в объектах окружающей среды. ПДК соответствует максимальному содержанию химического вещества в природных объектах, которое не вызывает негативного (прямого или косвенного) влияния на здоровье человека (включая отдаленные последствия) (Джувеликян и др., 2009) (табл. 4).

Элемент

Кларк почв (Виноградов,

1962)

ПДК

Показатель вредности

общесани-

тарный

транслока-

ционный

миграцион-

ный водный

миграцион-

ный воздуш-

ный

Общее содержание

800

1500

3500

1500

100

120

150

170

350

260

0,01

2,1

5,0

2,1

2,5

Подвижные соединения

Сu

20 3 3

3.5

40 4 4 4 14

200

8 5 5

1000

200 6 6

Таблица 4

Предельно допустимые концентрации ТМ в почвах (мг/кг)

(Г.В. Мотузова, 2007)

В зависимости от пути миграции загрязняющих веществ в сопредель-

ные среды установлено четыре показателя вредности и соответствующие им ПДК:

1) транслокационный показатель, отражающий переход тяжелых ме-

таллов из почвы в растения и возможность накопления токсикантов в выращиваемых продуктах и кормах;

2) миграционный водный показатель, характеризующий поступление

химических элементов в грунтовые воды из почвы;

3) миграционный воздушный показатель, учитывающий переход хи-

мических элементов из почвы в атмосферу;

4) общесанитарный показатель, отражающий влияние химических

элементов на самоочищающуюся способность почвы и микробиоценозы (Черников и др. 2000, Титова и др., 2006).

В то же время, допустимые концентрации в почве для многих тяжелых

металлов в России не установлены.

1 / 131 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]