Исследования загрязнения почвы

Антропогенное загрязнения местности охватывает все среды: воздушную, водную, почвенную. Почвы городских улиц представляют собой искусственные образования (урбаноземы), созданные путем подсыпки смесью естественного материала и антропогенных продуктов. Они являются накопителями тяжелых металлов. От токсичности почв зависит состояние придорожной растительности.

Из научных трудов ученых Ю. В. Новикова, А. М. Никанорова, Т. А. Хоружая, нам стало известно, что наибольший ущерб здоровью наносят автомобили, проезжающие в непосредственной близости от жилых домов. Низкая скорость движения и частые её изменение, многократные торможения и разгоны способствуют повышенному выделению вредных веществ.

Все эти особенности ставят проблему загрязнения окружающей среды автотранспортом в ряд наиболее сложных и актуальных в современном городе.

На уроках географии мы узнали, что уровень загрязнения можно определить методом биоиндикации.

Мы решили исследовать состояние почв микрорайона нашей школы.

В современной научной литературе широко обсуждается вопрос об использовании биологических объектов для получения информации о состоянии окружающей природной среды. Метод биоиндикации рекомендуют ученые: А. А. Семенов, Т. В. Коростелова, А. И. Федорова, А. Н. Никольская. Наши исследования основаны на методике Н. Г. Рыбальского.

Почва как аккумулятор антропогенного загрязнения

Почва – это особое природное образование, обладающее свойствами живой и неживой природы, сформировавшееся в результате длительных преобразований верхних слоев литосферы. В почве постоянно и одновременно протекают химические, физические и биологические процессы. От механического состава почв зависит в большой степени интенсивность переноса и накопления в почве органических и минеральных соединений. Естественный химический состав почвы оказывает влияние на живые организмы. Прежде всего, на растения, которые впитывают вещества непосредственно из почвы. Почвенный покров конечный приемник большинства техногенных химических веществ, вовлекаемых в биосферу. Антропогенное воздействие на почвы обширней, чем на другие компоненты биосферы. В нашем городе источником загрязнения земель тяжелыми металлами являются ТЭЦ и автомобильный транспорт. В основном это соединения ртути, свинца, кадмия, меди. Это связано с тем, что эти металлы содержаться в золе, угле и нефти. Аккумуляция токсинов и продуктов их превращений в почве приводит к изменению ее состава, деградации и разрушению.

Нормирование химического загрязнения почв устанавливается по предельно допустимым концентрациям (ПДКП). По своей величине ПДКП значительно отличаются от принятых допустимых концентраций для воды и воздуха. Это отличие объясняется тем, что поступление вредных веществ в организм человека происходит через контактирующие с почвой объекты (воздух, вода, растения).

Автотранспорт как один из источников загрязнения

Одним из наиболее распространенных источников загрязнения атмосферы является автомобильный транспорт. Для автотранспорта как источника загрязнения воздуха характерен ряд отличительных особенностей:

1. Численность автотранспортного парка постоянно увеличивается;

2. В отличие от промышленных источников загрязнения, привязанных к определенным площадкам и удаленным от жилых застроек, автомобиль является движущимся источником загрязнения, широко встречающимся в жилых кварталах, и местах отдыха;

3. Автомобильные газы представляют сложную смесь токсичных компонентов, поступающую в городских застройках в приземный слой воздуха, где их рассеивание затруднено.

В составе выхлопных газов автотранспорта более 200 химических веществ, многие из которых ядовиты. В результате сжигания бензина выделяется в воздух около 95% оксида углерода, 60% углеводородов, 30% оксидов азота, канцерогенны (бензол, формальдегид, бенз(а)перен, ацетальдегид и др. ), опасные вещества (толуол, кислоты, 1,3-бутадиен, и др. ) и тяжелые металлы, вызывающие различные заболевания.

Влияние тяжелых металлов на живые организмы

Влияние тяжелых металлов, в частности свинца, на живые организмы и окружающую среду в глобальном масштабе проявилось уже в эпоху древнего Рима в связи с интенсивным их применением.

На современном этапе загрязнение тяжелыми металлами происходит при сжигании бензина в двигателях внутреннего сгорания, что создает значительную опасность для здоровья населения.

Преимущественно действие свинца сказывается на функциональном состоянии нервной системы и органов кроветворения. Свинец удерживается белками, затем поступает в плазму крови, достигая почек, печени и других органов. Уже при малых концентрациях (0,00001% мг/л) снижает выработку ряда ферментов в костном мозге, что ведет к развитию анемии.

Накапливаясь в почве и растениях, свинец может попадать в организм человека не только через воздух, но и через овощи, фрукты.

Способы оценки состояния окружающей среды

В настоящее время в связи с интенсивным воздействием человека на природу резко повысился интерес общества к состоянию окружающей среды и продуктов питания.

Контроль состояния окружающей среды, оценка ее качества – это важнейшая составная часть деятельности человека, которая направлена на освоение и использование природных ресурсов для обеспечения своей жизнедеятельности.

Для оценки качества урбанизированной среды существует два подхода. Первый – определение концентрации вредных химических веществ в почве, воздухе, воде с использованием физических, физико-химических, химико-аналитических методов. Второй – оценка состояния окружающей среды по живым организмам: микробам, растениям и животным.

Современные физико-химические методы не дают полной картины экологической ситуации в конкретной местности, поэтому возникает необходимость использовать данные биоиндикационного исследования.

Растения как биоиндикаторы загрязнений в условиях антропогенного ландшафта

Биоиндикация – обнаружение и определение биологически значимых антропогенных нагрузок на основе реакций на них живых организмов и их сообществ. Биоиндикаторы – это организмы присутствие, количество или особенности, развития которых служат показателем антропогенных изменений среды.

Растение-индикатор – это такое растение, у которого признаки повреждения появляются при воздействии на него фитотоксичной концентрации загрязняющих веществ.

Преимущество индикации связанно с высокой чувствительностью организмов-индикаторов и относительной быстротой проведения анализов. Она дает информацию об одномоментных состояниях среды и о многолетних периодах антропогенного воздействия на нее.

Одним из растений-индикаторов на тяжелые металлы является кресс-салат (Lepidium sativum), семейства крестоцветных. Используя методику Н. Г. Рыбальского с помощью семян кресс-салата мы определили фитотоксичность почв улиц микрорайона нашей школы.

Фитотоксичность почвы – свойство почвы подавлять рост и развитие высших растений. Определяется по снижению числа проросших семян и длины проростков растения-индикатора.

Методика определения фитотоксичности почвы биоиндикационным методом

Материалы и оборудование: пробы почв, технические весы, разновесы, дистиллированная вода, чашки Петри диаметром 10 см, фильтровальная бумага, линейка, семена растения кресс-салата.

Описание культуры:

Кресс-салат – это травянистое растение семейства крестоцветных, однолетнее. Произрастает в долине реки Нил и Западной Азии. В Архангельской области культивируется как листовой овощ.

Последовательность работы:

▪ нами были взяты пробы почв участков:

1 проба - улица Логинова;

2 проба - улица Нахимова;

3 проба - улица Мира;

4 проба - улица Корабельная;

5 проба – территория школы;

6 проба - почва лесопарка острова Ягры (контроль).

▪ по методике осуществили соответствующие операции;

▪ приготовили суспензию почвы 1:5, смешав в колбе 10 г почвы с 50 мл дистиллированной воды;

▪ поместили суспензию в чашку Петри слоем примерно 3 – 5 мм, покрыли суспензию фильтровальной бумагой в 2 слоя;

▪ на поверхность фильтровальной бумаги поместили определенное число семян (30);

▪ чашку Петри закрыли крышкой и поместили в термостат с температурой 20–25 ˚ С на 3 дня;

▪ параллельно провели указанные выше три операции с контрольной пробой почвы;

▪ через 3 дня подсчитали число проростков в опытном и контрольном вариантах, рассчитали процент снижения числа проросших семян в анализируемой почве;

▪ продолжение опыта, еще через 3 дня измерили среднюю длину проростков (зародышевых корешков и побегов) в анализируемом и контрольном вариантах, рассчитали степень уменьшения длины проростков в анализируемом варианте по сравнению с контрольным.

▪ Наблюдения проводились в течение 6 дней, уход за проростками одинаковый. Опыт проводился в трех повторах.

1. Наименьший процент всхожести семян и наименьшая длина зародышевых корешков и побегов кресс-салата наблюдается в первой и третьей пробах, взятых с улиц Логинова и Мира, которые являются центральными. Количество автотранспорта на этих улицах превышает санитарные нормы (двести единиц в час) примерно в два раза.

Вывод: почва здесь загрязнена ионами тяжелых металлов, следовательно, фитотоксична. Опыт согласуется с литературными данными.

2. Наибольшая длина зародышевых корешков и побегов по отношению к контролю, наблюдается в пятой пробе взятой на территории школы.

Вывод: жилые дома и зеленые насаждения вокруг школы, препятствуют воздушному переносу ионов тяжелых металлов, на территории школы отсутствует автотранспорт.

В процессе работы мы определили степень фитотоксичности почв улиц микрорайона нашей школы. Выявили основной источник загрязнения. В городе Северодвинске более тридцати восьми тысяч единиц автотранспорта и их численность постоянно увеличивается. Учитывая опасность тяжелых металлов для здоровья человека необходимо перейти на новые модификации двигателей и альтернативные виды топлива, безопасные для окружающей среды.

Растения способствуют оздоровлению городской среды – снижению уровня шума и содержания пыли в воздухе, поглощению токсичных выбросов. Вдоль городских улиц необходимо высаживать устойчивые к загрязнению воздуха и почв деревья и кустарники, сохранять травянистые растения, подсыпать новый грунт.

Метод биоиндикации является особенно эффективным, интересным и доступным для учащихся. Мы продолжим исследование состояния окружающей среды, используя другие биоиндикаторы. Результаты нашей работы послужат полезным материалом при составлении экологического атласа острова Ягры.