Регистрация / Вход
Прислать материал

Комплексная оценка экологического состояния почв с применением биотестирования и геохимических методов анализа на территории различных биотопов заповедника "Вишерский" (Пермский край)

Сведения об участнике
ФИО
Дзюба Екатерина Алексеевна
Вуз
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пермский государственный национальный исследовательский университет»
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Науки о Земле, экология и рациональное природопользование
Раздел области наук
Мониторинг и прогнозирование состояния окружающей среды, предотвращение и ликвидация ее загрязнения
Тема
Комплексная оценка экологического состояния почв с применением биотестирования и геохимических методов анализа на территории различных биотопов заповедника "Вишерский" (Пермский край)
Резюме
Работа заключается в комплексной оценке экологического состояния почв, с применением методов биотестирования и геохимического анализа на территории заповедника "Вишерский". При биотестировании почв на Chlorella vulgaris проявился токсический эффект в виде стимулирования роста на 30% и более во всех почвенных образцах, а при биотестировании на Daphnia magna токсический эффект не проявился. По всем исследуемым площадкам не было обнаружено превышений допустимого значения суммарного показателя загрязнения. Загрязнения тяжелыми металлами не отмечено, их содержание характеризуется фоновым. Выявлена незначительная степень антропогенного воздействия на почвенный покров.
Ключевые слова
Экологический мониторинг, биотестирование, тяжелые металлы, циклические элементы, Вишерский заповедник, геохимия почв
Цели и задачи
Целью работы является комплексная оценка экологического состояния почв с применением биотестирования и геохимических методов анализа на территории различных биотопов заповедника "Вишерский".
Для достижения цели поставлены следующие задачи:
1. рассмотреть биотестирование и геохимический анализ почв в системе оценки качества окружающей среды;
2. провести биотестирование почв на Daphnia magna и Chlorella vulgaris;
3. провести геохимический анализ почв и расчитать суммарный показатель загрязнения;
4. провести корреляционный анализ между полученными значениями.
Введение

Реализация комплексной оценки экологического состояния природных комплексов на особо охраняемых территориях актуальная на сегодняшний день. Необходимость комплексной оценки на территории Вишерского заповедника обусловлена отсутствием оценок ранних стадий трансформации ООПТ. 

Как многоуровневая система и гетерогенная среда, почва представляет большую сложность для оценки ее экологического качества и нормирования вредных воздействий. Микроэлементы, поступающие из различных источников, попадают в конечном итоге на поверхность почвы, и их дальнейшая судьба зависит от ее химических и физических свойств. Продолжительность пребывания загрязняющих компонентов в почвах больше, чем в других частях биосферы. 

Методы и материалы

Территория исследовалась маршрутным методом с закладыванием пробных площадок. Пробы отбирались методом конверта и методом геохимической съемки. Лабораторное исследование проводилось на базе лаборатории экологии и охраны природы ПГНИУ с применением специализированного оборудования. В таблице представлены этапы работы с описанием средств, используемых для их реализации.

Название этапа

Использованные средства

Составление маршрута исследования для отбора почвенных образцов

Карты, планы местности, программное обеспечение ArcGIS.

Отбор проб почв

Лопата, многофункциональный GPS/ГЛОНАСС приемник геодезического класса Spectra Precision (Ashtech) ProMark200.

Геоботаническое описание

Сеточка Раменского, определитель растений, высотометр, мерная рулетка.

Подготовка проб

Почвенные сита диаметром 1 мм и 50 мкм, керамическая ступка и пестик, агатовая ступка и агатовый пестик, аналитическая мельница IKA M20, сухо-жаровой шкаф, лабораторная посуда.

Биотестирование

Климатостаты P2 и B3, устройства для экспонирования дафний (УЭР-3), лаборатория для биотестирования вод (культиватор КВ-05, культиватор КВМ-05, измеритель плотности суспензии (ИПС-03), автоматические дозаторы, аналитические весы, лабораторная посуда.

Анализ почв на содержание тяжелых металлов

Пресс на 10 тонн, волнодисперсионный ренгеннофлуоресцентный спектрофотометр «СПЕКТРОСКАН МАКС G», компьютер.

Статистическая обработка результатов

Компьютер с установленной программой Microsotf Excel 2007.

Описание и обсуждение результатов

Исследование по выявлению степени токсичности показало, что их водные вытяжки проявляют токсический эффект на Chlorella vulgaris в виде стимулирования роста на 30% и более, причем наибольшая токсичность и величина токсической кратности разбавления отмечены на пробных площадках №1 и №4. Наименьший показатель токсической кратности разбавления отмечен на пробных площадках №3 и №5. Напротив, на Daphnia magna данный токсический эффект не проявился при тестировании на них водных вытяжек исследуемых почв, что может быть обусловлено большей чувствительностью к содержащимся в них химическим веществам.

Показано, что реакция водных вытяжек исследованных образцов носит кислый характер.Установлено, что суммарный уровень загрязнения тяжелыми металлами находится в пределах допустимой величины. Выявлена высокая степень корреляции этого показателя с содержанием Zn, Ni и Mn. Так же определена высокая степень корреляции между высотой над уровнем моря пробных площадок и содержанием As, Zn, Mnи в целом суммарного показателя загрязнения – с повышением высоты их значение уменьшается.

Практически по всем определяемым тяжелым металлам наблюдается превышение фоновой концентрации, кларков по Виноградову. Установлено, что уровень химического загрязнения почв не превышает допустимых значений. По содержанию мышьяка превышение ОДК и ПДК выявлено на пробных площадках №1-№5, №7 и №8. По содержанию Zn и Cu превышений ОДК не наблюдалось. Содержание Ni превышено по фоновым значениям на пробных площадках №1-6, №8 и №9. Наибольшее содержание кобальта отмечено на пробной площадке №6.  На всех пробных площадках выявлены превышения кларка и фонового значения по содержанию титана. По содержанию железа выявлено превышение кларкового значения на пробной площадке №8. Суммарный показатель загрезнения не превышен.

Проведенный анализ в целом показал незначительную степень антропогенного воздействия на исследованные почвы заповедника «Вишерский» и допустимый уровень их суммарного загрязнения.

Можно сделать следующие выводы:

  1. Показатель степени токсичности зависит от геохимических показателей. В ходе корреляционного анализа была выявлена данная взаимосвязь с содержанием в почвах Sr, Pb, As, Zn, Cu, Mn, Cr, Ti, а так же с абсолютной и потенциальными кислотностями почв. Было подтверждено, что биотестирование позволяет получить интегральную характеристику состояния почв, отражающую их геохимические свойства.
  2. Применение биотестирования при оценке качества состояния окружающей среды возможно вместе с геохимическим анализом. Была выявлена корреляция между данными показателями, и их совместное применение для получения более точного результата является наиболее оправданным. Составленная схема с рекомендациями по параллельному проведению биотестирования и геохимического анализа является  выполнимой при проведении оценки состояния окружающей среды.

 

Используемые источники
Алексеенко В.А. Экологическая геохимия
Мелехова О.П. Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование
ПНД Ф Т 14.1:2:3:4.10-04 (ПНД Ф Т 16.1:2:2.3:3.7-04) Методика измерений оптической плотности культуры водоросли хлорелла (Chlorella vulgaris Beijer) для определения токсичности питьевых, пресных природных и сточных вод, водных вытяжек из грунтов, почв, осадков сточных вод, отходов производства и потребления
ПНД Ф Т 14.1:2:3:4.12-06 (ПНД Ф Т 16.1:2:2.3:3.9-06) Методика измерений количества Daphnia magna Straus для определения токсичности питьевых, пресных природных и сточных вод, водных вытяжек из грунтов, почв, осадков сточных вод, отходов производства и потребления методом прямого счета

и другие.
Information about the project
Surname Name
Dzyuba Ekaterina
Project title
Comprehensive assessment of ecological state of soils within the biotopes of the Vishersky reserve (Perm region) using bioassay and geochemical analysis techniques
Summary of the project
The project deals with comprehensive assessment of ecological state of soils within the Vishersky reserve using bioassay and geochemical analysis techniques. A Chlorella vulgaris soil bioassay tests showed 30 % growth promotion for all the soil samples analyzed what is referred as toxic effect in the assay, but Daphnia magna tests showed no toxic influence. At all the investigated sample areas excesses of permissible cumulative contamination weren’t found. Also there was no heavy metals contamination revealed and their content lies within a background level. An anthropogenic influence on soil cover could be characterized as insignificant.
Keywords
environmental monitoring, bioassay, heavy metals, cyclic elements, the Vishersky reserve, soil geochemistry.