Изучено экологическое состояния территории рекреационных зон г.Уральска, были исследованы уровень загрязнения тяжелыми металами и биологические параметры интенсивности целлюлозолитической активности почвы.
Ключевые слова: рекреация, тяжелые металлы, целлюлозолитическая активность почвы.
Почвенные экосистемы города подвергаются существенным преобразованиям, и это выражается в истощении и нарушении органопрофиля, в эрозии почв, деградации растительности, химическом загрязнении почв водными и воздушными потоками, а также в изменении биологической активности почвы в пределах почвенного профиля. Интереснымии малообследованными объектами являются природно-рекреационные комплексы в пределах города (скверы, парки, аллеи и т.д.). Для оценки состояния почв природно-рекреационных ландшафтов г. Уральска были использованы такие показатели биологической активности как: интенсивность нитрификации ицеллюлозолитической.
Наряду с перечисленными биохимическими и биологическими параметрами определялись и химические свойства почв: содержание тяжелых металлов.
Материалы и методы. Исследования проводились в 2017 г. в г. Уральске на площади около 28 га (Парк им. С.М.Кирова, сквер им. Ж.Молдагалиева, набережная реки Урал (район Стелла)). Отбор образцов почвы был осуществлен по стандартной методике «конверта», пробы отбирали с глубины 0-10 см, 10-20 см и 20-30 см. Исходные почвы, на которых были сформированы парково-рекреационные зоны, среднесуглинистые почвы, их профиль частично нарушен в результате антропогенного воздействия, а свойства изменены. В образцах почвы определяли: содержание тяжелых металлов и общий уровень загрязнения почв тяжелыми металлами оценивали на основании расчета суммарного показателя загрязнения (Zc), предложенного Ю. Саетом: Zc = ΣКс — (n-1), где Кс — коэффициент концентрации химического элемента, n — число учитываемых элементов [1]. Интенсивность нитрификации рассчитывали по концентрации нитрат-ионов в почве после 30-дневной экспозиции, концентрацию нитратов определяли потенциометрически по ГОСТ 26951-86.
Также определяли биологическую активностьпочв (БАП) как биодиагностический критерийв оценке экологического состояния почв. Измерение целлюлозолитической активности почвы былоосуществлено методом предложенную Д.Г. Звягинцевым. Статистическая обработка экспериментальных данных проведена сиспользованием пакета прикладных программ Microsoft Excel.
Результаты и обсуждение. В результате исследований выявлено, что исследованныепочвы характеризуются допустимым уровнем загрязнения (Zc < 16). По степени накопления тяжелых металлов почвы рекрационных зон, расположенные вдали от автомобильных дорог и потенциальных источников загрязнения в основном соответствуют характеристикам фонового содержанияТМ в почвах области. Хотя по некоторым пробам наблюдается превышение ПДК, так например, обнаружено превышение по содержанию цинка и свинца (табл. 1).
В то же время в рекрационных зонах, подвергающихся влиянию автомобильных дорог, выявлено превышение фонового содержания большинства определяемых ТМ в 1,1-1,4 раза.
Таблица 1
Содержание тяжелых металлов в почвах парково-рекреационных зон на территории г. Уральска
|
Элемент |
Пределы колебаний, мг/кг |
Среднее содержание (фон), мг/кг |
ПДК, мг/кг |
|
Pb |
5,2-32,4 |
24 |
30 |
|
Zn |
28,7-112,7 |
70 |
100 |
|
Ni |
6,7- 42,3 |
58 |
85 |
|
Mn |
282,4- 1314,3 |
800 |
1500 |
|
Сu |
7,3 — 24,2 |
28 |
55 |
При выяснении специфики миграционной способности тяжелых металлов в почвенном профиле было обнаружено уменьшение содержания свинца, цинка, никеля по профилю, а также увеличение содержания, марганца.
В целом, полученные результаты свидетельствуют о значительном содержании отдельных элементов-загрязнителей (Pb, Zn) в почвах исследованных зон, а наличие достоверных корреляционных связей между содержанием некоторых металлов в почвенном профиле подтверждает высокую экологическую значимость почвенного покрова в перераспределении потоковзагрязняющих веществ на урбанизированной территории.
В ходе исследований была изучена динамика целлюлозолитической активности почвы рекреационных территорий. Многие исследователи считаютпроцесс разложения клетчатки, осуществляемый микроорганизмами, одним иважнейших показателей плодородия почвы, определяющим уровень еебиогенности [2].
Целлюлоза является важным компонентом органическоговещества, поэтому скорость разложения целлюлозы влияет на скоростьразложения органики в почве в целом, что, в свою очередь, сказывается насостоянии зеленых насаждений. Для определения целлюлозолитическойактивности исследуемой почвы пользовались аппликационным методом, которыйпозволяет проследить состояние живой компоненты почв на определенномотрезке времени, данный метод определения целлюлозолитической активности («cotton strip assay») широко применяется в экологических исследованиях [3].
Пространственная динамика потенциальной целлюлозолитической активностипочв городских рекреационных территорий представлена в таблице 2.
Таблица 2
Динамика пространственного изменения потенциальной целлюлозолитической активности почвы рекреационных территорий г. Уральска
|
Места отбора проб |
Глубина отбора проб |
Целлюлозолитическая активность (изменение веса целлюлозных материалов),% |
|
Парк им.С.М.Кирова |
0-10 см |
21-28 |
|
Сквер им. Ж.Молдагалиева |
18-24 |
|
|
Набережная реки Урал (район Стелла) |
17-20 |
|
|
Парк им.С.М.Кирова |
10-20 см |
12-19 |
|
Сквер им. Ж.Молдагалиева |
11-16 |
|
|
Набережная реки Урал (район Стелла) |
12-15 |
Целлюлозные материалы, заложенные в почву, выдерживали в ней в течение 30суток, при оценке целлюлозолитической активности почвы использовалиследующую шкалу в %, предложенную Д.Г. Звягинцевым: очень слабая < 10 %, слабая — 10-30 %, средняя — 30-50 %, сильная — 50-80 %, очень сильная > 80 %.
Фоновые степные темно-каштановые почвы Западно Казахстанской области характеризуются слабой активностью целлюлазы, так как они слабо обеспечены органическим веществом, азотом, подвижными формами фосфора, а именно эти условия уславливают высокую интенсивность разложения целлюлозы. Кроме того, на интенсивность почвенной микрофлоры, определяющей интенсивность разложения целлюлозы, оказывают влияние такие факторы, как количество и состав поступающего опада, кислотность, содержание и качество гумуса почвы.
Исследования показали, что верхний слой почвы рекреационных территорий г.Уральска в обладал более высокой целлюлозолитической активностью по сравнению снижележащими слоями. Вслое почвы 0-10 см наблюдалось разложение полосок ткани на 17-28 % в пробах, в слое 10-20 см в пробах разложение ткани составляло 11-19 %. Более высокая активность целлюлазы в верхнем горизонте почвы обусловлена, вероятно, присутствием в нем большего по сравнению с остальными горизонтами количества органического вещества. Наибольшая целлюлозолитическая активность зафиксирована в парке им. С.М. Кирова, вероятно, в этих почвах складываются наиболее благоприятные для целлюлозоразлагающих микроорганизмов условия по обеспеченности азотом, подвижными формами фосфора и калия.
Выводы: Содержание тяжелых металлов в почве рекреационных территорий г. Уральска в основном превышает фоновый уровень. На исследованных территориях обнаружены локальные накопления отдельных элементов (Pb, Zn) в концентрациях выше предельно допустимых.
Результаты исследования экологического состояния почв рекреационных зон показывают, что в условиях города идет явная трансформация почв вметаболическом аспекте. Вэкологическом плане эти результаты можносчитать признаком ответной приспособительной реакции почвенного покрова на внешние нагрузки антропогенного характера.
Литература:
- Ларина Г.Е. Загрязнение тяжелыми металлами почв газонов Ленинского района г. Москвы // Почвоведение. — 2006. — № 11. — С. 1404-1408.
- Мукинина, И.А. Влияние экологических факторов на биологическую активность серых лесных почв / И.А. Мукинина // Лесоведение. — 2005. — № 5. — С.41-45. -ISSN 0024-1148.
- Трифонова, Т.А. Комплексная оценка пространственно-временной динамики урбанизированной территории / Т.А. Трифонова, Н.В. Мищенко, С.М. Чеснокова, А.Н. Краснощеков. — Владимир: Изд-во Владим. гос. ун-та, 2010. — 78 с.
