Почва. Ежедневно сталкиваясь с этим величайшим творением природы, как мало мы о нем знаем! Что может быть интересно обычному человеку в этой «грязи», смеси пыли и песка под ногами? Абсолютное большинство людей даже не представляют себе, что почва — это особый мир, живущий своей жизнью, почва — это уникальная среда обитания огромного количества живых организмов, которая снабжает их водой, воздухом, питательными элементами и защищает от резких колебаний внешней среды (влажности, температуры и т. д.). Огромное значение почвы в экологии всей Земли неоспоримо. Но понимая это, мы всё равно продолжаем разрушать её, возводя новые заводы, повышая мощности неэкологичных производств…Перед человечеством встаёт проблема, которую необходимо решать, иначе будущее нашей планеты будет не самым «радужным».
Но почему же была выбрана именно эта тема?
Ну, во-первых, проблема загрязнения почв на сегодняшний день очень актуальна. Во-вторых, желание понять работу и взаимодействие экологических систем, их компонентов, понять влияние антропогенного фактора на природу.
Чтобы начать решать экологические проблемы необходимо выяснить влияние заводов на почвы и степень их загрязнённости. В своей работе мы изучаем влияние заводов на химический и бактериальный состав почв. Для достижения этих целей были проведены опыты с образцами почв с выбранных участков и заложены анализы. Сначала были отобраны образцы почв с четырёх участков: № 1, № 2, № 3, № 4.
Рис. 1. Участки № 1, № 2
Рис. 2. Участок № 3
Рис. 3. Участок № 4
Участок № 1 расположен близко к маслозаводу (за чертой санитарной зоны), № 2 далеко от маслозавода, № 3 в поле вдали от дорог и заводов, и № 4 недалеко от металлургического завода(за чертой санитарной зоны).
Взятые образцы почв были очищены, просушены и перемолоты. Из проб грунта были сделаны водные вытяжки и очищены бумажными фильтрами.
Рис. 4. Подготовка образцов почв
Рис. 5. Подготовка водных вытяжек
Первоначально были проделаны следующие опыты с вытяжками почвы:
- Анализ на кислотность, где в вытяжки помещался датчик кислотности DT016A, подключённый к портативному компьютеру Nova5000, и проводились замеры.
Рис. 6. Проведение анализа на кислотность
Результаты: Образец № 1 pH(6,9–7), № 2 pH(7,2–7,3), № 3 pH(7–7,2), № 4 pH(5,8–6).
- Качественные реакции на определение содержания сульфатов, где к 5 мл вытяжек с каждого участка было добавлено несколько капель концентрированной соляной кислоты и 2–3 мл 20 %–го раствора хлорида бария, по степени помутнения раствора давалась приблизительная оценка количественного содержания сульфатов.
Рис. 7. Качественная реакция на содержание сульфат-ионы
Результаты: Содержание сульфат-ионов в образцах № 1, № 2 и № 3 составляет незначительное количество (тысячные доли процента), а в образце № 4 содержание сульфат-ионов выше, чем в остальных образцах (сотые доли процента).
- Реакции на общее железо, где к 10 мл вытяжки добавляют 1 каплю концентрированной азотной кислоты, несколько капель пероксида водорода и примерно 0,5 мл раствора роданида калия KSCN и по степени окрашивания раствора в красный цвет судят о концентрации соединений железа.
Рис. 8. Реакция на общее железо
Результаты: Наибольшее содержание ионов железа содержится в образце № 4 (с территории металлургического завода), а в остальных образцах концентрация ионов оказалась невысокой.
- Реакции на железо(II), где к 3 мл вытяжек приливали несколько капель раствора красной кровяной соли K3 [Fe(CN)6)], и по степени окрашивания раствора в синий цвет определяли концентрацию соединений железа(II).
Результаты: Ионы железа(II) содержатся в больших количествах в образце № 4.
- Качественные реакции на железо(III), где к 3 мл вытяжек добавляли несколько капель 10 %-го раствора роданида калия KSCN, и по степени окрашивания в красный цвет судили о концентрации железа(III).
Рис. 9. Качественные реакции на железо(III)
Результаты: Ионы железа(III) не содержатся в исследуемых образцах
- Реакции на тяжёлые металлы, где к 10 мл вытяжек добавляли несколько капель яичного белка, и по осадку определяли концентрацию тяжёлых металлов.
Рис. 10. Реакции на тяжёлые металлы
Результаты: Наибольшая концентрация тяжёлых металлов была обнаружена в образце № 4, в остальных образцах концентрация незначительна.
Следующий вид опытов был проделан с пробами грунта:
Качественная реакции на карбонаты с образцами почв, где 4 образца почв в небольших количествах помещали в фарфоровые чашки и приливали пипеткой несколько капель 10 %–го раствора соляной кислоты, и по интенсивности шипения судили о более или менее значительном содержании карбонатов.
Результаты: В образцах № 1, № 2 — с маслозавода и в образце № 3 — с поля реакция прошла бурно, а в образце № 4 — с металлургического завода, реакция на карбонат-ионы не произошла. [2]
Извлечение и оценка бактериологических анализов
Сначала были заложены бактериологические анализы (фотобумага и два бумажных фильтра на каждый из участков.
Рис. 11. Закладка бактериологических анализов и взятие образцов почв
Через 3 месяца, после закладки, образцы были извлечены и провелось исследование на физическое состояние фильтровальной и фотобумаги. Сначала извлеченные образцы аккуратно промывались в чистой воде, из них удаляли лишние частицы почвы. Потом чистые образцы выкладывали на предметное стекло и фотографировали. По степени разложенности и цвету бумаги определялись количественный и качественный микробиологический состав почв выбранных участков.
Результаты: Первый бактериологический анализ показал, что активность почвенных бактерий высока на участках, с которых были взяты образцы № 1, № 2 и № 3, а на участке АЭМЗ (Абинский Электро-Металлургический Завод, рядом с которым был взят образец № 4) активность бактерий очень низкая, потому что фильтровальная бумага, используемая в качестве индикатора, не была разрушена, тогда как на остальных участках она была полностью переработана.
Рис. 12. Результаты бактериологического анализа. Фильтровальная бумага с АЭМЗ
Второй бактериологический анализ показал, что на 3 участке (в поле), во-первых, активность бактерий самая высокая по отношению к другим образцам, во-вторых, на этом участке хорошо развиты микобактерии (поверхность листа стала жёлтой), т. е. почва на 3 участке находится в здоровом состоянии.
Рис. 13. Фотобумага с участка в поле
На 1 и 2 участках (близко и далеко от маслозавода) активность бактерий уступает 3 участку (фотобумага разложилась на 50–60 %), также были обнаружены большие колонии микобактерий (листы были практически полностью окрашены в желтый цвет) и маленькие колонии фузариума и грибка альтернарии (фиолетовые и чёрные пятна соответственно). На 4 участке активность бактерий очень слабая (фотобумага разложилась лишь на 15–20 %), были обнаружены небольшие колонии микобактерий (несколько желтых пятен на поверхности листа) и несколько колоний фузариума (малиновые пятна). [1]
Рис. 14. Фотобумага с участка № 1 (близко к маслозаводу)
Рис. 15. Фотобумага с участка № 2 (далеко от маслозавода)
Опыты, проведённые с образцами почв, и анализы с выбранных участков показали, что наибольшим уровнем загрязнения почв обладал район металлургического завода, менее загрязнёнными были участки, прилегающие к маслозаводу (вероятнее всего из-за большей экологичности производства, так как отходами являлась шелуха от семечек), и наиболее чистыми оказались почвы, наиболее удалённые от заводов, дорог.
Здоровье почв сильно ухудшено в районах заводов. Для предотвращения дальнейшего ухудшения экологического состояния почв предлагаем реализовать хорошо известную систему природоохранных мероприятий:
− ограничение отведения новых земель под строительство различных объектов;
− максимальное использование для промышленности и других объектов ранее выведенных из биосферы территорий и их участков установление объективных цен на земли, отводимые под строения, водохранилища, свалки;
− своевременное проведение рекультиваций в полном объеме и правовая ответственность за их невыполнение;
− диагностирование патологии почв и снятие дальнейшего действия факторов, вызывающих деградацию почв;
− очищение загрязненных почв; биологизация почв и восстановление устойчивости их плодородия: внесение органических удобрений, травосеяние и др.
− организация новых комплексных и почвенных заказников, заповедников, памятников природы и др.
− экологизация производственных циклов (установка фильтров, очистных сооружений и д. р.) [3]
Проделав эту работу, мы пришли к выводу, что человек своей деятельностью нарушает здоровье почв и вместе с этим всю экосистему. Как следствие разрушается естественная среда обитания, что незамедлительно отражается на здоровье людей. Невозможно остановить работу заводов и фабрик, но вполне реально сделать всё, чтобы влияние их было максимально низким. Через почвенный покров земли идут многочисленные экологические связи всех живущих на земле живых организмов с гидросферой, литосферой и атмосферой. Так что охрана почв и их рациональное использование является одной из важных задач всего человечества!
Литература:
- Мишустин, Е.Н., Емцев В. Т.,Микробиология почв. М.: Колос, 1970. [1]
- Химический состав почв / http://mse-online.ru/pochva/ximicheskij-sostav-pochv.html [2]
- Проблема загрязнения почв и методы её решения / http://portaleco.ru/kratkie-novosti/problema-zagrjaznenija-pochv-i-metody-e-reshenija.html [3]
