Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 4
Глава I. Анализ состояния системы вода — почва - растение
(обзор литературы) 8
I. 1. Основные группы веществ, загрязняющие водную
и наземную среды жизни 8
I. 2. Источники поступления химических элементов в экосистемы 10
I. 3. Динамика загрязнения реки Иртыш за последние десять лет 16
I. 4. Динамика загрязнения химическими элементами реки Иртыш 18
I. 5. Состояние атмосферных осадков за последние десять лет
в Омской области 19
I. 6. Влияние поверхностных вод и атмосферных осадков
на формирование химического состава грунтовых вод 21
I. 7. Формы нахождения химических элементов в воде 22
I. 8. Формы нахождения химических элементов в почве 24
I. 9. Загрязнение химическими элементами систем вода - растение,
почва - растение 29
I. 10. Роль металлов в жизнедеятельности растений 33
1.11. Кадмий - опасный элемент в окружающей среде 37
Глава П. Объекты, методы и условия проведения исследований 40
П. 1. Физико-географическая характеристика района исследования 40
II. 1. 1. Геологическое строение и рельеф 40
II. 1. 2. Характеристика реки Иртыш 43
П. 1.3. Аллювиальные (пойменные) почвы 44
II. 1. 4. Климат 44
II. 2. Общие сведения об объектах и-методике проведения исследований....46
И. 2. 1. Объекты исследования 46
II. 2. 2. Методика отбора проб системы вода - почва - растение 49
II. 3. Метеорологические условия в годы проведения исследований 53
II. 4. Методика проведения исследований в условиях
вегетационного опыта 59
II. 5. Статистическая обработка результатов экспериментов 61
Глава III. Химические элементы в системе вода - почва - растение
(результаты исследований) 62
III. 1. Содержание химических элементов в системе
вода - почва - растение в природных условиях 62
III. 2. Содержание химических элементов в атмосферных осадках 71
ТТІ- 3. Содержание кадмия в системе почва - растение
в условиях вегетационного опыта 73
Глава IV. Обсуждение результатов 83
Выводы 89
Предложения 90
Список литературы 91
Приложения 107
Введение к работе
Река Иртыш берет свое начало из Китая, протекает через Казахстан, в. котором располагаются промышленные предприятия, сбрасывающие сточные воды, содержащие тяжелые металлы, в реку Иртыш. Такими предприятиями являются: Ульбинский металлургический завод, свинцово-цинковый комбинат, титане—магниевый комбинат города Усть - Каменогорска. Bf Омске такими предприятиями являются ФГУП ПО «Полет», ПО ЗТМ. Данные отрасли поставляют в водоем химические элементы, а именно кадмий, свинец, цинк, теллур и другие металлы. Загрязнение береговой зоны также возможно отходами человеческой деятельности [129, С. 129-135], а именно несанкционированными свалками на данной территории. В состав твердого бытового мусора (ТБО) входят следующие продукты: стекло, керамические изделия, пластиковые бутылки, жестяные банки, а также куски строительных металлоконструкций, входящих в состав твердых промышленных отходов (ТПО). Данные виды ТБО и ТПО загрязняют экосистему следующими элементами: свинец, сурьма, медь, железо, кадмий. При выпадении атмосферных осадков, имеющих значение рН <5 (кислая реакция), данные элементы способны выделяться в почву. Затем из почвы они поступают в грунтовые воды, формирующие химический состав почвенного раствора. Почвенный раствор является питательной средой для растений. Также на состояние грунтовых вод
5 оказывают влияние поверхностные воды. В то же время растительность прирусловой части поймы реки выполняет роль водоохраной защиты берега. Поэтому необходим контроль за состоянием окружающей среды, охраны ее от загрязнения в пойменной части реки Иртыш.
В Омской области наиболее крупной рекой является Иртыш — один из притоков реки Оби. Основными источниками загрязнения реки Иртыш являются сточные воды промышленных и сельскохозяйственных предприятий, поверхностный сток с территории населенных пунктов и судоходство.
Многие металлы (кадмий, цинк, свинец, медь т.д.) обладают выраженной-мутагенной и канцерогенной активностью.
Поступая из воды в почву, химические элементы, способны улучшать или ухудшать свойства почвы. Повышение плодородия- и прирост урожая. растительности достигаются за счет поступления в почву макро — и микроэлементов. Интенсивная антропогенная нагрузка на почву вызывает изменение направления и темпов миграции микроэлементов, входящих в- фоновый состав почв и поступающих дополнительно из различных источников загрязнения. Большая часть загрязнения почвы тяжелыми металлами происходит в настоящее времЯіВ связи с активной хозяйственной деятельностью человека. К основным антропогенным источникам загрязнения почвы относятся промышленные предприятия городов и поселений, а также современные транспортные средства.
Загрязнение почвы тяжелыми металлами негативно сказывается на жизнедеятельности растений. Накапливая соединения тяжелых металлов, они представляют угрозу живым организмам, потребляющих их.
Объекты исследования. Вода реки Иртыш, почва и растения (ива белая Salix alba, пырей гребенчатый Agropyrum cristatum, осока береговая Carex ri-parid) прирусловой части поймы реки.
Цель исследований экологическая оценка накопления химических элементов (кадмия, свинца, цинка, меди и марганца) в системе вода — почва - растение с целью мониторинга экосистемы в прирусловой части поймы реки Иртыш в условиях промышленного города. Задачи:
Установить содержание элементов (Zn, Mn, Pb, Си, Cd) в пробах снежного покрова, воды, почвы и растениях прирусловой части поймы реки Иртыш.
Определить характер влияния повышенных концентраций (2 ОДК, 3 ОДК, 5 ОДК) кадмия на содержание меди, свинца, цинка в почве в условиях вегетационного опыта.
Выявить характер накопления кадмия в пырее гребенчатом, осоке береговой в условиях вегетационного опыта.
Составить прогноз накопления кадмия в системе почва - растение в случае антропогенного его поступления.
Научная новизна. Впервые получены сведения о содержании химических элементов (Zn, Mn, РЬ, Си, Cd) в агроэкологических условиях прирусловой части поймы реки Иртыш в системе вода - почва — растение. Показано, что концентрации Zn, Mn, Си в воде превышают ПДК в исследуемых районах (мкг/л): 10, 10, 1 соответственно. Впервые получены данные содержанияхими-ческих элементов (Zn, Mn, Pb, Си, Cd) в аллювиальных дерновых почвах прирусловой части поймы реки Иртыш, значения которых не превышает ОДК. Впервые получены данные содержания элементов в растениях (ива белая, пырей гребенчатый, осока береговая) прирусловой части поймы реки Иртыш.
Составлен прогноз накопления кадмия в системе почва - растение для пастбищных культур. Установлена линейная и полиномиальная зависимости между содержанием кадмия в почве аллювиально-дернового типа и накоплением его в растениях. Результаты позволяют прогнозировать содержания кадмия в растениях в условиях данной экосистемы в случае антропогенного загрязнения.
Практическая значимость работы. Полученные результаты могут быть учтены при установлении и развитии водоохранных зон, направленных
7 на обеспечение предотвращения загрязнения, засорения, заиления и истощения водных объектов, а также сохранения среды обитания объектов животного и растительного мира, как водоема, так и прирусловой части поймы реки. Результаты исследований внедрены в учебный процесс ГОУ ВПО «Омский государственный институт сервиса» при изучении дисциплины «Экология». Защищаемые положения.
1. Река Иртыш загрязнена цинком, марганцем и медью, почва приру словой части поймы реки Иртыш и растения не содержат избытка таких ме таллов как цинк, марганец, медь, свинец и кадмий.
Семейство злаковых (пырей гребенчатый Agropyrum cristatum) обладает большей способностью к накоплению кадмия, в отличие от семейства осоковых, в условиях вегетационного опыта при его повышенных концентрациях (2 ОДК, ЗО ДК, 50 ДК).
Кадмий при повышенных концентрациях (2 ОДК, 3 ДОК, 5 ОДК) в условиях вегетационного опыта понижает содержание цинка, свинца и меди в аллювиальных дерновых почвах.
Апробация работы. Основные материалы диссертации доложены и обсуждены на II международной научно-практической конференции «Урбоэко-системы: проблемы и перспективы развития» (г. Ишим, 2007г); на V межвузовской научно-практической конференции студентов и аспирантов «Молодежь. Наука. Творчество» (г. Омск, 2007г).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 научных работ, в том числе 2 публикации в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ.
Структура диссертации. Диссертация изложена на 106 страницах машинописного текста, включая 14 таблиц, 29 рисунков. Состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследований, результатов исследований воды, почвы, растений, выводов, предложений, библиографического списка и приложений.
Похожие диссертации на Экологическая оценка содержания тяжелых металлов в системе вода-почва-растение в прирусловой части поймы реки Иртыш
