Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Методологические основы оценки состояния природных компонентов 1 о городской среды
1.1 Современные подходы к оценке «состояния антропогенно измененной природной среды 10
1.2 Области применения и методы биоиндикационных исследований
Глава 2. Общая физико-географическая и экологическая характеристика территории Санкт-Петербурга
2.1 Географическое положение и история формирования города
2.2 Геологическая среда и рельеф 41
2.3 Особенности климата и состояние атмосферного воздуха 42
2.4 Характеристика природных вод 4
2.5 Растительный и животный мир 58
2.6 Состояние городских почв 63
Глава 3. Материалы и методы исследований 73
3.1 Полевые исследования 73
3.2 Методы камеральных исследований 78
3.2.1 Биотестирование 79
3.2.2 Определение биологической активности почв 84
3.2.3 Определение биохимических свойств почв 85
Глава 4. Результаты исследований состояния городских почв василеостровского района и Елагина острова и их обсуждение
4.1 Биотестирование городских почв 88
4.1.1 Использование в качестве тест-объекта инфузории-туфельки
4.1.2 Использование в качестве тест-объекта кресс-салата 90
4.2 Биологическая активность городских почв 93
4.2.1 Целлюлозолитическая активность городских почв 93
4.2.2 Интенсивность почвенного дыхания 97
4.2.3 Ферментативная активность почв 99
4.3 Физико-химические характеристики городских почв 106
4.4 Зависимость биологической активности городских почв от содержания в них тяжелых металлов 119
Заключение 127
Выводы 139
Литература 141
- Современные подходы к оценке «состояния антропогенно измененной природной среды
- Географическое положение и история формирования города
- Полевые исследования
- Биотестирование городских почв
Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Городская среда является специфическим образованием, возникшим в результате взаимодействия существовавших ранее природных ландшафтов и городской структуры. Развитие городов преобразует естественный (природный) ландшафт, приводя к формированию новых - урбанизированных экосистем. В результате процессов формирования и развития города в значительной степени изменяется состояние атмосферного воздуха и природных вод, происходят микроклиматические изменения, вместо естественных почв формируются специфические образования - урбаноземы (Куприянов, 1977; Владимиров, Микулина, Яргина, 1986; Урбанизация и экология, 1990; Касимов, Перельма, 1995; Добровольский, 1997). Растительный покров городов обычно представлен "культурными насаждениями", поэтому структура антропогенных фитоценозов не соответствует зональным и региональным типам естественной растительности. Развитие зеленых насаждений городов протекает во многом в искусственных условиях, что приводит к сильному угнетению их функционального состояния (Лунц, 1975). Перечисленные изменения в формирующейся городской среде нередко создают острые экологические ситуации, за развитием которых следят при использовании физико-химических и биологических методов оценки состояния среды обитания человека.
Ряд исследователей (Уфимцева, Терехина, 2000) считает, что одним из перспективных подходов к оценке экологического состояния городской среды является биоиндикация, т.к. она обеспечивает, по их мнению, получение комплексной информации о состоянии среды и может стать основой принятия превентивных мер по оптимизации городской среды в выделенных по биоиндикаторным критериям «зонах экологического риска» (рассматривается риск для здоровья населения). Однако, далеко не всегда выводы, сделанные на основании биоиндикационных и физико-химических (опирающихся в своих
оценках на нормативные показатели) исследований совпадают; кроме того, насколько нам известно, отсутствуют и работы по выявлению степени сопряженности биоиндикационных и медико-демографических оценок качества городской среды.
Неоднозначность оценок развивающихся экологических ситуаций на различных городских территориях, указывает на актуальность проведения исследований по выявлению допустимых областей применения методов биоиндикации в геоэкологии. Важным этапом рассмотрения применимости методов биоиндикации в геоэкологических исследованиях является установление характера связей индикационных показателей с физико-химическими критериями антропогенных изменений городской среды, познание закономерностей их трансформации в зависимости от геоэкологических условий.
Работы, направленные на рассмотрение степени сопряжения биоиндикационных показателей не только с уровнем химического загрязнения среды, но и с антропогенным изменением других важных для живых организмов экологических факторов единичны. Что же касается оценки состояния, процессов трансформации и формирования городских почв, то не смотря на актуальность для геоэкологии этих исследований, работы в этом плане только начинаются.
Хотя в последние время наблюдается интенсивная разработка теоретических основ учения о городских экосистемах и роли городских почв в формировании урбоэкосистем (Vink, 1983; Crual, 1992; Касимов, ЇІерельман, 1995; Добровольский, 1997), сведений об изменениях свойств почв, позволяющих лучше понять механизмы функционирования антропогенно измененных природных комплексов, недостаточно.
Определение областей применения экспресс-методов биоиндикации (широко используемых при оценке состояния -естественных, - т.«е. природных, комплексов) для решения специфических задач мониторинга городской «среды
является важным этапом обоснования программ геоэкологического мониторинга урбанизированных территорий, а также изучения механизмов функционирования измененных урбанизацией природных экосистем и их компонентов.
Наибольшее значение такие подходы имеют при изучении крупных городов России (например, Санкт-Петербурга), где происходят существенные изменения природной среды, вызванные концентрацией промышленного потенциала, транспорта и населения. Однако, экологические проблемы урбанизации возникают не только на территориях промышленно развитых стран. В настоящее время они остро ощущаются и в Западной, а также в Центральной Африке. Поэтому разработка современных подходов к оценке состояния городской среды имеет большое значение и для решения экологических проблем ряда африканских государств.
Цель и задачи исследования. Цель - определение сопоставимости оценок состояния городской среды методами биоиндикации и покомпонентного физико-химического анализа ее качества, а также выявление показателей биологической активности почв, отражающих продолжительность, характер освоения городских территорий и уровень их химического загрязнения.
В связи с поставленной целью решались следующие задачи:
1. На основании анализа литературных данных и результатов собственных
исследований рассмотреть сопряженность оценок состояния городской среды, проведенных экспресс-методами біиоиндикации и методами физико-химического анализа.
2. При использовании распространенных в экологических исследованиях
методов биотестирования оценить состояние городских почв на территориях Санкт-Петербурга, различающихся уровнем химического загрязнения (по данным физико-химического анализа) и функционального состояния произрастающих там зеленых насаждений.
3. На примере территорий Санкт-Петербурга, различающихся
продолжительностью и характером их освоения, изучить особенности биологических и физико-химических свойств урбаноземов.
4. Изучить влияние загрязнения тяжелыми металлами на основные показатели
биологической активности городских почв.
Объект и предмет исследования. Объект исследования - территории крупных промышленных городов, в качестве модели которых выбран город Санкт-Петербург. Предмет исследования - состояние городской среды, оцениваемое биологическими методами диагностики.
Методология исследования. Выполненная работа 'базируется на методологических положениях геоэкологии, в основе которых лежат представления санкт-петербургской научной школы о том, что геоэкология -наука, изучающая экологически значимые (т.е. значимые для живых организмов, включая человека) изменения в геосистемах, подверженных антропогенному воздействию. Эти представления созвучны с положениями, лежащими в основе формулы специальности 25.00.36 - Геоэкология, утвержденной ВАКом РФ.
Научная новизна и значимость полученных результатов. Впервые проведен сравнительный анализ результатов исследований состояния городской среды при использовании экспресс-методов биоиндикации и методов физико-химического анализа, показавший принципиальные различия в оценках качества среды, осуществляемых на основе данных методических подходов. Выявлены закономерности в изменениях свойств урбаноземов в процессе формирования городского ландшафта. Установлены показатели биологической активности городских почв, отражающие продолжительность и характер освоения территорий города, а также уровень их химического загрязнения.
Практическая значимость полученных результатов. Представленные в работе данные позволяют создать адекватную задачам геоэкологии программу мониторинга состояния городской среды и осуществить корректную интерпретацию результатов исследований ее состояния. Сведения о физико-химических и биологических свойствах городских почв различных участков Василеостровского района и Елагина острова могут быть использованы Садово-парковым Управлением Санкт-Петербурга при проведении мероприятий по рекультивации городских почв, направленной на улучшение функционального состояния зеленых насаждений, которые выполняют в условиях города важную санитарно-гигиеническую, средообразующую и эстетическую функции.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту.
1. Применение в геоэкологических исследованиях экспресс-методов
биоиндикации и физико-химических критериев, используемых для расчета
интегральных показателей качества компонентов природных комплексов,
приводит к неоднозначным оценкам состояния городской среды.
2. Использование в качестве биоиндикаторных признаков
морфологических характеристик зеленых насаждений позволяет
классифицировать городские территории, в первую очередь, не по степени их
химического загрязнения (часто рассматриваемого с точки зрения риска для
здоровья человека), а по степени антропогенного изменения целого комплекса
экологических факторов, играющего решающую роль в формировании
специфических свойств городской почвы, которые в конечном итоге влияют на
их биологическую активность.
3. К числу показателей биологической активности почв, отражающих
продолжительность, характер освоения городских территорий и уровень их
химического загрязнения относятся целлюлозолитическая активность, активность
почвенного дыхания, а также активность почвенных ферментов уреаза и инвертаза.
При этом в зависимости хуг рассматриваемого фактора антропогенной трансформации природной среды значимость перечисленных показателей меняется.
Личный вклад соискателя. Соискателем самостоятельно проведены: сбор данных по применению физико-химических и биологических методов оценки состояния городской среды, отбор и физико-химический, а также биологический анализ проб городских почв Санкт-Петербурга, статистическая обработка и анализ полученных материалов.
Апробация результатов диссертации. Основные результаты диссертации освещались на Международной научной конференции «Экологические и гидрометеорологические проблемы больших городов и промышленных зон» (Санкт-Петербург, 2002); Научно-практической конференции «Геоэкологический мониторинг: теория и практика» (Санкт-Петербург, 2003).
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, выводов и списка используемой литературы, включающего 161 наименования. Общий объем работы - 156 страниц, в том числе: 21 рисунков и 10 таблиц.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 2 работы.
Автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю В.Н. Мовчану за многолетнюю помощь в работе, а также Н.В. Алексеевой-Поповой, А.Д. Горбовской, Ф.Е. Максимову, В.Ю. Третьякову, Н.А. Шейерман, В.М. Щербакову, С.А. Апостолов, И.В. Дроздова за помощь в овладении использованных в работе методов исследования.
Современные подходы к оценке «состояния антропогенно измененной природной среды
К настоящему время в научной литературе имеется значительное число работ, посвященных изучению природных комплексов, в той или иной степени подверженных антропогенному воздействию. Одной из главных задач этих исследований является оценка состояния природной среды в целом или ее отдельных компонентов (что на самом деле не одно и тоже), а также выявление антропогенных причин, произошедших в природной среде изменений. При этом нередко в сильно отличающихся по методологии работах для обозначения концептуальных основ проведенных авторами исследований используется один и тот же популярный термин - «оценка экологического состояния», а в методологически близких работах используются совершенно разные термины. К ним, например, относятся: «экологическое состояние природной среды», «состояние природы», «экологическая оценка», «эколого-географическая оценка состояния природной среды», между которыми нередко ставят знак равенства. В действительности эти термины отражают разные понятия.
Несмотря на то, что термин «экологическое состояние» является чрезвычайно популярным в научной литературе, в том числе посвященной изучению антропогенных изменений природных комплексов как экологических систем, его наиболее широко известное в географии определение основано на сугубо антропоцентрическом подходе. В частности, А.Г. Исаченко (1994) под экологическим состоянием природной среды предложил понимать состояние естественных механизмов жизнеобеспечения человека как живого существа всеми необходимыми первичными (не связанными с производством) средствами существования: воздухом, теплом, водой, источниками пищи, а также природными условиями трудовой деятельности, отдыха и культурного развития. Исходя из этих представлений оценить экологическое состояние природной среды - значит оценить ее качество с гуманитарно-экологических позиций.
Термин «состояние природы» в отличие от рассмотренного выше термина не является антропоцентрическим. Согласно определению Н.Ф. Реймерса (1990) состояние природы (по степени нарушенности природы человеком) -качественное отличие ее от определяемого лишь естественными процессами. При этом вводятся градации состояния: -естественное, равновесное, кризисное, критическое, катастрофическое, коллапса.
Отчетливо выраженный биоцентрический подход лежит в основе других представленных выше терминов - «экологическая оценка» и «эколого-географическая оценка». Под первым предложено понимать определение состояния среды жизни (не обязательно только человека) или степени воздействия на нее определенных факторов с учетом динамики их воздействия (Реймерс, 1990); а под вторым - параметрическое определение состояния природной среды, обеспечивающее существование конкретных сообществ живых организмов, характерных для этих состояний и обусловленных природными условиями, в той или иной степени изменяющимися под воздействием антропогенных факторов (Селиверстов, 1994).
Существуют работы, основанные на эколого-географическом подходе, в которых био - и экоцентрический подходы к оценке состояния природных комплексов кратко характеризуются как оценка их экологического состояния (Дмитриев, 1999). При этом считается, что такая оценка состояния должна сводиться к обоснованному отбору информативных признаков, нахождению градаций и шкал для этих признаков и определению алфавитов классов, однозначно отражающих состояние и тенденцию развития экосистемы при различных антропогенных нагрузках (Дмитриев, 1995). Из этого видно, что согласно данной позиции оценка экологического состояния не аналогична покомпонентной комплексной оценке, тем более - оценке качества природной среды с гуманитарно-экологических позиций (на что указывалось в определении этого термина у А.Г. Исаченко).
Однако традиционной в экологических исследованиях все же является покомпонентная (по отдельным характеристикам) оценка -состояния среды, основывающаяся на сравнении полученных значений исследованных параметров с некоторыми уровнями или нормами. Часто в научных исследованиях используют косвенную оценку, позволяющую охарактеризовать состояние и качество природной среды по ряду косвенных (сопряженных) показателей, отражающих функциональные и корреляционные взаимосвязи между оцениваемыми свойствами. Наименее разработана, хотя и считается более перспективной, комплексная оценка, т.е. оценка по большому числу критериев. Часто она включает нахождение коэффициентов и индексов загрязненности, создание классификаций качества природных сред. Комплексная оценка разрабатывалась и используется применительно к природным объектам, хотя в действительности не является системной. Применение ее для оценки состояния не природных, а существенно измененных (во многом искусственных) систем - урбоэкосистем (городов), на наш взгляд, возможно только после серьезного теоретического обоснования.
Среди используемых, так называемых, экологических критериев выделяют частные и интегральные критерии. Первые характеризуют состояние основных компонентов геосистем: атмосферного воздуха, почв, природных вод, биоты. Они базируются на признаках, полученных в результате прямых измерений отдельных параметров природной среды (например, химического состава природных объектов, характеристик климата), а также антропогенных эмиссий (Экологическая обстановка...,2003). Уровень загрязнения оценивают по кратности превышения ПДК (или регионального фона) приоритетных по опасности для человека вредных химических веществ, а также частотой таких превышений. В случае комплексной оценки загрязнения атмосферного воздуха рассчитывают индекс загрязнения атмосферы (ИЗА), а в случае загрязнения природных вод - индекс загрязнения воды {ИЗВ).
Интегральные критерии должны оценивать состояние природного комплекса в целом. Здесь следует отметить, что в последние Годы стали появляться работы по многокритериальной интегральной оценке экологического состояния урбанизированных территорий на основе метода сводных показателей (Алимов, Дмитриев, Флоринская, и др. 1999). Однако этот метод прошел серьезную проверку и доработку только на примере водных экосистем (Дмитриев, 1999, 2000).
На практике оценка состояния природной и городской среды в России входит в совокупность работ по экологическому мониторингу, включающему мониторинг окружающей среды, мониторинг источников антропогенного воздействия и биологический мониторинг. На основании Закона РФ "Об охране окружающей среды" государственная служба наблюдений за состоянием окружающей природной среды осуществляется через систему наблюдений в городах, промышленных центрах, на водных объектах, в отдельных регионах, а также в космическом пространстве. Среди важнейших задач этой службы -организация единой системы сбора и обработки данных наблюдений, обеспечивающей оценку и прогноз состояния объектов окружающей природной среды и природных ресурсов, экологической безопасности населения.
Географическое положение и история формирования города
Санкт-Петербург является самым крупным северным городом. Особый характер его природной среды обусловлен сложным геологическим строением территории, высокой обводненностью поверхностными, грунтовыми и пластовыми подземными водами, экстремальными климатическими условиями, которые в значительной степени усугубляют негативное воздействие антропогенных факторов на живые организмы.
Санкт-Петербург - крупнейший промышленный, научный, учебный и культурный центр России. С момента основания он является крупнейшим транспортным узлом, где сконцентрированы все виды транспорта (автомобильный, железнодорожный, воздушный, подземный, морской, речной). В течение трехвековой истории города антропогенная нагрузка на природную среду привела к формированию напряженной экологической ситуации и практически к полному преобразованию природных ландшафтов.
Основными источниками загрязнения городской среды являются предприятия машиностроения, химической промышленности, электроники и электротехники, судостроения, черной и цветной металлургии. Существенную роль в техногенном воздействии на природу играют также легкая и пищевая промышленность, строительная и дорожная индустрии, объекты топливно-энергетического комплекса, жилищно-коммунальный сектор города (включающий в себя предприятия водообеспечения, сброса сточных вод, захоронения бытовых и других отходов), а также транспорт, в особенности автомобильный (Экологическая обстановка..., 2003).
Урбанизация территории Санкт-Петербурга происходила неодновременно -левобережье и западная часть правобережья Невы освоились значительно раньше восточной части правобережья, представленной преимущественно селитебной зоной (Охрана Окружающей среды..., 2003). В пределах Василеостровского района наиболее старый участок относится к восточной его части. Здесь началась активная застройка с 1730 года, а в центральной части Василеостровского района - в 1950-х годах. В конце 1960-х начале 1970-х годов после проведения намывных работ, при которых использовался грунт Невской губы, осуществлялась застройка западной части Василеостровского района (Ленинград географический...., 1977). В разные исторические периоды города тип и интенсивность воздействия на природную среду существенно менялись. Исходя из особенностей этого воздействия, выделяют шесть историко-экологических периодов (Ленинград географический...., 1977).
Первый период - догородской датируется ХУ11 веком, когда плотность проживающего здесь населения не превышала 1 человека на 1 кв. км, что практически не влияло на природные комплексы.
Второй период (ХУ111 - начало XIX века) - период интенсивного строительства зданий, дорог, а также дамб в дельте Невы. Во время их строительстве происходило нарушение природных ландшафтов при слабом химическом загрязнении почв, воздуха и воды.
Третий период (XIX век) - период интенсивной индустриализации и формирования городской инфраструктуры. Численность населения достигла 1 млн. человек. Произошло загрязнение почв и поверхностных вод органикой, металлами за счет промышленных и коммунальных свалок, сбросов сточных вод в поверхностные воды. Антропогенные воздействия на природную среду проявлялись главным образом в центральной части города
Четвертый период (первая половина XX века) характеризуется интенсивным развитием металлургической, машиностроительной и другой промышленности, а также автотранспорта, в результате чего происходило сильное нарушение и загрязнение ландшафтов.
Пятый период (вторая половина XX века) - расширение границ города, интенсивное развитие предприятий военно-промышленного комплекса, многократное увеличение автотранспорта. Этот период характеризуется максимально высоким уровнем загрязнения атмосферы оксидами азота, серы, углерода. В центральной части города наблюдалось очень сильное загрязнение нефтепродуктами и другими органическими веществами, металлами.
Шестой период (конец XX - начало XXI века) характеризуется внедрением современных технологий очистки и перехода на газ. Однако, воздействие человека на природную среду города остается очень сильным, происходит дальнейшее нарушение земель и химическое загрязнение окружающей-среды. К концу XX века самым экологически опасным оказалось загрязнение воздушного и водного бассейнов города за счет сброса в водоемы плохо очищенных стоков и выброса в атмосферу выхлопных газов автомобильным транспортом. По данным за 1999 г. выбросы загрязняющих веществ в атмосферу составляли 44,5 т/кв. км, сбросы загрязненных сточных вод в поверхностные водные объекты - 1,032 млн. т/куб. м, образовалось токсичных отходов (преимущественно в почве) в количестве 1,074 тыс. т. на куб. км.
Город расположен в пределах Приневской низменности, при впадении р. Невы в Финский залив, на 42 островах разветвленной дельты Невы. С запада город омывается водами Финского залива Балтийского моря. Протяженность береговой линии 12-14 км. Площадь городской территории t 05# км2, протяженность с севера на юг от Шувалово до ст. Можайская составляет 44 км, с запада на восток - около 25 км. Прилегающая к Неве низменность отличается небольшой высотой и характеризуется плоской, местами заболоченной поверхностью, среди которой выделяются изолированные возвышенности. Самый большой остров дельты Невы - Васильевский остров. Он лежит между Большой и Малой Невой, его площадь 1090 га. На западе остров выходит на Невскую губу Финского залива, с севера отделяется от о. Декабристов рекой Смоленкой. Наибольшая протяженность с севера на юг 4,2 км, с запада на восток - 6,6 км. Остров возвышается над уровнем воды на 1,3-3,5 м.
Васильевский остров, названный так в конце ХУ века по имени владельца - новгородского посадника Василия Селезня, ранее имел финское название Хирвисаари (Лосиный остров), а в начале ХУШ века назывался также Княжеский, Меншиков, Преображенский. По первоначальному замыслу он должен был быть центром Санкт-Петербурга, однако возросшая роль Адмиралтейства как промышленного центра, а также отсутствие мостов через Неву и трудность доставки строительных материалов на Васильевский остров обусловили преимущественное развитие города на левом берегу Невы. Остров был сильно заболочен и покрыт хвойными лесами. В 1703-1715 гг. почти не застраивался (в то время здесь были лишь деревянный дворец А. Д. Меншикова и три ветряные лесопильные мельницы на восточной оконечности). В 1730 году, когда порт был перемещен на Стрелку Васильевского острова, началась активная застройка восточной и юго-восточной частей острова. В ХУШ -начале XIX веков здесь сосредоточены почти все научные и учебные заведения. Во второй половине XIX - начале XX веков в южной и северной частях Васильевского острова возник ряд крупных промышленных предприятий.
Полевые исследования
Геоэкология основывается, прежде всего, на данных полевых исследований, необходимых для познания особенностей местности. Очевидно, что особенности территории (природные и антропогенные) являются факторами, влияющими на состояние ее природных комплексов. В связи с этим нами проводились полевые исследования на двух существенно различающихся по характеру и уровню антропогенных нагрузок на природную среду территориях Санкт-Петербурга: Василеостровском районе и Елагине острове. Василестровский район включает как промышленные, так и селитебные зоны и лишь незначительные участки -его территории отведены для рекреационных целей; кроме того, этот участки этого района (как отмечалось выше) характеризуется разной продолжительность освоения. Территория Елагина острова - исключительно рекреационная зона Санкт-Петербурга и не имеет ни промышленных, ни селитебных участков. Проведенные работы включали подготовительные, полевые и камеральные этапы.
В течение подготовительного этапа по данным предшествующих исследований проводилось ознакомление с выбранными районами: изучались литературные источники, научные отчеты, картографические материалы.
Полевые исследования включали визуальную оценку территории с определением характера землепользования, функциональной структуры городского участка, особенностей рельефа местности, общего состояния и типа растительного покрова. Все перечисленное выше использовалось для уточнения мест отбора проб почв. Этот этап завершался отбором почвенных образцов.
Нами проводились исследования городских почв Василеостровского района и Елагина островов с учетом классификационной принадлежности: типичные урбаноземы - дворы, дорожки, детские площадки; кулътуроземы -газоны, скверы.
В Василеостровском районе исследованы территории приуроченные к местам газонов, аллей, парков, скверов, расположенных как в отдалении от автомагистралей, так и в непосредственной близости к проезжей части. Места отбора проб (рис.3 , табл.2) включали те участки, которые были изучены ранее другими исследователями (Терехина, 1998; Уфимцева, Терехина, 2000) при использовании экспресс-метода фитоиндикации. Это было необходимо для более полного представления о процессах формирования городской среды и изменениях в природных компонентах городского ландшафта.
26. 17-я линия, 28 (двор)27 15-я линия,30 (двор)28 12-я линия, 25-27(двор в садике)29.9-я линия, Большой пр. (парк)30.5-я - 6-я линия, Большой пр.,10(сквер)31.Большой пр., 2 (парк)32.Между 3-й и 4-й линиями, 13(двор)33.Площадь Шевченко34.СтрелкаВасильевского острова(зеленая зона)35.Менделеевская линия (напротивисторического факультета) 36. Наб. Макарова, 18 37.1-я линия, 2 (двор)38. Д\С №.17(4-я и 5-я линии поМалому пр.)39. 7-я иЯ-я линии, 74(двор) по Малому пр.40.9-я линия, 68 (двор)41. Угол Малого пр. и 9-я линия(со стороны Среднего пр.)42. Сквер между 8-й и 7-й линиями,около-собора43.17-я линия, 30-(садик)44. Детская площадка между 15,16линиями, Средний пр.45.17-я линия, 13 (двор) Отбор, хранение, подготовка и транспортировка проб городских почв проводили в соответствии с государственными стандартами (ГОСТ 17.4.3 D1-83. Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб; ГОСТ 17.4.4.02-84. Охрана природы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа).
С целью проведения последующего анализа и обеспечения репрезентативности полученных результатов объединенную пробу составляли из 20 точечных проб, взятых с одной пробной площадки. Масса объединенной пробы составляла не менее 2 кг. Для контроля состояния городских почв точечные пробы отбирали с глубины 0-20 см массой не более 200 г каждая (ГОСТ 17.4.4.02-84).
Биотестирование городских почв
Для определения степени токсичности почвы при использовании в качестве тест-объекта инфузории-туфельки применялся индекс токсичности (Т), определяемый на основе показаний прибора «Биотестер».
Результаты исследований, основанных на оценке реакции культуры инфузории-туфельки, позволяют считать, что почва Елагина острова не токсична. Значения индекса токсичности в исследованных пробах лежали в пределах от -1,54 до -0,84 (табл.3 ).
В пробах городских почв Василеостровского района степень токсичности заметно различалась. В западной (наиболее молодой) части района пробы почв по этому тесту были оценены как нетоксичные - значения индекса токсичности варьировали в интервале от - 0,76 до -0,21. Наиболее токсичными являлись пробы, отобранные в южной части центрального районы Васильевского острова, а также в центральном районе его восточной части. Здесь значения индекса токсичности варьировали в пределах 0,50 - 0,81, что соответствует степени токсичности «токсично» и «сильно токсично» (рис.5, табл. 3). Эти места характеризуются высокой техногенной нагрузкой, связанной с большим количеством автотранспорта и близостью к промышленным предприятиям.
Таким образом, исследования состояния городских почв, проведенные нами при использовании методов биотестирования, позволили выявить существенную неоднородность качества этого компонента городской среды, рассматриваемого с точки зрения условий существования как автотрофных, так и гетеротрофных живых организмов. Однако, в целом, городские почвы Елагина острова являются более благоприятными для живых организмов, нежели почвы Василеостровского района, что, скорее всего, является следствием меньшей техногенной нагрузкой на них и проводимых там мероприятий садово-парковыми службами. На территории Василестровского района согласно реакциям инфузорий токсичны городские почвы, главным образом, в южной части его центрального района и центральной части восточного района. По данным теста «кресс-салат» участки с токсичными почвам отмечены как в западном, центральном, так и в восточном районах Васильевского острова.
Следовательно, можно говорить о специфичности реагирования этих широко используемых в экологических исследованиях биотестов на антропогенные изменения в городской среде. На наш взгляд, это может быть обусловлено как видоспецифическими особенностями толерантности (выносливости) используемых живых организмов, так и различными уровнями чувствительности критериев оценки таких изменений (в случае инфузории -хемотаксис, а в случае кресс-салата - нарушение процессов индивидуального развития, т.е. в данном случае - гибель зародыша).
Сравнение проведенных нами исследований с литературными данными (Терехина, 1998) показывает отсутствие полного соответствия между представленными выше результатами биотестирования почв и данными по экологическому зонированию территории Василеостровского района, проведенного на основе реакций произрастающих там зеленых насаждений (рис.16, 5, 6). На данных рисунках видно, что, например, зона максимального экологического риска (выделенная по функциональному состоянию растительности) включает исследованные нами участки, где согласно реакциям инфузорий почвы токсичны. Однако тест «кресс-салат» не дает таких результатов - напротив здесь большинство проб почв нетоксично. Кроме того, городские почвы большей части другой зоны - зоны экологического риска согласно использованных нами тестов оказались нетоксичными.
На основании рассмотренных данных можно сделать вывод, что экологическое зонирование территории на основе биологических -реакций зеленых насаждений отражает не столько техногенную (как считается, в первую очередь химическое загрязнение) нагрузку, а сложный комплекс всех экологических факторов, включающих, возможно, как микроклиматические особенности, водный режим, так и экологического «состояния почв.
Показателями экологического состояния почв являются ее биологическая активность, а также ряд других параметров, результаты оценки которых представлены ниже
Как отмечалось выше, биологическая активность почв проявляется в ряде показателей, среди которых ее ферментативная активность. Методы ее изучения хорошо разработаны в классической агрохимии (Анохин, 1980; Хазиев, Галстян, и др., 1990). Ферментативная активность - основной системообразующий результат в почвенном компоненте экосистемы, поэтому считается, что она может закономерно меняться в зависимости от стадии антропогенной дигрессии природной экосистемы (Хазиев, 1982).
Наиболее общей характеристикой почвенного компонента экосистемы, по мнению ряда авторов, являются активность разложения целлюлозы и почвенное дыхание, которые характеризуют интенсивность метаболических процессов в почве.
