Домой

Модельный опыт изучения влияния тяжёлых металлов на биологическую активность почв




НазваниеМодельный опыт изучения влияния тяжёлых металлов на биологическую активность почв
Дата14.03.2013
Размер74.2 Kb.
ТипДокументы
Содержание
2. Модельный опыт изучения влияния тяжёлых металлов на биологическую активность почв
Характеристика вносимых веществ
Активность целлюлозоразложения в модельном опыте с тяжёлыми
Подобные работы:

Научное общество учащихся гимназии № 4

Модельный опыт изучения

влияния тяжёлых металлов

на биологическую

активность почв


Выполнили:

Гаврилова Ольга, 10 б

Махинова Ксения, 10 а

Головченко Людмила, 106

Научный руководитель:

Безкоровайная Ирина Николаевна,

к.б.н., ст. науч. сот. инст. леса им. Сукачёва

Красноярск 2002

Введение

Проблема нарушения и загрязнения окружающей среды достаточно остро стоит в Красноярском крае и особенно в промышленно-индустриальных районах [1].

Крупные промышленные предприятия, выбрасывая в атмосферу загрязняющие вещества, в том числе и тяжёлые металлы, наряду с мощным загрязнением воздуха наносят огромный вред почвенному покрову.

К тяжелым металлам относятся металлы, имеющие атомную массу более 56, то есть расположенные в Периодической системе Д. И. Менделеева после железа; к ним же традиционно причисляют мышьяк и селен, т. к. их токсическое действие на организмы аналогично. Тяжелые металлы являются одним из важнейших загрязнителей почв [1]. Аккумуляция тяжёлых металлов в почве обусловлена, прежде всего, естественными ассоциациями химических элементов в природных комплексах [2]. (См. приложение 1) Однако увеличение количества металлов, вовлечённых в биологический круговорот, и их накопление в отдельных звеньях трофических цепей происходит благодаря активной деятельности человека [3].

Выделяют фоновое загрязнение почв, которое включает в себя естественное количество металлов (См. приложение 1), содержащихся в почве, с добавлением их количества за счёт глобального переноса и загрязнения почв, связанное с относительной близостью источников эмиссии.

В связи с усилением влияния антропогенного фактора на природные процессы, загрязнение окружающей среды тяжёлыми металлами представляет экологическую проблему.

Основными источниками антропогенного поступления тяжёлых металлов в окружающую среду является деятельность промышленных предприятий, особенно металлургические заводы, тепловые электростанции,

карьеры и шахты по добыче полиметаллических руд, транспорт [4].(См. приложение 2) По степени опасности тяжёлых металлов, выделяют 3 класса и 4 уровня загрязнения.

Высокие концентрации тяжёлых металлов оказывают негативное влияние на отдельные компоненты природных экосистем и, прежде всего, на почвенное население [5].

Почвы характеризуются не только составом и численностью разных групп биоты, но и их суммарной активностью., а также и активностью их биохимических процессов, обусловленных наличием в почве определённого запаса ферментов, выделенных прижизненно в результате деятельности растений и микроорганизмов, а также аккумулированных почвой после разрушения клеток. Все эти показатели включаются в общее понятие биологической активности почв.

Наиболее информативными для диагностики почвенного состояния являются такие показатели, как «целлюлозоразложение» и «дыхание».

Целлюлотическая активность свидетельствует о напряженности биологических процессов в почве. Чем интенсивнее разлагается целлюлоза, тем быстрее осуществляется биологический круговорот элементов.

Выделение окиси углерода с поверхности почвы (почвенное «дыхание») можно наряду с чистой первичной продукцией рассматривать в качестве одного из интегральных параметров, характеризующих функциональное состояние экосистемы [6]. Выделение углекислого газа тесно связано с функциональной активностью живых организмов, обитающих в почвах.

Быстрая и адекватная реакция живых организмов на негативное воздействие, обусловливает их высокую индикационную ценность при оценке влияния антропогенных факторов на почву и окружающую среду в целом.

Для того чтобы оценить влияние различных концентраций таких тяжёлых металлов, как цинк и медь, на биологическую активность серых лесных почв, был поставлен оригинальный лабораторный модельный опыт. Реализация цели складывалась из решения следующих задач;

• оценить влияние различных концентраций меди и цинка на скорость разложения лесных подстилок;

  • определить влияние тяжёлых металлов на такие показатели биологической активности почв, как «дыхание» и целлюлозоразл ожение;

  • оценить роль дождевых червей в процессах деградации биологической активности при загрязнении почв медью и цинком.

^ 2. Модельный опыт изучения влияния тяжёлых металлов на биологическую активность почв

В сосуды поместили по 300 г лесной темно-серой почвы, взятой в районе Березовской ГРЭС и по 20 г подстилки из-под лиственницы (объем подстилки соответствует её запасам в естественных условиях). Сосуды были разделены на контрольные, где концентрация металлов соответствовала фоновой, и опытные, в которые внесли хлорид меди и хлорид цинка (табл.1). Их концентрация в одних опытных сосудах соответствовала ПДК, а в других очень высокому уровню загрязнения.

Таблица 1 ^ Характеристика вносимых веществ



Элементы

Класс опасности

Принятые фоновые концентрации, мг/кг

ПДК, мг/кг

Высокий уровень загрязне ния, мг/к г

Медь

2

31

32

500

Цинк

1

74

100

3000

В половину сосудов поместили по 3 экземпляра дождевых червей.

Подстилка и почвы были увлажнены до оптимальной влажности (60% от полной влагоёмкости).

За период модельного опыта практически во всех вариантах произошла потеря в весе подстилок (рис.1). В контрольных вариантах с участием червей она составила 86,5%. Без червей скорость разложение подстилок в 5 раз ниже. В опытных вариантах с участием червей, где концентрация Си и 2п соответствовала ПДК, потеря в весе подстилок близка к контролю.

Отсутствие червей привело к значительному снижению скорости трансформации растительных остатков. Концентрация тяжелых металлов, соответствующая высокому уровню загрязнения привела практически к полному подавлению биологических и биохимических процессов разложения подстилок. В этих вариантах отмечена гибель червей.







Рис.1. Потеря в весе подстилок за период модельного опыта. 1 -

контроль, 2- концентрация Си = ПДК, 3 -концентрация Си = высокому уровню загрязнения, 4-концентрация 2п = ПДК, 5 -концентрация 7.П = высокому уровню загрязнения.

Для выявления влияния тяжёлых металлов на биологическую активность почв были использованы интегральные показатели - это целлюлозоразложение и почвенное «дыхание» Определение целлюлозоразложения проводили аппликационным методом, почвенное «дыхание» адсорбционным методом.

Сразу после внесения металлов была определена интенсивность «дыхания» подстилок в контрольных и опытных вариантах.

Различий между вариантами не выявлено, и интенсивность «дыхания»

",

составила 0,7 мг СО2/М . Активность целлюлозоразложения определилась через 2 месяца и составила в контрольных сосудах с червями - 36% , а в опытных сосудах с медью (концентрация меди равна ПДК) близка к контрольным сосудам, в сосудах с цинком (концентрация цинка равна ПДК) в 2-3 раза ниже, (табл.2) Во всех вариантах без червей активность в 2-6 раз ниже, чем в сосудах с червями. В сосудах с высоким уровнем концентрации цинка активность целлюлозоразложения полностью подавлена.


Таблица 2

^ Активность целлюлозоразложения в модельном опыте с тяжёлыми

металлами (%)



Варианты

Контроль

Си

2п







ПДК

Высокий уровень загрязнения

ПДК

Высокий уровень загрязнения

С червями

36

24,5

23,5

11,5

0

Без червей

4,5

4

6,7

6,3

0


3. Выводы

  1. Высокий уровень загрязнения такими металлами, как цинком и медью, приводит к деградации процессов разложения лесных подстилок, что обусловлено резким снижением биологической активности почв и уничтожением отдельных групп почвенной биоты (целлюлозоразлагающие микроорганизмы, дождевые черви).

  2. Уровень концентрации тяжёлых металлов, близкий к ПДК, оказал

незначительное влияние на активность педобионтов, присутствие дождевых червей в почвах замедляет процессы деградации

биологической активности при загрязнении тяжёлыми металлами.

3. Даже при сильном загрязнении подстилок и почв тяжелыми металлами' черви активизируют сохранившуюся микрофлору и способствуют снижению процессов деградации биологической активности.


Поиск по сайту:



База данных защищена авторским правом ©dogend.ru 2014
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Уроки, справочники, рефераты