Оценка экологического состояния почв и ТПО г. Перми

Загрязняющие вещества оказывают негативное влияние на живые организмы и, в первую очередь, на сосудистые растения, которые вследствие прикрепления к почве постоянно подвергаются воздействия как глобального, так и локального загрязнения. Растения являются основой любого биогеоценоза, и поэтому отклонения биохимических, физиологических реакций растений, весьма чувствительных к изменению условий среды, могут служить индикатором ее состояния.

Для качественной оценки токсичности почв по всхожести используются следующие уровни загрязнения [14]:

1. Загрязнение отсутствует. Всхожесть семян достигает 90 – 100 %, всходы дружные, проростки крепкие, ровные. Эти признаки, как правило, характерны для контроля, с которым следует сравнивать результаты, полученные с тестируемыми почвами.

2. Слабое загрязнение. Всхожесть 60 – 90 %. Проростки ровные, почти нормальной длины.

3. Среднее загрязнение. Всхожесть 30 – 60 %. Проростки по сравнению с контролем короче и тоньше. Некоторые проростки имеют уродства.

4. Сильное загрязнение. Всхожесть семян менее 20 %. Проростки мелкие и уродливые.

Уровень фитотоксичности загрзяненной почвы оценивается по ингибированию определяемых показателей по сравнению с таковыми у растений, выращиваемых на контрольной (незагрязненной) почве. В лабораторных условиях исследовалась фитотоксичность почв по отношению к индикаторной тест-культуре Lepidium sativum (кресс-салат или Клоповник посевной).

Оценку экологического состояния почвенного покрова проводили методом, предложенным О.З. Еремченко (2016) [3].

Результаты фитотестирования представлены в приложении 2.

Минимальные, средние и максимальные значения массы и длины растений по горизонтам каждого разреза представлены в таблице 3.2.

Таблица 3.2

Продолжение таблицы 3.2

Для практического использования метода фитотестирования требуется наличие «эталона сравнения», относительно которого будет оцениваться состояние трансформированных почв и почвоподобных образований. Для тест-контроля растения выращивали на питательном растворе Кнопа, в качестве субстрата использовался вермикулит. Для оценки результатов взяты параметры контроля – масса – 0,025722 г, длина – 7,4562 см. Наглядно они отображены в диаграммах (рис. 19 – 20).

Рис.19. Динамика массы по ТПО

Рис. 20. Динамика длины по ТПО

Биотестирование проводилось на основе учета высоты и массы тест-культуры в расчете на одно растение. Полученные данные подвергли статистической обработке. Снижение высоты и массы менее, чем на 30% свидетельствует об удовлетворительном состоянии почвогрунтов; снижение высоты и массы тест-культуры на 30-50% указывает на неудовлетворительное состояние почвогрунтов.

Высота растений в 25% почвенных проб поверхностных слоев не отличалась от контроля; 60 % растений показали пониженную высоту относительно контроля на 18–30%, что указывает на удовлетворительное экологическое состояние исследуемых почв. Неудовлетворительное экологическое состояние почв проявилось в высоте растений 15% проб.

Масса растений является наиболее информативным показателем фитотестирования. У растений, выращенных на 53% проб поверхностных горизонтов почв, не выявлено достоверного изменения массы относительно контроля. Снижением массы на 14–30% характеризуются растения 38% почвенных проб – это свидетельствует об удовлетворительном экологическом состоянии. Неудовлетворительное экологическое состояние почвы проявилось лишь в 9 % проб.

Таким образом, из почв наиболее благоприятными были квазизем торфяной (профиль № 7) и урбостратоземы техногенные (профили № 14, 15, 16), но и на них растения были ниже, чем на тест-контроле.

По результатам длины и массы тест-культуры делаем вывод, что большинство отобранных почв и ТПО имеют удовлетворительный уровень биологической активности. Биотестирование в целом показало, что почва не утратила способность выполнять свои экологические функции, однако пониженные высота и масса более чем у 50% проб указывает на существование неблагоприятного воздействия на почвы.

Проведя анализ результатов, можно сказать, что наибольшая биологическая активность почвенных образований обнаружена в образцах, отобранных в Мотовилихинском и Индустриальном районах г. Перми. Наименьшую биологическую активность имеют почвы Кировского района г. Перми.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Под термином городские почвы в широком смысле понимают все почвы находящиеся и функционирующие в черте города. В соответствии с принятой в России классификацией почв (Классификация и диагностика…, 2004) на городских территориях, наряду с природными почвами, выделяют выходящие на поверхность непочвенные образования – незакрепленные пески, выходы коренных пород и пр., и техногенные поверхностные образования (ТПО). Почвенный покров городов имеет сложную мозаичную структуру, обусловленную частой сменой почв и ТПО, многокомпонентным составом почвенного покрова и высокой степенью контрастности (морфологической и генетической) между входящими в него ареалами.

По литературным данным основным компонентом природного почвенного комплекса г. Перми являются дерновосреднеподзолистые тяжелосуглинистые почвы. В долинах рек широко распространены дерновые, дерново-глееватые, аллювиальные и торфяно-болотные почвы [18].

Литолого-геоформологические условия долины р. Камы предопределили, а тип землепользования увеличил разнообразие почв и техногенных поверхностных образований города.

Оценка разнообразия почв г. Перми была проведена на основе анализа данных полевых исследований. В почвенных образцах определяли кислотно-основные свойства, а также биологическую активность и токсичность почв фитотестированием.

Профили почв и ТПО не сохранили природное строение, сформированы «культурным слоем», насыпными грунтами разного гранулометрического состава – карбонатным щебнем, песками и суглинками. Иногда могут скрывать под собой оскальпированные, погребенные почвы. Почвы и ТПО отличаются нарушенностью, массовым включением твердых непочвенных материалов: битый кирпич, камень, строительный мусор булыжные и асфальтные покрытия и др.

Показатели кислотно-основного состояния городских почв особенно важны для культурных растений, почвы территорий озеленения должны обладать благоприятной реакцией почвенного раствора. В почвах г. Перми рНвод варьируется от 7,15 до 8,45. Наиболее часто встречаются почвы и ТПО со слабощелочной реакцией. Наибольшую актуальную и обменную кислотность имеют урбостратоземы техногенные. Щелочной характер почв преимущественно обусловлен повсеместным использованием карбонатной щебенки при строительстве и устройстве дорог.

Проведя анализ результатов фитотестирования, можно сказать, что большинство отобранных почв и ТПО имеют удовлетворительный уровень биологической активности. Почва не утратила способность выполнять свои экологические функции, однако пониженные высота и масса более чем у 50% проб указывает на существование неблагоприятного воздействия на почвы. Наибольшая биологическая активность почвенных образований обнаружена в образцах, отобранных в Мотовилихинском и Индустриальном районах г. Перми. Наименьшую биологическую активность имеют почвы Кировского района.

Почвы отличаются свойствами неблагоприятными для выполнения эколого-биологических функций (щелочность, каменистость). Экологические функции ТПО полностью утрачены, их влияние на городскую среду характеризуется как дестабилизирующее и требует мер по снижению негативных эффектов (рекультивация). В целом состояние и масштабы распространения ТПО в городе нуждаются в пристальном изучении.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Герасимова М.И. Антропогенные почвы: генезис, география, рекультивация / М. И. Герасимова, М.Н. Строганова, Н.В. Можарова, Т.В. Прокофьева. Учеб. пособ. Под редакцией академии РАН Г.В. Добровольского. – Смоленск: Ойкумена, 2003. – 268 с.

2. ГОСТ Р ИСО 22030-2009. Качество почвы. Биологические методы. Хроническая фитотоксичность в отношении высших растений. – М: Стандартинформ, 2010

3. Еремченко О.З., Митракова Н.В. Способ оценки биологической активности и токсичности почв и техногенных почвогрунтов. Патент РФ № 2620555.2016.

4. Еремченко О.З. Почвы и техногенные поверхностные образования урбанизированных территорий Пермского Прикамья: монография / О.З. Еремченко, И.Е. Шестаков, Н.В. Москвитина. – Пермь: Перм. гос. нац. исслед. ун-т, 2016. – 252 с.

5. Еремченко О. З. Свойства почв и техногенных поверхностных образований в районах многоэтажной застройки г.Пермь / Еремченко Е.О., Москвина Н.В. // Почвоведение. 2005. № 7. С. 782–789.

6. Ерёмченко О.З. Эколого-биологические свойства урбанозёмов г. Перми / О.З. Еремченко, И.Е. Шестаков, В.И. Каменщикова// Вестник Удмуртского университета. Серия Биология. Науки о земле.

7. Каменщикова В. И. Экологическое состояние и устойчивость почв таёжно-лесной зоны к антропогенным воздействиям // Вестник Пермского университета. Сер. Биология. Пермь, 2011. Вып. 1.С. 64–67.

8. Методические указания по оценке городских почв при разработке градостроительной и архитектурно-строительной документации / А.С. Курбатова, В.Н. Башкин, А.Д. Мягкова, Т.В. Решетина, В.А. Савельева, Г.П. Тощева, А.С. Яковлева. – М, 2003.

9. Полевой определитель почв. – М.: Почвенный ин-т им. В.В. Докучаева, 2008. – 182 с.

10. Почвоведение: теория и практика лабораторных работ. учеб. пособие / сост. О.З. Еремченко, Р.В. Кайгородов, И.Е. Шестаков, Л.А. Чудинова. – Пермь: Перм. гос. нац. исслед. ун-т, 2014. – 95 с.

11. Преобразование города. Стратегический мастерплан Перми: заключительная версия. 2009. URL: https://www.permgenplan.ru (дата обращения: 17.05.2018).

12. Руководство по эксплуатации ЭКОТЕСТ, 2005. – 34 с.

13. Сохранение почв как незаменимого компонента биосферы / Добровольский Г. В., Никитин Е. Д. – М.: МИРОС МАИК Наука/Интерпериодика, 2000. – 185 с.

14. Строгонова М.Н. Городские почвы: генезис, систематика и экологические функции (на примере г. Москвы). – М, 1998. – 71 с.

15. Фитотестирование: основные подходы, проблемы лабораторного метода и современные решения / О.В. Лисовицка, В.А. Терехова // Доклады по экологическому почвоведению №1, вып. 13. – 2010. – 18 с.

16. Чеснокова С.М. Биологические методы оценки качества объектов окружающей среды: учеб. пособие. В 2 ч. Ч. 2. Методы биотестирования / С. М. Чеснокова, Н. В. Чугай; Владим. гос. ун-т. – Владимир: Изд-во Владим. гос. ун-та, 2008. – 92 с.

17. Шестаков И.Е Разнообразие почв различных функциональных зон левобережной территории г. Перми / И.Е.Ш\ Шестаков, Н.В. Москвина // Закономерности изменения почв при антропогенных воздействиях и регулирование состояния и функционирования почвенного покрова: мат. всеросс. науч. конф. М.: Почв. ин-т им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии, 2011 г. С. 454–457.

18. Шестаков И.Е. Автореферат. Экологическое состояние почвенного покрова г. Перми. – Пермь: Перм. гос. нац. исслед. ун-т, 2012. – 23 с.

19. Шишов Л.Л. Классификация и диагностика почв России / Л.Л. Шишов, В.Д. Тонконогов, И.И. Лебедева, М.И. Герасимова. – Смоленск: Ойкумена, 2004. – 342 с.

20. Экологические функции городских почв / Ответственные редакторы А. С. Курбатова, В.Н. Башкин. – М. – Смоленск: Маджента, 2004. – 232 с.

21. Экология города. Под ред. Денисова В.В. Ростов н/Д, М.: 2008. - 832 с. Ижевск, 2011. Вып. 4. С. 56–63.

22. Экология города: Состояние и охрана окружающей среды города Перми. – Пермь, 2017. – 110 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ