Фотографии хода эксперимента:

Государственное бюджетное образовательное учреждение

Средняя общеобразовательная школа №372

Московского района Санкт-Петербурга

Исследовательская работа в системе

Открытой научно-практической конференции

Обучающихся старших классов и педагогов школ

Московского района

«Здоровое поколение России».

Тема: Исследование почв рекреационной зоны вблизи территории ЖК, расположенного на месте бывшего промышленного объекта, при помощи химического анализа и биоиндикационных методов

Выполнили:

Агафонова Валерия Владимировна,

Бондаренкова Анна Денисовна

учащиеся 11 «А» класса

ГБОУ школа № 372 Московского р-на,

Руководители:

Мартыненко Галина Викторовна,

Зам. дир. по УВР, учитель биологии

ГБОУ школа №372,

Московского р-на;

Свешников Валерий Георгиевич,

педагог дополнительного образования

ГБУ ДО ДД(Ю)Т Московского р-на

Г. Санкт-Петербург

Содержание:

1. Введение………………………………………………………………..2

2. Обзор литературы…………...…………………………………………4

3. Исследовательская часть………………………………………………6

4. Результаты исследований...……………………………………………7

5. Заключения и выводы..…………………………………………...……10

6. Мероприятия по снижению экологического риска…………………..11

6. Список использованной литературы и Интернет-ресурсов ………....13

7. Приложения………………………………………………………….......14

Введение

Промышленное хозяйство оказывает большее воздействие на природную среду, чем любая другая отрасль производства. В результате внедрения индустриальных методов производства изменилось соотношение сил между природой и промышленной отраслью экономики [1].

Петербург с каждым годом становится все больше и больше. Город развивается, расширяется, народ из разных уголков России все приезжает и приезжает, и покупает себе жилье, дабы обосноваться здесь навсегда. А пятен под застройку, увы, становится все меньше и меньше. И застройщики вынуждены присматриваться к так называемым «серым зонам». Они скупают земли (по статистике, объекты редевелопмента уже составили пятую часть жилой застройки!), и на месте бывших промышленных предприятий вырастают жилые дома, а зачастую даже – целые кварталы с огромной внутренней инфраструктурой. [5]

После изучения истории Московкого р-на было выяснено, что построенные ЖК располагаются на землях, ранее пренадлежавшим мясокомбинату «Самсон».

Беря во внимание всё вышеупомянутое, можно утверждать, что экологическая обстановка на данной территории никак не может быть удовлетворяющей высоким экологическим стандартам.

Актуальность проекта: В душе каждого покупателя обосновывается червячок сомнений, который подтачивает его изнутри. А безопасно ли тут жить с детьми? А вдруг под домом целый склад неутилизированных отходов и вообще отравленная земля? А вдруг радиация подтачивает мой организм, а я этого даже не ощущаю?! И вот этих вот «а вдруг» может быть бесконечное множество. Но в современных реалиях, да в условиях городской среды идеально чистый земельный участок – это попросту невозможно. Приходится довольствоваться тем, что есть, в частности, новостройками в местах бывших промзон. Загрязнение почвы внешне может не проявляться, но при этом оказывать на здоровье людей негативное воздействие [2]. Тяжелые металлы и нефтепродукты являются приоритетными загрязнителями городских почв. Оказывают негативное влияние на окружающую среду: угнетают рост и развитие растений, в связи с чем ухудшаются их эстетические характеристики. Кроме того в ветреную погоду почва пылит и попадает в дыхательные пути людей, а вместе с ней и содержащиеся в ней загрязняющие вещества, нанося вред здоровью. Особенно опасно негативное влияние загрязненных почв на территории жилищных рекреаций, таких как детские площадки.

Предлагаемый проект является актуальным для меня, поскольку моя семья проживает в ЖК, расположенном на территории бывшего промышленного назначения. Поэтому я задалась вопросом: насколько безопасны почвы, окружающие мой дом.

Целью проекта явилось изучение свойств почвы с территории жилых комплексов для определения степени загрязнённости рекреационных зон солями тяжёлых металлов.

В соответствии с данной целью были поставлены следующие задачи:

- провести обзор литературы, связанной с проблемами загрязнения почв;

- провести отбор проб;

- составить план исследовательских работ;

- отработать методы исследования почв;

- установить количественное содержание тяжелых металлов 1-го класса опасности (свинец, кадмий) и нефтепродуктов;

- определить уровень кислотности почв и их засоление;

- исследовать токсическое влияние водных вытяжек из почв на высшие растения и гидробионты (рачки-дафнии);

- сравнить полученные результаты с действующими нормативами допустимого уровня загрязнения почв;

- обсудить результаты исследований;

- дать заключение о состоянии почв рекреационной зоны;

- оценить экологические риски отдыха в рекреационных зонах на территории ЖК;

- разработать мероприятия по снижению экологического риска.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Свалки и захоронения отходов животного происхождения наносят вред окружающей среде, являются источником повышенной опасности для человека. Расходы на утилизацию, неиспользование резервов приводят к повышению стоимости мясных продуктов. [4]

Зачастую биологические отходы утилизируются неверно. А именно путём захоронения в землю (не в биотермические ямы или скотомогильники), что категорически запрещено по правилам уничтожения биологических отходов (часть 1, п. 1.7).[3]

И вот тут покупатели начинают волноваться: а не опасно ли жить на месте бывших промышленных предприятий? Можно выдыхать: никто не начинает строить вот так, с наскока. Сначала земли «серого пояса» рекультивируют, вся почва тщательно перерабатывается и очищается, и лишь затем застройщики приступают к возведению жилых домов. Каждый (!) проект обязан соответствовать существующим экологическим нормативам, иначе разрешение на строительство просто-напросто не будет выдано. [6]

Для того, чтобы получить разрешение на строительство ЖК, необходимо получить паспорт почв — документ, содержащий фиксированный набор данных о почвах, необходимых для их рационального использования и охраны. Паспорт почв составляется на основании почвенных исследований.

Для оценки санитарного состояния почв в нашей стране применяются следующие показатели: содержание общего азота и углерода, хлоридов, кислотность, остаточное количество пестицидов, содержание соединений тяжелых металлов, нефти и нефтепродуктов, фенолов, сернистых соединений, мышьяка, цианидов, радиоактивных веществ, гельминтов, синантропных мух, различных патогенных микроорганизмов и т. п. Обязательность определения данных показателей устанавливается в зависимости от вида землепользования (почвы населенных пунктов, курортов и зон отдыха, зон санитарной охраны источников водоснабжения, санитарно-защитных зон предприятий, транспортных земель, сельскохозяйственных и лесных угодий) [7].

Поэтому в наши дни застройщики обязаны учитывать химическое и эпидемиологическое загрязнения почвы, отданной под строительство жилых комплексов, в соответствии с нормами СанПиН 2.1.7.1287-03 (изменения от 25.04.2007 г.) на основании Федерального закона "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения" от 30 марта 1999 г. [7].

В этой связи, обустройство организованных зон отдыха для жителей огромных ЖК поможет снизить отрицательное воздействие ксенобиотических веществ, содержащихся в почвах бывшего промышленного объекта, и уменьшить риски опасности для здоровья человека.

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ

Учитывая ресурсные возможности школы, и используя научно-исследовательский потенциал социального взаимодействия школы и ДД(Ю)Т Московского р-на СПб, были использованы следующие методы исследования:

Теоретические – анализ проблемы на основе изучения научно-методической литературы, пользованием статей в Интернет-ресурсах и других СМИ.

Практические:

1) отбор почвенных образцов с характеристикой растительного покрова выбранных участков исследования;

2) определение валового содержания свинца и кадмия в почвах инверсионным вольтамперометрическим методом по «методике выполнения измерений массовой доли меди, свинца, кадмия, цинка и никеля в пробах почв и донных осадков на полярографе»;

3) разложение проб путём мокрой минерализации смесью кислот в микроволновой печи;

4) определение нефтепродуктов по ПНД Ф 16.1:2.2.22-98 «Количественный химический анализ почв. Методика выполнения измерений массовой доли нефтепродуктов в минеральных, органогенных, органоминеральных почвах и донных отложениях методом ИК-спектрометрии»;

5) определение электропроводности и кислотности водных вытяжек из почв по ГОСТ 26423-85 «Почвы. Методы определения удельной электрической проводимости, рН и плотного остатка водной вытяжки»;

6) определение токсичности на гидробионтах по «Методике определения токсичности воды и водных вытяжек из почв, ОСВ, отходов по смертности и изменению плодовитости дафний» ФР 1.39.2007.03222;

7) определение фитотоксичности водной вытяжки из почв по МР 2.1.7.2297-07 «Обоснование класса опасности отходов производства и потребления по фитотоксичности»

8) анализ полученных результатов;

9) доказательная база экспериментальной части работы с помощью фотографирования.

Исследовательская работа экологического проекта подразделяется на три основных этапа:

I этап: отработка методологического аппарата на основе методических указаний и специализированной литературы, выбор места отбора почвенных проб в соответствии с поставленной целью.

II этап: исследование отобранных образцов почв.

III этап: обсуждение полученных результатов.

Отбор почвенных проб

Отбор образцов почв произведен 20.10.2020г. в юго-восточой части территории ЖК из двух выбранных участков местности, где расположены рекреационные зоны. Метод отбора почвенных образцов – конверт.

Образцы почв отобраны по глубинам: 1,5см, 5см, 10 см.

РЕЗУЛЬТАТЫИССЛЕДОВАНИЙ

Таблица 1. Физико-химические показатели почв.

Место и глубина отбора проб, см	Содержание нефтепродуктов, мг/кг	рН_водн	Электро-проводность, mS	Содержание ТМ, мг/кг
Pb	Cd
Т.1 (0-5 см)		7,22	0,34	27,01	3,03
Т.1 (5-10 см)		7,26	0,23	28,15	5,25
Т.2 (0-5 см)		7,20	0,32	41,52	4,46
Т.2 (5-10 см)		7,45	0,27	50,72	7,16

Исследование рН водной вытяжки из почв показало, что все исследованные почвы имеют уровень кислотности несколько выше 7 единиц, т.е. близкий к нейтральному. Это свидетельствует о благоприятных условиях протекания биохимических процессов в этих почвах и произрастания на них растений.

Электропроводность почвенных растворов является очень важным комплексным показателем, свидетельствующим о содержании в нем солей, способных диссоциировать на ионы. При определении электропроводности водных вытяжек из почв было установлено, что полученные результаты колебались в незначительных пределах – от 0,23 до 0,34. Данные показатели соответствуют электропроводности раствора хлорида натрия в концентрации примерно 0,01 %, что составляет ничтожно малое содержание этой соли. Таким образом исследованные почвы не подвергались, например, внесению противогололедных средств и не обладают неблагоприятным уровнем засоления. Следует отметить, что по мере продвижения вглубь почвенного профиля уровень засоления уменьшается. Для легкорастворимых солей данное явление характерно для почв Северо-Западного региона из-за промывного типа водного режима.

Исследование валового содержания свинца в почвах показало, что превышения ориентировочно-допустимого уровня содержания этого элемента 1-го класса опасности в исследованных почвах не обнаружено. Поскольку действующий норматив содержания свинца в почвах, с уровнем кислотности близким к нейтральному, составляет 130,0 мг/кг почвы.

Определение валового содержания кадмия в почвах показало превышение допустимого уровня содержания этого элемента во всех исследованных пробах почв. Согласно нормативам (ГН 2.1.7.2042-06), в почвах с уровнем рН, близким к нейтральному, ОДК кадмия составляет 2 мг/кг почвы. Следовательно, в пробах верхнего почвенного горизонта превышение составило в 1,5-2 раза, а в нижнем горизонте – в 2,5-3 раза.

Прослеживается некоторая тенденция накопления тяжелых металлов в нижних почвенных горизонтах. Согласно полученным данным содержание свинца в нижнем слое почвы оказалось примерно на 20 % больше, чем в верхнем, а кадмия – почти в два раза больше в нижнем слое по сравнению с верхним.

Для определения токсичности водных вытяжек из почв на гидробионтах и высших растениях пробы почв двух верхних горизонтов были объединены. Таким образом были исследованы пробы почвенного горизонта 0-5 см и 5-10 см.

Результаты определения острого токсического действия на дафниях представлены в таб.№ 2.

Таблица 2. Результаты биотестирования водных вытяжек из почв на дафниях.

Место и глубина отбора проб, см	Среднее количество выживших дафний за 96 часов	N, %	S	Степень токсичности
Контроль (аквариумная вода)	4,7	-	0,2	Не токсична
Т.1 (0-5 см)	5,0	+6,4		Не токсична
Т.1 (5-10 см)	5,0	+6,4		Не токсична
Т.2 (0-5 см)	4,7		0,2	Не токсична
Т.2 (5-10 см)	4,7		0,2	Не токсична

Биотестирование водных вытяжек из почв на рачках-дафниях показало, что все исследованные почвы являются не токсичными для этого вида гидробионтов.

Определение фитотоксичности выполнено по МР 2.1.7.2297-07.

Фитотестирование водных вытяжек из почв на семенах высших растений, что все исследованные почвы являются не токсичными, поскольку по всем контролируемым показателям – всхожесть, длина корней и длина зеленого проростка, во всех водных вытяжках исследуемых почв было установлено увеличение по сравнению с контрольным вариантом.

Таблица 3. Фитотестирование водных вытяжек из почв.

№ пробы	Место, глубина отбора проб	Длина корней	Всхожесть	Длина зеленого проростка	Токсикологическая характеристика
Ср. знач., мм	N, %	S	Ср. знач., %	N, %	S	Ср. знач., мм	N, %	S
Контроль (аквариумная вода)	24,4	-	1,3	88,3	-	3,1	7,6	-	0,6	Не токсична
	Т.1 (0-5 см)	32,9	+34,7	0,6	91,7	+3,8	3,1	10,5	+37,7	0,8	Не токсична
	Т.1 (5-10 см)	26,9	+10,2	1,6	93,3	+5,7	4,7	7,8	+2,2	1,1	Не токсична
	Т.2 (0-5 см)	25,8	+5,7	1,2	90,0	+1,9	2,0	8,8	+15,4	0,8	Не токсична
	Т.2 (5-10 см)	31,7	+30,1	0,7	91,7	+3,8	3,1	10,2	+34,2	0,4	Не токсична

При 1-ом просмотре образцов почвы, было обнаружено много цист покоя одноклеточных животных. Цисты покоя образуются при неблагоприятных внешних условиях. После того как в исследуемые образцы были добавлены вода и сенной отвар, содержащий бактерии, через 2 дня я смогла наблюдать процесс эксцистирования. Цисты покоя превратились в трофозоитов (клетки, которые активно питаются, двигаются, размножаются). Обнаружены единичные экземпляры микроскопических многоклеточных животных: коловратки и круглые черви рода Rhabdithis.

Заключения и выводы

Цель проекта достигнута. Задачи выполнены.

В почве были обнаружены:

1. Flagellates – Жгутиконосцы

Виды: Bodo saltans, Monas sp.

2. Testacta - Раковинные амебы

Виды: Сеntropyxis constricta, Сеntropyxis elongate, Сеntropyxis plagiostoma

Представители рода Центропиксис обычно встречаются в «бедных» почвах, где отсутствует плодородный слой.

3. Ciliophora – Инфузории

Виды: Colpoda ellioti, Colpoda cucculus, Colpoda maupasi, Urosoma sp., Frontonia depressa

[В приложении таблица 1]

Учитывая результаты эксперимента, можно сделать вывод, что почва сохранила в себе соли тяжёлых металлов, попавшие в землю с помощью грунтовых вод.

Фитотестирование водных вытяжек из почв на семенах высших растений, показало что все исследованные почвы являются не токсичными. Значит, мероприятия по рекультивации почвы были выполнены вероятно эффективно.

Несмотря на это, можно сделать вывод, что отдыхать непосредственно на земле в рекреационных зонах ЖК не рекомендуется.

Мероприятия по снижению риска:

Почвы жилого комплекса в основном неплодородные. Принимая во внимания данный факт, можно говорить о том, что почвы накопили и сохранили в себе ядохимикаты и вероятно соли тяжелых металлов, попавшие в землю с помощью грунтовых вод. [5]

Фауна исследованных образцов почвы представлена малочисленным видовым составом простейших и единичными экземплярами микроскопических многоклеточных животных.

Внесение торфа помогает сделать глинистую почву более воздушной, а песчаную более плодородной. Но применять можно, только низинный торф. Верховой вреден и повышает кислотность почвы. Один торф нельзя применять, его нужно всегда смешивать с почвой. Песок делает почву более рыхлой и воздушной, улучшает дренаж воды. Песок нужен речной, а не строительный с карьера. В речном есть остатки ила, который будет удобрением, а в карьерный песок пустой и с большим количеством пыли.

Поможет улучшить почву, если ее не перекапывать, а мульчировать скошенной травой и не перекапывать. Как ни странно, но перекопка снижает плодородие почвы. Нарушаются естественные процессы. Повышение плодородия почв позволит лучше прижиться саженцам древесных и кустарниковых растений, а также продлит сроки цветения декоративных однолетних и многолетних растений на сезонных клумбах.

Рекреационное направление рекультивации, то есть создание лесопарковых насаждений, спортивных площадок и других зон для отдыха, не требует нанесения мощного плодородного слоя почвы и выравнивания склонов поверхности. Территория зоны отдыха в обязательном порядке обустраивается следующими элементами:

1) твердые виды покрытия проезда, комбинированные - дорожек (плитка, утопленная в газон);

2) озеленение;

3) скамьи;

4) урны.

На основании исследований будет составлено обращение к Администрации МО «Гагаринское» Московского района Санкт-Петербурга для включения территорий новых ЖК на месте бывшего мясокомбината в перечень объектов благоустройства в рамках приоритетного проекта «Формирование комфортной городской среды». Также будут направлены посты с исследованием в Интернет-сообщества жильцов данных ЖК для привлечения единомышленников и повышения экологически ответственного сознания жителей Московского района Санкт-Петербурга.

Список использованной литературы и Интернет-ресурсов

1. Горкин А. П. (Гл. Ред.). Сельское хозяйство // География: Современная иллюстрированная энциклопедия. — М.: Росмэн, 2006. — 624 с. — ISBN 5353024435.

2. Фелленберг Г. Загрязнение природной среды. Введение в экологическую химию. Пер. с нем. А. В. Очкиной. Под редакцией канд. хим. наук К. Б.Заборенко — М.: Мир, 1997. — 232 с.

3. https://www.fsvps.ru/fsvps/laws/165.html

4. https://rcycle.net/othody/pishhevye/myasnye-pererabotka-vidy-tehnicheskaya-produktsiya

5. https://www.novostroy-spb.ru/statyi/novostroyki_v_promzone_na

6. https://zen.yandex.ru/media/novostroy-spb.ru/jit-ili-ne-jit-novostroiki-v-byvshei-promzone-na-meste-samsona-5c88cf7950389e00b37bea04

7. Министерство здравоохранения Российской Федерации. СанПиН 2.1.7.1287-03 "Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы" (с изменениями на 25 апреля 2007 года)

Приложение

Таблица 1. «Видовой состав простейших в изучаемой почве»

Класс	Вид
Flagellates (жгутиконосцы)	· Bodo saltans · Monas sp
Testacta (раковинные амёбы)	· Сеntropyxis constricta · Сеntropyxis elongate · Сеntropyxis plagiostoma
Ciliophora (инфузории)	· Colpoda ellioti · Colpoda cucculus · Colpoda maupasi · Urosoma sp. · Frontonia depressa