Ячмень и овес как биотестеры загрязнения почв жидкими отходами промышленности

Оглавление 

Введение.................................................................................................................3

Глава 1. Обзор научной литературы………………………………………….5

1.1. Экологическое состояние почв в мире, России и Кемеровской области в связи с загрязнениями отходами промышленности…………………………….5

1.2. Почва как детонирующий фактор…………………………………………..8

1.3. Токсичность жидких отходов и их влияние на живые организмы……….9

1.4. Биотестирование с помощью растений как метод экологического мониторинга почв………………………………………………………………..15

Глава 2 Условия, материалы, методы исследования………………………....20

2.1. Описание  выбранной методики……………………………………………20

2.2. Статистическая обработка данных………………………………………...21

Глава 3. Результаты исследований…………………………………………….23

3.1. Зависимость всхожести семян овса и ячменя от концентрации загрязнителей…………………………………………………………………….23

3.2. Зависимость длинны корневой части растений от концентрации загрязнителя……………………………………………………………………...24

Заключение………………………………………………………………….…..27

Литература………………………………………………………………………..

Приложения……………………………………………………………………… 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

    В последние десятилетия ускоренными  темпами возрастает уровень антропогенной  нагрузки на земельные ресурсы, определяющий развитие негативных процессов: снижение содержания гумуса, ветровая и водная эрозия, загрязнение почв тяжелыми металлами, радионуклидами, подтопление и затопление земель.

    Все это определяет необходимость проведения регионального мониторинга земель с целью своевременного выявления  негативных процессов и оценок их последствий.

    По данным «Областного комитета природных ресурсов» всего на 31.11.2007 в области числится 62,361 тыс. га нарушенных земель (0,65 % от общей площади области), в том числе при разработке месторождений полезных ископаемых было нарушено 57,292 тыс. га, при строительстве — 3,484 тыс. га.

    В 2007 году в Кемеровской области  число предприятий, нарушивших почвенный  покров, составило 455, из них 37,8 % это  предприятия угольной промышленности, 24,6 % – сельского хозяйства.

    Только  за один 2007 год нарушено 0,546 тыс. га земель, при этом рекультивировано только 0,434 тыс. га. В основном проводится лесотехническая рекультивация, как менее трудоемкая. [29].

    В ближайшем будущем к основному  источнику загрязнения-предприятиям угольной промышленности, добавятся выбросы развивающейся в Кемеровской области быстрыми темпами нефтеперерабатывающей промышленности.

    Так Xолдинговая компания «Кем-Ойл» запустит установку перегонки нефти на Анжерском нефтеперерабатывающем заводе. Это первая в нефтеперерабатывающей отрасли Кемеровской области мощность, способная перегонять более 100 тыс. т нефти в год. До 2012 года компания планирует ввести в строй мощности в общей сложности на 2 млн т на двух предприятиях в районе Анжеро-Судженска.  к этому же времени обещает сдать первую очередь Яйского нефтеперерабатывающего завода ЗАО «Нефтехимсервис».[30].

    Отходы, находящиеся в жидком агрегатном состоянии, часто являются трудноутилизируемыми, а значит, представляют серьезную угрозу окружающей среде ввиду высокой токсичности. Если сравнивать жидкие отходы с твердыми, то жидкие отходы технологически значительно более сложно изымать из производства и транспортировать.

    Целью моей работы является выявление наиболее эффективного биотестера загрязнения почв жидкими отходами промышленности. Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи: дать характеристику состояния почв Кемеровской области в связи с загрязнением отходами промышленности; проанализировать токсичность жидких отходов промышленности; провести исследование с помощью биотестов овса и ячменя; сделать вывод об эффективности этих биотестеров

    Для сравнения были выбраны злаки: овес и ячмень, так как по мнению многих авторов именно они являются наиболее перспективными тест-объектами.

          Нами был выбран рулонный метод исследований. Данный метод не требует специального оборудования, достаточно быстрый, а также экономически незатратный. 
 
 
 
 
 
 
 
 

Глава 1. Обзор научной  литературы 

1. Экологическое состояние почв в  мире, России и Кемеровской  области в связи  с загрязнениями  отходами промышленности

    Экологическое состояние почв - комплекс почвенных свойств, определяющий степень их соответствия природно-климатическим условиям почвообразования и пригодности для устойчивого функционирования естественных и антропогенных экосистем.

    Почвы обладают естественным природным разнообразием, являются универсальным индикатором  состояния окружающей природной среды, в том числе на уровне природных зон и административных регионов. Поэтому нарушение почв под влиянием какого-либо воздействия свидетельствует о неблагополучии экосистемы в целом. [28].

    Острейшей экологической проблемой во всем мире и России является деградация земель. Ярким примером этого служит некогда славившиеся богатством кормового разнотравья черные земли Прикаспия, раскинувшиеся на миллионы гектаров. Сейчас значительная их часть стала полупустыней. Русло канала Волга - Чаграй, строительство которого было прекращено несколько лет назад, являет картину удручающего экологического бедствия. В связи со строительством водохранилищ на реках площадь затопленных земель превысила 30 млн. га. Все больше становятся площади подтопленных земель (в Ставропольском крае, например, за последние десять лет они увеличились с 0,3 до 1,2 млн. га). В результате подъема вод Каспийского моря затоплено и подтоплено 560 тыс. га сельскохозяйственных угодий.

     Кислые  почвы на сельхозугодьях выявлены на 48,7 млн. га, из них 37,1 млн. га пашни. В лесостепной и центрально-черноземной зонах участились кислотные дожди, что вызывает деградацию почв и появление новых ареалов кислых почв. На 50% площади черноземов, ранее не требовавших известкования, этот прием становится необходим. Продолжаются процессы деградации, разрушения и уничтожения почв в засушливых районах на юго-востоке европейской части России, где на месте некогда продуктивных пастбищ и земель теперь все большую площадь занимают барханные пески. Деградация пастбищных земель в тундре происходит в результате нарушения растительного покрова при освоении месторождений полезных ископаемых, неконтролируемого бездорожного проезда автотранспорта, перегрузок оленьих пастбищ скотом, проведения геологоразведочных работ. Все более опасный характер приобретает захламление и загрязнение земель несанкционированными свалками промышленных, бытовых, сельскохозяйственных и других отходов производств и потребления. Вокруг многих промышленных предприятий земли загрязнены токсичными веществами. В России выявлено 730 тыс. га земель с чрезвычайно опасным уровнем загрязнения почв.

     Самыми  мощными источниками загрязнения почвенных покровов являются крупные комбинаты цветной металлургии. В прилегающих к ним землях зарегистрированы высокие уровни тяжелых металлов, относящихся к первому классу опасности. Объясняется это прежде всего тем, что на горнодобывающих предприятиях отрасли все еще преобладает открытый способ добычи минерального сырья. В десятках городов вблизи металлургических предприятий в почвенном покрове обнаружены тяжелые металлы в количестве, равном или превышающем ПДК. По суммарному индексу загрязнения почвенного покрова первое место занимает Рудная Пристань (Приморский край), где расположен завод по выплавке свинца. Содержание здесь в почве свинца составляет 300 ПДК. На территории нашей области, в г. Белово, содержание свинца в почвенном покрове достигает 50 ПДК, в Ревде (Свердловская область) — 5 ПДК. Возросло содержание тяжелых металлов в почвах Московской области. Так, , в районе серпухова — в 70 раз больше фонового. Превышение ПДК подвижных форм свинца в 40 и более раз зафиксированы в почвах Новосибирска, Томска, марганца — Новосибирска, Томска, Линево. Превышение ПДК подвижных форм меди в 10 и более раз выявлено в почвах Владивостока, Касли, Сухого Лога, никеля — в Ретте и Сухом Логе, цинка — в Линево и Сухом Логе. Вокруг Иркутского и Братского алюминиевых заводов среднее содержание валовой формы фтора в почвах пятикилометровой зоны выше фонового уровня в 13 и 19 раз, максимальное — в 58 и 156 раз. Содержание водорастворимого фтора в почвах вокруг промышленных предприятий Братска, Шелехова, Новосибирска превышает ПДК в 5—95 раз. [24].

     В десятки раз превышает ПДК загрязнение почв нефтью и нефтепродуктами в местах, связанных с ее добычей, переработкой, транспортировкой и распределением. В Иванове и Томске максимальное содержание нефти превышает фоновый уровень в 9—56 раз, среднее — в 4—7 раз. Высокий уровень загрязнения почв отмечен на территории Волгоградского нефтеперерабатывающего завода и в радиусе 250 м вокруг него. Загрязнение нефтепродуктами вокруг Новокуйбышевского НПЗ выявлено в радиусе 1 км. Нефтепродуктами пропитан слой почвы на глубине 0,5 м, так как загрязняющие вещества поступают с территории НПЗ вместе с естественным поверхностным стоком. Аэрокосмическая съемка, снежного покрова показала, что зона негативного воздействия комбината черной металлургии наблюдается на расстоянии до 60 км от источника загрязнения. Кроме того, увеличилось время содержания тяжелых металлов в почве. Так, в Магнитогорске этот показатель составляет: по свинцу — 46 лет, по меди — 0,1 года, цинку — 0,5-1,7 года, никелю — 0,6 года, марганцу — 81 год, кобальту — 9,5 лет. Инфильтрация нефти и нефтепродуктов привела к образованию крупных подземных их залежей в Ангарске, Моздоке, Туапсе, Ейске, Орле, Новокуйбышевске, Уфе, Комсомольске-на-Амуре и других городах. [22]. 
 
 
 

1.2. Почва как детонирующий  фактор

    Почвенный покров является своеобразным пограничным слоем, в котором, в основном, и происходит взаимодействие живого и косного веществ. Другие компоненты биосферы (микроорганизмы, растения, животные), по существу, живут благодаря существованию таких биокосных тел, как почва. Столь важное значение почв, как для нормального функционирования отдельных наземных экосистем, так и для существования биосферы в целом обусловлено разнообразием их экологических функций и относительно невысокой динамичностью многих почвенных свойств, что позволяет использовать почвенный мониторинг для индикации техногенных воздействий на окружающую природную среду. В отличие от атмо- и гидросферы, почвенный покров является в большей мере накопителем и нейтрализатором различных загрязнителей, чем средой, способствующей их распространению. Почвы служат гигантским фильтром, принимающим на себя большую часть веществ, растворенных в атмосферных осадках и грунтовых водах, и, как зеркало, отражают противоречия, возникающие при взаимодействии человека и биосферы. [9]

    Почвы - «зеркало» и «память» окружающей среды. Поступившие от источников загрязнения в атмосферу поллютанты по истечении «времени жизни» оседают на поверхность почвы и таким образом почвы в течение длительного времени накапливают информацию о состоянии воздушного бассейна. В то же время постоянно идущие физико-химические и биогеохимические процессы в почвах отражают современное состояние этой среды, т.е. почвы, кроме того, являются и «зеркалом» среды. Становится очевидным, что полученные с помощью исследования почв данные могут дать ценную ретроспективную и текущую информацию об экологическом состоянии территории.

    Среди накапливающихся в почвах загрязнителей  особую тревогу, как наиболее экологически опасные и стойкие, вызывают тяжелые  металлы (Ni, Pb, W, Zn, Cu, Mo, Mn, Co, Y, Yb). Скорость их удаления посредством естественного выщелачивания, эрозии и дефляции, потребления растениями в сотни раз меньше, чем скорость атмотехногенного поступления. Период полуудаления тяжелых металлов для различных элементов составляет 10-6000 лет, и фактически загрязненные тяжелыми металлами почвы без радикальных мероприятии по их очистке никогда не самовосстанавливаются.

    В отличие от тяжелых металлов разрушение органических загрязнителей в почвах, в частности нефтепродуктов и 3,4-бензпирена, начинается с момента их попадания  на поверхность почвы. Тем не менее, экологическая опасность от них не меньше, чем от тяжелых металлов: общеизвестна высокая канцерогенность 3,4-бензпирена и других полициклических ароматических углеводородов. [7].