WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 9 |
Н. Г. Федорец, М. В. Медведева МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ Н. Г. Федорец, М. В. Медведева МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ (учебно-методическое пособие для студентов и аспирантов эколого-биологических специальностей) Петрозаводск 2009 УДК 630*114.521(075) Федорец Н. Г., Медведева М. В. Методика исследования почв урбанизированных территорий. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2009. 84 с.

ISBN 978-5-9274-0383-7 В работе даны методики полевых и лабораторных исследований почв урбанизированных территорий, а также способы микробиологического диагностирования почв, находящихся на разном уровне антропогенной дигрессии. Приводятся методы оценки уровня загрязнения почв тяжелыми металлами. Учебно-методическое пособие предназначено для студентов и аспирантов экологобиологических специальностей.

Научный редактор: к.б.н. О. Н. Бахмет Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 09-04-06089) УДК 630*114.521(075) ISBN 978-5-9274-0383-7 © Институт леса КарНЦ РАН, 2009 © Карельский научный центр РАН, 2009 СОДЕРЖАНИЕ ГЛАВА 1. Общетеоретические основы изучения почв урбанизи- рованных территорий...................................... 4 ГЛАВА 2. Основные этапы полевых исследований............ 9 2.1. Рекогносцировочное обследование выбранной территории 9 2.2. Методика закладки почвенных разрезов................. 13 2.3. Морфологическое описание почв....................... 13 2.4 Определение плотности почвы.......................... 27 2.5. Отбор почвенных образцов для лабораторных исследований 29 ГЛАВА 3. Лабораторные методы исследования............... 30 3.1. Определение влажности почвы......................... 30 3.2. Определение физических параметров почвы (плотность твер- дой фазы, порозность).................................... 3.3. Определение гранулометрического состава почвы......... 3.4. Определение химических показателей почв............... 3.4.1.Определение кислотно-щелочных свойств............... 3.4.2.Определение содержания элементов минерального питания 3.4.3 Определение содержания в почве гумуса................ 3.4.4 Определение содержания в почве тяжелых металлов...... ГЛАВА 4. Определение биологической активности почв....... 4.1. Определение целлюлозолитической активности почв....... 4.2. Определение ферментативной активности почв........... 4.2.1. Определение активности каталазы..................... 4.2.2. Определение активности уреазы....................... 4.3. Определение дыхания почв............................. ГЛАВА 5. Оценка экологического состояния почв............. ЛИТЕРАТУРА............................................. ГЛАВА ОБЩЕТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИЗУЧЕНИЯ ПОЧВ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ Приоритетным направлением рационального природопользования урбанизированных территорий, как известно, является комплексная оценка природной среды. Наиболее важным компонентом формирующейся в условиях урбанизации геосистемы является почва, так как она, в отличие от воздушной и водной сред, испытывает наиболее сильное влияние урбанистического пресса, быстро поглощает поллютанты и очень медленно их трансформирует.

Городская почва является биокосной многофазной системой, состоящей из твердой, жидкой и газовой фаз, с непременным участием живой фазы. Почвы в городе развиваются под воздействием тех же факторов почвообразования, что и естественные почвы, но антропогенный фактор здесь оказывает существенное влияние.

В широком понимании городская почва – это любая почва, функционирующая в окружающей среде города, в узком смысле этот термин подразумевает специфические почвы, сформированные деятельностью человека в городе. Впервые термин «городские почвы» был введен Бокгеймом в 1974 г., который определял его как «почвенный материал, содержащий антропогенный слой несельскохозяйственного происхождения более 50 см, образованный путем перемешивания поверхности земли в городских и пригородных территориях».

В настоящее время принято следующее определение:

городские – это антропогенно измененные почвы, имеющие созданный в результате человеческой деятельности поверхностный слой мощностью более 50 см, полученный перемешиванием, насыпанием или погребением материала урбаногенного происхождения, в том числе строительно-бытового мусора.

Общие черты городских почв следующие:

• материнская порода – насыпные, намывные или перемешанные грунты или культурный слой;

• включения строительного и бытового мусора в верхних горизонтах;

• нейтральная или щелочная реакция (даже в лесной зоне);

• высокая загрязненность тяжелыми металлами (ТМ) и нефтепродуктами;

• особые физико-механические свойства почв (пониженная влагоемкость, повышенная объемная масса, уплотненность, каменистость);

• рост профиля вверх за счет постоянного привнесения различных материалов и интенсивного эолового напыления.

Некоторые из вышеперечисленных свойств характерны и для определенных внегородских почв, например: вулканических, аллювиальных. Специфика городских почв состоит в сочетании перечисленных свойств.

Для городских почв характерен специфический диагностический горизонт урбик (от слова urbanus – город).

Горизонт «урбик» – поверхностный органо-минеральный насыпной, перемешанный горизонт, с урбоантропогенными включениями (более 5% строительно-бытового мусора, промышленных отходов), мощностью более 5 см.

Характеристика горизонта урбик:

• Расположение и возраст – формируется в городах и населенных пунктах в течение столетий, но может быть сконструирован при образовании газонов, скверов и т. д.

• Почвообразующим материалом служит культурный слой, насыпные или перемешанные грунты и фрагменты (осколки) естественных почв.

• Цвет – различные оттенки темно-бурых тонов.

• Сложение – рыхлый, слоистый; верхняя часть бывает переуплотнена из-за повышенной рекреационной нагрузки.

• Гранулометрический состав – преобладает легкий или облегчен за счет включений.

• Структура выражена слабо.

• Каменистость – формируется за счет строительно-бытовых включений.

• Характерно нарастание горизонта вверх за счет пылевых выпадений из атмосферы и антропогенного привноса материала.

• Наблюдается высокая вариабельность свойств в горизонте по текстуре, плотности сложения, по обилию включений, по химическим свойствам.

• Величина рН преимущественно более 7.

• Содержание гумуса варьирует, но чаще высокое (5–10%), состав гумуса чаще гуматный.

Присутствие горизонта урбик является основным отличием собственно городских почв от естественно-исторических. Материал, из которого сформирован горизонт урбик, можно представить следующей схемой (рис. 1).

ПРИРОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ МАТЕРИАЛЫ КУЛЬТУРНЫХ (ПЕСОК, СЛОЕВ ГЛИНА И ДР.) УРБИК ФРАГМЕНТЫ ГОРИЗОНТОВ ПРИРОДНЫХ ПОЧВ Рис. 1. Состав горизонта урбик Специфичными факторами, влияющими на почвообразование в городе, являются:

структура и характер хозяйственного землепользования в городе;

особый городской микроклимат, эквивалентный широтному сдвигу на 200–300 км;

насыпные природные субстраты и культурный слой, наличие в них строительно-бытовых включений;

изменения растительности, связанные с особенностями городского микроклимата;

аэрозольное и внутрипочвенное загрязнение.

Биологическая диагностика почв вообще, а антропогенно нарушенных в частности, в дефинитивном своем понимании представляет реализацию двух взаимосвязанных задач: индикацию и классификацию почв. При этом если первая решается на основе использования разнообразных биологических объектов (микроорганизмы, почвенные животные, растения, водоросли и пр.), то вторая классификация подчинена более строгим критериям, имеет определенные ограничения. Классификация городских почв постоянно усовершенствуется, так как меняется спектр антропогенного воздействия и необходимо ее «адаптировать» к определенным условиям антропогенеза. В этой связи в данной работе она носит описательный характер, представлена очень кратко, без ее детального анализа.

Почва – это гетерогенная среда, в которой одновременно идут процессы катаболизма/анаболизма различных органоминеральных соединений; функционируют разнообразные живые организмы, формируются сложные аллелопатические связи между фито-, зоо- и микробиотой; процессы гумификации. Вследствие своей биокосной природы почва менее чувствительна к изменениям во внешней среде, она более консервативна по сравнению с микробиотой, которая хорошо зарекомендовала себя в качестве индикатора состояния почв, находящихся в урбанизированной среде.

Согласно современному представлению о строении биологических систем, биоиндикаторы должны отражать антропогенное влияние на различных уровнях:

1) доклеточный уровень предполагает определение различных биохимических показателей, в том числе ферментативной активности почв;

2) клеточный – исследование мутагенного действия тяжелых металлов на микробную клетку. В данном случае работа допускает использование тест-культур микроорганизмов;

3) популяционный – изучение реакции отдельных культур, например стрептомицетов, на загрязнение;

4) ценотический – рассматривает численность и соотношение основных таксономических и эколого-трофических групп микроорганизмов, активность микробиологических процессов.

При выборе индикаторов в каждом конкретном случае необходимо подходить индивидуально, учитывая орографические, эдафические, антропогенные и прочие абиотические факторы.

Главной специфической особенностью городских почв является пестрота морфологического строения, резкая контрастность физико-химических и биологических свойств, мозаичность контуров. Это обусловлено, с одной стороны, их различным антропогенным происхождением, когда утрачивается генетическая связь с почвообразующими породами (например почвы газонов, парков, насыпные почвы и пр.). С другой стороны, самим антропогенным влиянием, которое испытывают почвы. Оно зависит от местоположения источника загрязнения, от вида загрязнителя и пр. Свойства городских почв можно условно разделить на две большие группы. Первая группа включает в себя общие свойства, характерные для почв, расположенных в таежной зоне Карелии. Они обусловлены первичными факторами почвообразования, биоклиматическими условиями, спецификой почвообразующих пород. Вторая группа включает специфические свойства, которые определяются уровнем антропогенного воздействия и его типом. При этом именно последняя группа во многом определяет резкое отличие почв урбосферы от их естественных аналогов.

В данной работе приводится общая методика проведения исследования антропогенно нарушенных почв в городских условиях, последовательность выполнения ее основных этапов, включая биологическую диагностику (на примере г. Петрозаводска).

ГЛАВА ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ПОЛЕВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ При изучении городских почв применяется методический подход с использованием полевых (сравнительно-географический, стационарный) и лабораторно-аналитических методов исследования. Полевые методы составляют наиболее важную группу в общей системе исследования естественных и антропогенно нарушенных почв. Их проводят в соответствии с принятыми в почвоведении методиками. Однако прежде чем перейти к их описанию, необходимо отметить следующие особенности проведения полевых исследований почв в условиях города. Прежде всего необходимо соблюдать личную гигиену при выполнении всех работ (отбирать почвы в перчатках, протирать руки дезинфицирующим раствором после отбора почвенных проб). Это связано с тем, что почвы города испытывают большую антропогенную нагрузку, спектр микроорганизмов в изучаемых почвах иной, чем в лесных почвах. Так например, чистая, незагрязненная почва является неблагоприятной средой для развития патогенных бесспоровых микроорганизмов. В почве, особенно загрязненной органическими веществами, они длительное время сохраняют свою жизнеспособность. Дизентерийная палочка сохраняет жизнеспособность до 100 дней, яйца аскариды до 1 года. Почва играет большую роль в распространении биогельминтов – свиного и бычьего цепня. Поэтому работа в условиях города требует более тщательного соблюдения личной гигиены. Кроме того, необходимо помнить, что почва города – это аккумулятор таких загрязнителей антропогенного происхождения, как битое стекло, остатки бутылок, ржавые крышки и пр.

2.1. Рекогносцировочное обследование выбранной территории Теоретическая часть. Экологические особенности г. Петрозаводска обусловлены: 1) возрастом города; 2) большой протяженностью береговой линии Онежского озера; 3) его расположением на террасах Онежского озера, каскад которых обращен к озеру;

4) влиянием градообразующих предприятий, оказывающих негативное влияние. В результате в городе формируются почвы, отличительной особенностью которых является мелкоконтурность, пространственное варьирование свойств, низкая буферная способность, утрата плодородия. Поэтому прежде чем производить отбор почв для анализов, необходимо выбрать участок для обследования.

В зависимости от целей и задач исследования участки могут располагаться в различных точках города: у ж/д моста, в местах отдыха горожан, в лесном массиве и пр. Как показали наши собственные исследования, системный подход при анализе урбосферы, который является методологической основой выполнения работы, будет наиболее полно реализован при разбивке почв по категориям землепользования. При этом выделяют почвы следующих основных категорий землепользования:

– земли городской и сельской застройки – жилая часть (внутридворовые пространства, скверы, детские сады и школы, газоны вдоль транспортных магистралей);

– земли общего пользования – промышленная зона (заводы, фабрики, автохозяйства, ТЭЦ, склады, АЗС, автомагистрали, аэропорты, железные дороги);

– земли природно-рекреационной и природоохранной зон (городские леса, лесопарки, парки, бульвары, скверы, памятники природы и т. д.);

– земли сельскохозяйственного назначения (пашни, фермы, питомники, опытные поля);

– земли резерва (пустыни, свалки, карьеры, неудоби).

Разбивка земель по категориям землепользования позволяет, с одной стороны, более полно изучать проблему, с другой, интерпретировать полученные результаты, а значит, давать правильные рекомендации по проведению почвоохранных мероприятий. К примеру, при исследовании почв территорий детских садов наибольший акцент необходимо делать на анализе микробиально-биохимических параметров; расположенных в районе промышленных предприятий – содержании тяжелых металлов, серы; скверов, парков, бульваров, испытывающих высокую рекреационную нагрузку – физических свойств почв.

В лаборатории, используя карту города, необходимо уточнить расположение участков.

Практическая часть. После того как был выбран участок для исследования и составлена схема маршрута, мы переходим к работе в «поле». Для этого нам понадобится следующее оборудование:

– лопата, совок;

– средства индивидуальной защиты;

– линейка, карандаш;

– полиэтиленовые пакеты;

– полиэтиленовая пленка (0,8 0,8 м);

– полевой журнал;

– прибор для установления координат участка (GPS-система навигации).

На выбранном участке необходимо выполнить нижеследующий перечень работ.

1. Определить координаты участка по GPS-системе навигации.

Это необходимо сделать, поскольку при мониторинговых исследованиях урбоэкосистем следует производить отбор почв периодически. Географическая привязка точек опробования позволит в дальнейшем составить карту почв исследуемой территории.

2. Сделать описание близко расположенных домов, построек, дорог, заводов и прочих элементов геотехсистемы.

3. Выполнить описание растений, при этом указав состояние деревьев и проективное покрытие растений напочвенного покрова.

4. Заложить почвенный разрез.

5. Выполнить морфологические описания почв.

6. Определить плотность почв.

7. Провести отбор почв для химических анализов в лабораторных условиях.

8. Подготовить этикетки.

9. Заложить модельный опыт по разложению льняного полотна.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 9 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.