Экологическое состояние почв поймы реки Припять в регионе Мозырского Полесья

Министерство образования Республики Беларусь

 

Учреждение образования

«Международный государственный экологический университет

имени А. Д. Сахарова»

 

 

Факультет мониторинга окружающей среды

Кафедра экологического менеджмента

 

 

Экологическое состояние почв поймы  реки Припять в регионе Мозырского Полесья

 

 

 

Курсовая  работа студентки 3-ого курса

 

МЕНЬКОВОЙ Марии  Александровны

 

 

 

 

 

 

 

                                                              __________М. А. Менькова

 

 

«Допустить к защите»  Зав. кафедрой экологического менеджмента к. б. н., доцент ______________ В. Н. Копиця     «____»_______________2012 г

Научный руководитель   к.с.-х.н., доцент   ______________С.С.Позняк

                                           Минск 2012 г

                                              Реферат

 

Курсовая работа 32с: 8 рис., 2 табл., 16 источников.

 

ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ, ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ, ВАЛОВОЕ СОДЕРЖАНИЕ, ПОЧВЕННЫЙ ПОКРОВ, СТЕПЕНЬ ЗАГРЯЗНЕНИЯ, ПДК, РЕГИОНАЛЬНЫЙ ФОН, МИГРАЦИЯ

 

Объектом исследования являлась пойменная почва реки Припять на территории Мозырского района.

Цель работы: определить экологическое состояние почв поймы реки Припять в регионе Мозырского Полесья.

Для проведения исследований использовались следующие методы: полевой  отбор проб и рентгенофлуоресцентный анализ.

Исследования по определению  содержания тяжелых металлов в почве  позволили дать характеристику загрязнения  территории тяжелыми металлами. И на основании полученных данных дать оценку состоянию почв поймы реки Припять  в регионе Мозырского Полесья.

 

Рэферат

 

Курсавая работа старонкi 32, табліц 2, малюнкаў 8, крынiц 15.

 

 

ЭКАЛАГІЧНЫ СТАН, ЦЯЖКІЯ МЕТАЛЫ, ВАЛАВЫ ЗМЕСТ, ГЛЕБАВЫ ПАКРОЎ, СТУПЕНЬ  ЗАБРУДЖВАННЯ, ГДК, РЭГІЯНАЛЬНЫ ФОН, МІГРАЦЫІ

 

Аб'ектам даследавання з'яўлялася пойменная глеба ракі Прыпяці на тэрыторыі Мазырскага раёна. 

Мэта працы: вызначыць экалагічны стан глебаў поймы ракі Прыпяць у рэгіёне Мазырскага Палесся.

Для правядзення даследаванняў выкарыстоўваліся наступныя метады: палявы адбор спроб і рентгенофлуоресцентный аналіз. 

Даследаванні па вызначэнні зместу цяжкіх металаў у глебе дазволілі даць характарыстыку забруджвання тэрыторыі цяжкімі металамі. І на падставе атрыманых даднных даць ацэнку стану глебаў поймы ракі Прыпяць у рэгіёне Мазырскага Палесся.

 

 

 

Abstract

 

Cours project of  pages 32, table 2, figures 8, references 15.

 

ECOLOGICAL CONDITION, HEAVY METALS, BULK CONCENTRATION,   SOIL COVER,  LEVEL OF CONTAMINATION, MAXIMUM PERMISSIBLE CONCENTRATION, REGIONAL BACKGROUND, MIGRATION

 

The object of this study was the Pripyat River floodplain soils in the district of Mozyr.

The objective of the work is to determine the ecological status of soils of the floodplain of the Pripyat River in Mozyr region of  Polesie.

For research  the following methods were used: field sampling and rentgenofluorestsentny analysis.

Researches to determine the content of heavy metals in soils allowed to characterize the contamination with heavy metals. And on the basis of the data to assess the soil condition of the floodplain of the Pripyat River in the region of Mozyrsky Polesye.

 

Оглавление 

       

ВВЕДЕНИЕ 6

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ПРОБЛЕМЫ 7

1.1 Биологическая роль тяжелых металлов 7

1.2. Источники поступления тяжелых металлов в почву 12

1.3. Экологические проблемы использования пойменных почв на территории Припятского Полесья 16

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 20

2.1. Ландшафтная характеристика района исследования 20

2.2. Методы исследования 21

2.3. Статистическая обработка и оформление результатов измерений 23

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 24

3.1. Содержание ТМ в пойме р. Припять 24

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 30

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 31

 

Введение

В экосистемах Земли нельзя выделить более важные или менее  значимые составные части, так как нормальное функционирование их возможно только в сбалансированном взаимодействии всех составляющих. Однако в нашей жизни имеется единственное звено, заботясь о котором, можно не потерять надежду на выживание человечества. Это звено – почва, ее природный пласт. Тонкий, всего в несколько сантиметров, этот пласт кормит нас, и, разрушив его, мы погубим все живое. Техногенное загрязнение почвы приводит не только к потере ее плодородия и уменьшению формирующейся в ней биомассы, но и последующему загрязнению других компонентов экосистем – через водные потоки и пищевые цепи, а это в конечном итоге отрицательно сказывается на качестве жизни человеческого общества в целом [1].

Без оценки уровней загрязнения  почв, растительности и воды тяжелыми металлами невозможно получить общую  картину техногенной нагрузки этих веществ на окружающую среду. Особенно важен комплексный подход при  оценке аграрных районов, поскольку  они являются основными производителями  сельскохозяйственных продуктов.

Поскольку тяжелые металлы  поступают в организм человека и  травоядных животных в основном с растительной пищей, а загрязнение последней происходит из почвы, изучение степени загрязненности тяжелыми металлами почв поймы реки Припять приобретает важное значение.

Цель работы – определить экологическое состояние почв поймы реки Припять в регионе Мозырского Полесья.

Для решения данной цели были поставлены следующие задачи:

1. Выбрать репрезентативные участки в пределах поймы р. Припять и провести отбор почвенных проб по горизонтам 5-20, 20-35 и 35-50 см.
2. Провести анализ почвенных проб на содержание микроэлементов с использованием рентгено-флуоресцентного метода.
3. Выявить закономерности миграции ТМ по почвенному профилю.

 

 

 

Глава 1. Состояние изученности проблемы

1.1 Биологическая роль тяжелых металлов

 

Тяжелые металлы (ТМ) – это группа химических элементов с относительной атомной массой более 40. Появление в литературе термина «тяжелые металлы» было связано с проявлением токсичности некоторых металлов и опасности их для живых организмов. Однако в группу «тяжелых» вошли и некоторые микроэлементы, жизненная необходимость и широкий спектр биологического действия которых неопровержимо доказаны [2].

Различия в терминологии в основном связаны с концентрацией металлов в природной среде. С одной стороны, концентрация металла может быть избыточной и даже токсичной, тогда этот металл называют «тяжелым», с другой стороны, при нормальной концентрации или дефиците его относят к микроэлементам [2]. Таким образом, термины микроэлементы и тяжелые металлы - категории скорее всего качественные, а не количественные, и привязаны к крайним вариантам экологической обстановки.

В настоящее время из 92 встречающихся в природе элементов 81 обнаружен в организме человека. При этом 15 из них (Fe,  I, Cu,  Zn, Co, Cr, Mo, Ni, V, Se, Mn, As, F, Si, Li) признаны жизненно необходимыми. Однако они могут оказывать отрицательное влияние на растения, животных и человека, если концентрация их доступных форм превышает необходимые пределы[2].

Фитотоксичное действие ТМ проявляется, как правило, при высоком уровне техногенного загрязнения ими почв и во многом зависит от свойств и особенностей поведения конкретного металла. Однако в природе ионы металлов редко встречаются изолированно друг от друга. Поэтому разнообразные комбинативные сочетания и концентрации разных металлов в среде приводят к изменениям свойств отдельных элементов в результате их синергического или антагонистического воздействия на живые организмы [2].

Таким образом, влияние ТМ на живые  организмы весьма разнообразно. Это обусловлено, во-первых, химическими особенностями металлов, во-вторых, отношением к ним организмов и, в-третьих, условиями окружающей среды.

Cо — кобальт. Физиологическая роль элемента в растениях изучена недостаточно. Тем не менее установлено, что кобальт положительно влияет на рост растений и способность бобовых культур фиксировать молекулярный азот из воздуха, а его дефицит подавляет образование леггемоглобина и фиксацию азота. Определено, что кобальт входит в состав провитамина В₁₂, образующегося в растениях и необходимого для животных и человека [3].

Для животных кобальт — абсолютно незаменимый элемент. Его основная биологическая функция связана с присутствием в молекуле витамина В₁₂. Кобальт участвует в метаболизме азота и синтезе белков, углеводном и минеральном обмене. Его недостаток в рационе питания может стать опасным для здоровья. Установлено, что при валовом содержании кобальта в почвах менее 5 мг/кг растения накапливают его в недостаточном для нормального развития животных количестве. Критическим для животных считается количество Co в травах, равное 0,08—0,1 мг/кг. Бобовые культуры содержат элемента в 1,5—2 раза больше, чем злаковые [3].

Недостаток кобальта у животных (дефицит витамина В₁₂) встречается часто, и это приводит к возникновению заболевания, известного как сухотка, или лизуха [3].

До 90 % потребляемого человеком  кобальта содержится в продуктах  растительного происхождения. Дефицит  микроэлемента в них снижает количество витамина В₁₂, нарушает функции щитовидной железы и эндокринной системы в целом, ослабляет иммунный статус. Избыток кобальта в растениях встречается нечасто и наблюдается, как правило, на загрязненных почвах. Наиболее чувствительны к нему хлебные злаки, у которых симптомы кобальтового токсикоза могут наступать при концентрации 10-20 мг/кг сух. в-ва. Характерные признаки токсикоза — межжилковый хлороз молодых листьев, а также их побеление и отмирание.

Животные организмы способны переносить более высокие концентрации Co в кормах. Безопасным в травах считается количество, не превышающее 60 мг/кг сух. в-ва [3].

Cr — хром. Относится к числу элементов, жизненно необходимых животным организмам. Растительные организмы положительно реагируют на внесение хрома при низком содержании в почве доступной формы, однако вопрос о незаменимости элемента для растительных организмов продолжает изучаться [3].

Несмотря на естественное высокое валовое содержание Cr в почвах, концентрация его растворимых соединений очень мала, а накопление в растениях незначительно. Содержание элемента в растительном материале — 0,02-1,0 мг/кг сух. в-ва. Растения в естественных условиях в основном не испытывают недостатка в этом элементе. Поэтому не отмечены факты и не описаны внешние симптомы проявления его дефицита [3].

Биологическая роль хрома  в животном организме связана  с его взаимодействием с инсулином  в процессах углеводного обмена, с участием в структуре и функции нуклеиновых кислот и, очевидно, щитовидной железы[3].

Человеку необходимо всего 50-200 мкг Сr в сутки, в общепринятой диете его содержится 33-125 мкг и менее. К дефициту микроэлемента ведет использование бедных хромом сахара, белой муки тонкого помола, картофеля. В целом в человеческой популяции недостаток хрома встречается чаще, чем у животных. Однако большую опасность для растительных и животных организмов представляет не дефицит, а избыток хрома в окружающей среде, продуктах питания, особенно его шестивалентная форма — Сr⁶⁺. Внешние симптомы токсичности проявляются в снижении роста и развития растений, увядании надземной части и повреждении корневой системы, хлорозе молодых листьев. При избытке хрома в растениях резко снижается содержание большинства незаменимых макро- и микроэлементов (К, P, Fe, Мn, Сu, В). Поданным различных исследователей, фитотоксичные уровни Cr колеблются от 0,5 мг/л в водной до 60 мг/кг в почвенных культурах [3].

Избыток хрома в растительной продукции отрицательно сказывается  на животных организмах, в том числе  и человеке. Токсичное действие хрома  выражается в изменении иммунологической реакции организма, снижении репаративных процессов в клетках, ингибировании ферментов, поражении печени [3].

Сu — медь. Металл играет важную роль во многих физиологических процессах, протекающих в живых организмах.

В растениях — это фотосинтез, синтез гемоглобина, дыхание, перераспределение  углеводов, восстановление и фиксация азота и т.д. Столь разностороннее участие объясняется способностью Cu, также как и Fe, Мn, Со и Мо, менять валентность. Медь, наряду с цинком, отвечает за процессы репродукции: ее дефицит приводит к уменьшению образования зерен. Обычно количество Сu в растениях варьирует от 1 до 20 мг/кг сух. в-ва. Дефицит элемента обнаруживается в сельскохозяйственных культурах, когда его содержание в растительной массе опускается до 3-5 мг/кг сух. в-ва, становится критическим при 2 мг/кг сух. в-ва. Признаки дефицита — замедление, даже прекращение формирования репродуктивных органов, появление щуплого зерна либо пустозернистых колосьев, снижение устойчивости растений к неблагоприятным факторам внешней среды — обычно появляются в посевах на почвах с высоким содержанием карбонатов, органического вещества (торфяники), с щелочной реакцией среды, снижающих подвижность микроэлемента [3].

Животным организмам медь необходима для синтеза гемоглобина и участия во многих биологических процессах, аналогичных вышеописанным для растений [3].

У животных и человека дефицит  меди (гипокупероз) приводит к анемии, снижению интенсивности роста, потере живой массы, при острой нехватке металла (менее 2—3 мг/сут) возможно возникновение ревматического артрита и эндемического зоба. Причина дефицита — низкое содержание меди в кормах и продуктах питания, а также неблагоприятное ее соотношение с другими элементами — Ca, Zn, Мn, Рb и пр. Избыток этих элементов-антагонистов снижает поступление меди в организм и ее усвоение [3].

Мn — марганец. Одна из важнейших биохимических функций этого элемента — участие в окислительно-восстановительных реакциях в связи с его способностью легко менять валентность, обратимо переходить из Mn²⁺ в Мn⁷⁺ [3].

В растениях марганец участвует  в дыхательном процессе, азотном обмене, биосинтезе белка, образовании хлорофилла, синтезе нуклеиновых кислот и передаче наследственной информации. Марганец является одним из элементов, которые способствуют избирательному поглощению ионов из питательных растворов, устойчивости растений к неблагоприятным факторам среды.[3]

В животных организмах марганец необходим для нормальной секреции инсулина, воспроизводства, формирования скелета, работы, центральной нервной системы и т.д. [3].