Экология поймы реки Урал

В нашей работе была проведена  геоботаническая съемка луговых  угодий  поймы р. Урал, что позволило  получить более точные сведения  о состоянии поймы данной реки.

        Фетисов И.М,  Альжанова Б.С отмечают, что в пойме реки Урал из сорных трав,  занимает большую площадь майман, ситник болотный. Данный сорняк вполнее возможно ликвидировать при правильной эксплуатации кормовых угодий в пойме  реки Урал [29].

            Самоочищение почв, как правило, - медленный процесс. Токсичные вещества накапливаются, что способствует постепенному изменению химического состава почв,  нарушению единства геохимической среды и живых организмов. Из почвы токсические вещества могут попасть в организмы животных, людей и вызвать тяжелейшие болезни и смертельные исходы [30].

  Поступающие в  почву химические соединения  накапливаются и приводят к  постепенному изменению химических  и физических свойств почвы,  снижают численность живых организмов, ухудшают ее плодородие.

   Загрязнение почв  связано с загрязнением атмосферы  и воды. В почву попадают различные  твердые и жидкие отходы  промышленного     производства, сельского хозяйства  и коммунально-бытовых предприятий. [30.- 231с].

Загрязнение природной  среды – сложный процесс, связанный с деятельностью человека. Автор фундаментальной сводки по экологии Ю. Одум (1975) указывает, что «загрязнение – это природные ресурсы, оказавшиеся не на своем месте», ибо они чужды природным экосистемам и, накапливаясь в них, нарушают процессы круговорота вещества и энергии, снижают их продуктивность, влияют на здоровье людей. [31].

  Поступающие в почву химические соединения накапливаются и приводят к постепенному изменению химических и физических свойств почвы, снижают численность живых организмов, ухудшают ее плодородие. [32].

Важность  охраны почвенного покрова.

          Охрана почв от загрязнений  является важной задачей человека, так как любые вредные соединения, находящиеся в почве, рано или  поздно попадают в организм  человека. Во-первых, происходит постоянное вымывание загрязнений в открытые водоёмы и грунтовые воды, которые могут использоваться человеком для питья и других нужд. Во-вторых, эти загрязнения из почвенной влаги, грунтовых вод и открытых водоёмов попадают в организмы животных и растений, употребляющих эту воду, а затем по пищевым цепочкам опять-таки попадают в организм человека.

В-третьих, многие вредные  для человеческого организма  соединения имеют способность аккумулироваться в тканях, и, прежде всего, в костях.

По оценкам исследователей, в биосферу поступает ежегодно около 20 - 30 млрд. т. твёрдых отходов, из них 50 - 60 % органических соединений, а в виде кислотных агентов газового или аэрозольного характера - около 1 млрд. т. [33].

Пути  попадания загрязнений в почву

          Различные почвенные загрязнения, большинство из которых антропогенного характера, можно разделить по источнику поступления этих загрязнений в почву:

- С атмосферными осадками.

Многие химические соединения, попадающие в атмосферу в результате работы предприятий, затем растворяются в капельках атмосферной влаги и  с осадками выпадают в почву. Это, в основном, газы - оксиды серы, азота и др. Большинство из них не просто растворяются, а образуют химические соединения с водой, имеющие кислотный характер. Таким образом и образуются кислотные дожди [33.- 114 с].

- Осаждающиеся в виде пыли и аэрозолей.

Твёрдые и жидкие соединения при сухой погоде обычно оседают  непосредственно в виде пыли и  аэрозолей. Такие загрязнения можно  наблюдать визуально, например, вокруг котельных зимой снег чернеет, покрываясь частицами сажи. Автомобили, особенно в городах и около дорог, вносят значительную лепту в пополнение почвенных загрязнений [34].

- При непосредственном  поглощении почвой газообразных  соединений.

В сухую погоду газы могут непосредственно поглощаться почвой, особенно влажной.

- С растительным опадом.

 Различные вредные  соединения, в любом агрегатном  состоянии, поглощаются листьями  через устьица или оседают  на поверхности. Затем, когда  листья опадают, все эти соединения поступают опять-таки в почву [33.-132 с].

1.3. Классификация  почвенных загрязнений

         Загрязнения почвы трудно классифицируются, в разных источниках их деление  даётся по-разному. Если обобщить  и выделить главное, то наблюдается  следующая картина по загрязнению почвы:

1.Мусором, выбросами,  отвалами, отстойными породами.

 В эту группу  входят различные по характеру  загрязнения смешанного характера,  включающие как твёрдые, так  и жидкие вещества, не слишком  вредные для организма человека, но засоряющие поверхность почвы, затрудняющие рост растений на этой площади.

2.Тяжёлыми металлами. 

Данный вид загрязнений  уже представляет значительную опасность  для человека и других живых организмов, так как тяжёлые металлы нередко  обладают высокой токсичностью и  способностью к кумуляции в организме. Наиболее распространённое автомобильное топливо - бензин - содержит очень ядовитое соединение - тетраэтилсвинец, содержащее тяжёлый металл свинец, который попадает в почву. Из других тяжёлых металлов, соединения которых загрязняют почву, можно назвать Cd (кадмий), Cu (медь), Cr (хром), Ni (никель), Co (кобальт), Hg (ртуть), As (мышьяк), Mn (марганец) [34. – 120 с].

3.Пестицидами.

Эти химические вещества в настоящее время широко используются в качестве средств борьбы с вредителями культурных растений и поэтому могут находиться в почве в значительных количествах. По своей опасности для животных и человека они приближаются к предыдущей группе. Именно по этой причине был запрещён для использования препарат ДДТ (дихлор-дифенил-трихлорметилметан), который является не только высокотоксичным соединением, но, также, он обладает значительной химической стойкостью, не разлагаясь в течение десятков  лет. Следы ДДТ были обнаружены исследователями даже в Антарктиде! Пестициды губительно действуют на почвенную микрофлору: бактерии, актиномицеты, грибы, водоросли. [34.-98 с].

4.Микотоксинами. 

Данные загрязнения  не являются антропогенными, потому что  они выделяются некоторыми грибами, однако, по своей вредности для  организма они стоят в одном ряду с перечисленными загрязнениями почвы.

5.Радиоактивными веществами.

Радиоактивные соединения стоят несколько обособленно  по своей опасности, прежде всего  потому, что по своим химическим свойствам они практически не отличаются от аналогичных не радиоактивных элементов и легко проникают во все живые организмы, встраиваясь в пищевые цепочки. Из радиоактивных изотопов можно отметить в качестве примера один наиболее опасный - ⁹⁰Sr (стронций-90). Данный радиоактивный изотоп имеет высокий выход при ядерном делении (2 - 8%), большой период полураспада (28,4 года), химическое сродство с кальцием, а, значит, способность откладываться в костных тканях животных и человека, относительно высокую подвижность в почве. Совокупность вышеназванных качеств делают его весьма опасным радионуклидом. ¹³⁷Cs (цезий-137), ¹⁴⁴Ce (церий-144) и ³⁶Cl (хлор-36) также являются опасными радиоактивными изотопами. Хотя существуют природные источники загрязнений радиоактивными соединениями, но основная масса наиболее активных изотопов с небольшим периодом полураспада попадает в окружающую среду антропогенным путём: в процессе производства и испытаний ядерного оружия, из атомных электростанций, особенно в виде отходов и при авариях, при производстве и использовании приборов, содержащих радиоактивные изотопы и.т.

 

 

 

 

2. УСЛОВИЯ И  МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1.  Условия  проведения исследований

     Для проведения исследования почв пойменных территорий нами были заложены участки на территориях Январцево,  Бударино, с целью выявления воздействия следующих  эколого-антропогенных факторов на состояние почв и растительного покрова:  режим затопления полыми водами, засоление и осолонцевание, загрязнение почв тяжелыми металлами.

2.2. Отбор проб  почв и растительности.

Участки характеризуют различные по экологии травянистые растительные сообщества  подверженные  половодьям.

Каждый из них охватывает относительно однородную по флористическому  составу площадь не менее 300-400 м. Наблюдения на участках за параметрами  среды включали в себя следующие учеты:

1. Определение ионного состава водной вытяжки образцов почвы.
2. Определение видового состава растительности пойменных участков

3. Определение  урожайности кормовых трав поймы  реки Урал.

4. Определение  санитарного состояния пойменных  почв по тяжелым металлам 
          Образцы отбирали с целью определения в них  содержания гумуса по методу Тюрина, подвижных форм фосфора и калия по Мачигину в модификации ЦИНАО, азота по Кьедалю, ионы водорастворимых солей в расчете на абсолютно сухую почву, поглощенные основания. Образцы отбирались в четырехкратной повторности.

Для обработки данных полученных после лабораторного  анализа при определении типа засоления почв применяли следующую  методику описываемую ниже.

К несолонцеватым отнесены почвы с  содержанием в них поглощенного натрия меньше 5% от суммы поглощенных оснований, слабосолонцеватым – 5..10, среднесолонцеватым – 10 ….15, сильносолонцеватым – 15 – 20, солонцы – больше 20. Хлоридный тип засоления принимался при отношении мг – эквивалентов СL к SO₄ больше 2, сульфатно-хлоридный 1…2, хлоридно-сульфатный – 0,2….1,0, сульфатный – меньше 0,2, содовый и смешанный при отношении НСО3 к СL + SO₄ -  больше 2.

На геоботанических  площадках  профиля размером 100x100 см была скошена надземная масса  травостоя, которая была разобрана по видам растений, высушена на воздухе и взвешена.

Определение величины и состава  надземной массы травостоя на стационарных участках начиналось со срезания травы на небольших площадках на уровне почвы. Размер и число площадок подбирались экспериментально, так чтобы ошибка определения общей массы травы не превышала 15%. Добиться меньшей ошибки за счет увеличения числа повторностей учетов или размера площадок при имевшихся в нашем распоряжении средствах было не возможно. Число повторностей учетов варьировало от 6 до 10. Чем сильней была выражена горизонтальная неоднородность травостоя, тем больше требовалось число повторностей учетов, и тем больший размер площади был необходим для обеспечения заданной точности.

Свежесрезанные образцы  травостоя разбирались в камеральных условиях по видам и фракциям: живые растения, ветошь, подстилка. К ветоши относили надземные части растений, отмершие в этом году, подстилке - в прошлые годы. Все эти фракции высушивались на воздухе (17% влажности) и взвешивались.

 

Определения форм тяжелых металлов в почвах долины реки Урал

 

Медь, свинец, кадмий определяли методом инверсионной вольтамперметрии на анализаторе «Экотест ВА» с  использованием вращающегося измерительного углеситаллового электрода, вспомогательного стекло – углеродного электрода (тигля) и хлорид – серебряного электрода сравнения.

Массовые концентрации марганца, никеля, железа в пробах почв определяли фотометрическим методом  на КФК 3 – 01. Экстракцию кислото –  растворимых (валовых) форм тяжелых  металлов осуществляли 1М раствором азотной кислоты. Для экстракции подвижных форм тяжелых металлов использовали ацетатно-аммонийный буфер с РН 4,8.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Краткая  характеристика эколого-антропогенных  факторов, влияющих на почвенно-растительный покров поймы реки Урал.

      Установление  закономерности дестабилизации  экосистем особенно важно в  настоящее время. Характер почвенно-растительного  покрова северной части Прикаспийской  степной поймы реки Урал, его  продуктивность и динамика в основном зависят от гидрологического фактора. Среди остальных можно выделить несколько ведущих, которые определяют основные особенности травянистой растительности. Причем ряд этих факторов с точки зрения экологического воздействия являются комплексными – это сенокошение, высота над меженью, засоление почв, выпас скота, пирогенный фактор, орошаемое земледелие, рекреационная нагрузка и загрязнение среды.

1. Высота над меженью.

 Этот фактор определяет  особенности пространственного  размещения популяций отдельных видов растений и растительных сообществ. Высота над меженью влияет, прежде всего, на увлажненность местообитаний. Чем выше находится тот или иной участок поймы, тем реже и на меньший срок он затопляется во время половодий, тем среднем ниже от поверхности находится уровень грунтовых вод.

2. Засоление почвы.

 Содержащиеся в  верхних горизонтах почвы водорастворимые  соли являются одним из наиболее  мощных почвенных факторов, оказывающих  влияние на композицию растительных сообществ дельты реки Урал

3. Сенокошение.

  Растительность низовий  Урал выглядела бы значительно,  иначе при отсутствии использования  накопившейся биомассы на корм  сельскохозяйственным животным. В  южной части поймы и в и  вершине дельты реки Урал растительные  сообщества давно находятся под  влиянием сенокошения, а средняя и нижняя часть дельты испытывала в 70-80 годы однонаправленное нарастающее хозяйственное воздействие.