Пространственно-временные изменения биологической активности городских почв : на примере г. Обнинска

• Автор: Павлова, Надежда Николаевна
• Шифр специальности: 03.00.16, 03.00.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 183 с. : ил.

Содержание

Список сокращении.

Введение.

1. Изменение биологической активности почв при антропогенном загрязнении

1.1. Почва, как основной аккумулирующий резервуар биосферы.

1.2. Методы биомониторинга в исследовании экологической обстановки.

1.3. Использование биологических показателей в экологической диагностике почв

1.3.1. Изменения биологической активности почв при загрязнении тяжелыми металлами

1.3.2. Изменения биологических показателей при радиоактивном загрязнении почв

2. Экологическая обстановка г. Обнинска.

2.1. Характеристика типов почв на исследуемой территории

2.2. Основные выбросы в атмосферу от деятельности предприятий.
2.3. Радиоактивное загрязнение атмосферы и почв.
2.4. Загрязнение атмосферы в результате выбросов транспорта.
3. Материалы и методы исследования
3.1. Отбор образцов почв .
3.2. Зонирование исследуемой территории.
3.3. Измерение содержания тяжелых металлов в образцах почв методом инверсионной вольтамперометрии.
3.4. Измерение содержания тяжелых металлов в образцах почв атомноабсорбционным методом.
3.5. Измерение содержания радионуклидов в образцах почв методом успектрометрии и расчет дозы.
3.6. Измерение биохимических показателей состояния почв.
3.6.1. Определение каталазной активности
3.6.2. Определение дегидрогеназной активности.
3.6.3. Определение инвертазной активности.
3.6.4. Определение уреазной активности
3.7. Измерение физиологических показателей состояния почв.
3.7.1. Определение потенциальной активности азотфиксацин
3.7.2. Определение потенциальной активности деиитрификации
3.7.3. Определение потенциальной активности эмиссии СО.
3.7.4. Определение потенциальной метаногенной активности
3.8. Потенциометрическое определение кислотности почвы
3.9. Количественное определение гигроскопической влажности н содержания органического вещества в образцах почв
3 Г ранулометрический анализ образцов почв по методу Рутковского
3 Методы статистического анализа.
. Анализ принадлежности двух выборок одной генеральной совокупности.
. Методы корреляционного и линейного регрессионного анализа.
. Метод главных компонент.
. Дисперсионный анализ
. Кластерный анализ.
3 Использование ГИСтехнологий для построения биоиндикационных карг
г. Обнинска.
4. Результаты и их обсуждение.
4.1. Содержание тяжелых металлов в образцах почв.
4.2. Содержание радионуклидов в образцах почв.
4.3. Исследование изменений биологической активности почв во времени и
пространстве.
4.3.1. Оценка биологической активности почв.
4.3.2. Исследование межгодовых изменений показателей биологической
активности почв
4.3.3. Исследование межгодовых изменений показателей биологической активности
почв по зонам
4.3.4. Исследование пространственных изменений показателей биологической активности почв
4.4. Оценка изменения в образцах исследуемых почв.
4.5. Исследование зависимости пространственного изменения биологической активности
почв от содержания органического вещества и механического состава.
4.5.1. Гранулометрический анализ и оценка содержания органического вещества в почвах исследуемой территории
4.5.2. Регрессионный анализ зависимости изменения биологических показателей от содержания ГМ, органического вещества и механического состава почв.
4.6. Анализ изменений биологической активности почв по зонам наблюдения в
зависимости от загрязнения ТМ.
4.7. Корреляционный и рефессионный анализы массива биологических данных
4.7.1. Исследование корреляционных связей между изменениями биологических показателей
4.7.2. Исследование зависимости изменения биологических показателей от содержания тяжелых металлов.
4.7.3. Исследование зависимости изменения биологических показателей от содержания радионуклидов.
4.7.4. Исследование зависимости изменения биологических показателей от совместного присугствия ТМ и радионуклидов в почве.
4.8. Исследование пространственных изменений биологической активности почв с
использованием кластерного анализа
4.9. Дисперсионный анализ динамики изменений показателей ферментативной
активности почв.
4 Построение биоиндикационных карт с использованием ГИС
Заключение.
Выводы.
Список литературы


Потенциальная биологическая активность измеряется в лабораторных условиях, оптимальных для протекания конкретного биологического процесса и может служить информативным показателем состояния экосистемы в условиях загрязнения почв тяжелыми металлами и радионуклидами , . Из применяемых показателей биологической активности почвы большое значение имеют почвенные ферменты. Биологическая активность обусловлена суммарным содержанием в почве определенного запаса ферментов, как выделенных в процессе жизнедеятельности растений и микроорганизмов, так и аккумулированных почвой после разрушения отмерших клеток. Особо следует отметить значение ферментов в тех случаях, когда в почве складываются экстремальные для жизнедеятельности организмов условия, в частности при загрязнении тяжелыми металлами , 1. Применению ферментативной активности в качестве диагностического показателя состояния почв способствует высокая чувствительность этого параметра к внешним воздействиям и простота определения. Среди энзимологических методов в почвенной биодиагностике наибольшее значение имеет определение активности оксидоредуктаз и гидролаз. Из оксидоредуктаз в почве наиболее распространены каталазы, дегидрогеназы, феиолоксидазы, пероксидазы. Они катализируют процессы биологического окисления. Из гидролаз наиболее широко представлены инвертаза, уреаза, протеаза, фосфатазы. Эти ферменты участвуют в реакциях гидролитического распада высокомолекулярных органических соединений 1. Почвенноэнзимологические методы позволяют определять не содержание ферментов в почве, а активность ферментов, находящихся преимущественно в адсорбированном иммобилизованном состоянии на поверхности почвенных коллоидов и частично в почвенном растворе. Существующие методы определения активности ферментов основаны на учете количества переработанного в процессе реакции субстрата или образующегося продукта реакции в оптимальных условиях температуры, среды и концентрации субстратов , , 9. Сущность этих методов заключается в следующем навеску почвы насыщают антисептиком толуолом, добавляют буферный раствор с , оптимальным для данного фермента, и определенное количество субстрата. Реакционную смесь, в основном, при температуре С выдерживают в термостате в течение определенного времени и после этого проводят количественный учет или качественную идентификацию продуктов реакции. Активность фермента выражают в количествах переработанного субстрата или образующегося продукта реакции за определенный промежуток времени и рассчитывают на единицу веса почвы или гумуса. Ферменты, относящиеся к классу оксидоредуктаз, катализируют окислителыювосстановительные реакции, играющие ведущую роль в биохимических процессах клетках живых организмов, а также в почве. Наиболее распространены в почвах такие оксидоредуктазы как каталаза и дегидрогеназы, активность которых является важным показателем генезиса почв. Н2 0 . Активность каталазы определяется газометрическим методом, основанным на измерении скорости образования кислорода при разложении перекиси водорода в ходе ее взаимодействия с почвой. Дегидрогеназы ферменты, которые участвуют в процессе дыхания, отщепляя водород от окисляемых субстратов. Одни дегидрогеназы переносят водород непосредственно на молекулярный кислород, другие на какиелибо акцепторы, например, хиноны. АН2В АВН2. ТТХ, которые восстанавливаются в красные соединения формазана трифенилформазан, ТФФ. Гидролазы представляют собой обширный класс ферментов, осуществляющих реакцию гидролиза разнообразных сложных органических соединений, действуя на различные связи сложноэфирные, глюкозидные, амидные, пептидные. Гидролазы широко распространены в почвах и играют важную роль в обогащении их подвижными и доступными для растений и микроорганизмов питательными веществами. К этому классу относятся ферменты инвертаза, уреаза и другие. Их активность является важным показателем биологической активности почв и широко используется для оценки антропогенного воздействия. Фотоколориметрическое определение активности инвертазы основано на учете восстанавливающих сахаров, образующихся при расщеплении сахарозы. Разложение органических азотистых соединений осуществляется при непосредственном участии внеклеточных ферментов. В частности, уреаза катализирует гидролиз мочевины.