CC BY
92
ПРИРОДА, ЭКОЛОГИЯ И НАРОДНОЕ ХОЗЯЙСТВО
(30 сентября 2015 г.)
УДК 631.433:628.472.35
Биологическая активность почвогрунтов полигона
ТБО «Саларьево»
Мосина Л.В, Жандарова Ю.А., Бекк В.В. tg_koo@mail.ru
Российский государственный аграрный университет-Московская сельскохозяйственная академия имени К.А. Тимирязева (РГАУ-МСХА им.
К.А. Тимирязева), г. Москва, Россия
Аннотация: Изучена биологическая активность почвогрунтов полигона ТБО «Саларьеово», показатели которой в 1,5-3 ниже контрольной дерново-подзолистой почвы. Наиболее низкая биологическая активность установлена у подножия полигона, почвогрунт которой характеризуется исключительно высокой плотностью (1,84г/см3).
Ключевые слова: Биологическая активность, «дыхание» почвы, плотность почвы, полигоны ТБО, почвогрунт, целлюлозоразрушающая способность.
На протяжении последних десятилетий в Московском регионе прослеживается стойкая тенденция к увеличению объемов образования отходов потребления. Каждый год в Московском регионе образуется около 21 млн. м3. На долю Московской области приходится примерно 9 млн.т., а из столицы поступает около 12 млн.т. Подавляющая их часть размещается на многочисленных полигонах ТБО, а также на
несанкционированных свалках, принимающих на себя значительный объем бытовых отходов. С ростом массы накопленных отходов увеличивается число образованных полигонов ТБО, только на территории Московской области по данным на начало 2014г официально действует 41 полигон, крупнейшие из которых Тимоховская свалка, Дмитровский и Павловский полигон ТБО, в число крупнейших входит и полигон «Саларьево». Общая мощность полигонов 97млн т, а площадь занимаемая ими составляет 915 га. (Винокуров, 1996; Дрейер, 1997).
Полигоны оказывают многостороннее негативное влияние на компоненты окружающей среды, такое как, образование опасных газов, загрязнение грунтовых и поверхностных вод ядовитыми фильтрационными водами, заражение почв органическими и химическими поллютантами, нефтепродуктами, тяжелыми металлами, попадающими через трофические сети в организм животных и человека, угнетение микробного сообщества, что ведет к ухудшению физических свойств почвы, снижению показателей почвенного плодородия, доступности элементов питания и тд.
Депонирование отходов создает дополнительную проблему их перевозки. Так, полигон, производительность которого составляет около 400 тыс. т/год, требует 400-500 единиц транспорта в день, безусловно создающих дополнительное физическое загрязнение. Отрицательно полигоны сказываются и на экономическом потенциале занимаемой местности. Огромные территории в непосредственной близости от столицы, отчуждаемые из с/х оборота, могли бы использоваться гораздо рациональнее. Захоронению на полигонах подвергаются и полезные материалы, которые при рациональном управлении отходами можно использовать вторично. Исходя из этого следует, что необходимо проводить исследования, направленные на снижение экологических рисков полигонов ТБО, анализировать степень влияния негативных воздействий на окружающую среду, проводить экологический мониторинг окружающей среды.
Учитывая опасность функционирования полигонов ТБО, необходимо иметь объективную оценку их экологического состояния.
Для экологической оценки состояния почвы используются различные показатели - химические, физические и биологические, причем последние наиболее корректно отражают информацию об экологическом состоянии исследуемых объектов. Однако изученность этого аспекта крайне слабая.
Поэтому целью нашей работы явилось изучение биологической активности почвы по интенсивности «дыхания» и целлюлозоразрушающей способности.
Исследования проводили в условиях лабораторных и полевых экспериментов. Полевые эксперименты проводили в динамике по сезонам года, лето - (июль), осень - (сентябрь).
Разложение целлюлозы (клетчатки) в почве осуществляется грибами, микобактериями, актиномицетами, аэробными и анаэробными бактериями. Существенную роль в этом процессе играют тяжелые металлы. В условиях повышенного загрязнения значительно снижается интенсивность процессов разложения, что негативно сказывается на процессах деструкции, и соответственно обеспечении растений-продуцентов пищевым и энергетическим материалом.
Объект исследования: Объектом исследования является полигон ТБО «Саларьево», организованный на месте заброшенного песчаного карьера (глубиной не более 3 м) и являющийся одним из крупнейших полигонов Московского региона. В 60-е гг. прошлого века сюда активно свозили отходы из Москвы, а в 90-е годы использовался для захоронения строительных материалов. Полигон занимает территорию 59 га, высота полигона доходит до 80 м, крутизна склона составляет от 400 до 600, в зависимости от высоты. Здесь захоронено 15 млн. т отходов. Официально закрыт в апреле 2007 г. C августа 2007 г. проводится рекультивация полигона.
Полигон «Саларьево» расположен в Ленинском районе на юго-западе Москвы, ^ 1 июля 2012 года территория Москвы)
в непосредственной близости от МКАД (1,5км), между населенными пунктами - деревней Саларьево и Николо-Хаванским кладбищем. Неподалеку от полигона (в радиусе 2 км) расположен поселок Мосрентген (в 1750м к востоку), деревня Дудкино и коллективные сады фабрики «Красный октябрь», (В 2050м к северо-востоку) д. Румянцево (в 1700м к северу) и д. Картмазово (1650м). К полигону примыкают сельскохозяйственные угодья АОЗТ ПЗ «Коммунарка» и АОЗТ «Московский», на расстоянии около 8 км западнее, находится аэропорт «Внуково».
Закладка полевого опыта проводилась на трех элементах склона полигога - вершина(60м), средняя часть(25м) и подножие, в 3х кратной повторности.
Среди растительности доминантами выступали следующие виды: Кострец безостый (Brömus inermis), лебеда стреловидная (Atriplex sagittata), купырь лесной (Anthriscus sylvestris), причем наибольшее проективное покрытие (около 75%) отмечалось под кострецом безостым.
Методы исследования: Для определения целлюлозоразрушающей способности использовали метод Мишустина Е.Н., Вострова И.П.
Об интенсивности целлюлозоразрушающей способности судили, используя шкалу Д.Г. Звягинцева (1987).
Образцы почвогрунта отбирались с глубины 0-10см и 050см на участке полигона размером 50*10м, методом конверта в 15ти кратной повторности, из которых составлялся смешанный образец, он и анализировался в лабораторных исследованиях.
В сосуды с почвенными образцами закладывали предварительно взвешенные образцы льняной ткани размерами 9*12см, соответствующие размерам сосудов, по периметру обрамленные картоном во избежание деформации на срок до трех недель. В течении всего эксперимента влажность почвы поддерживалась на уровне 60%, от полевой влагоемкости. По истечении периода экспозиции полотно извлекали, высушивали, аккуратно очищали от почвы и снова взвешивали.
По разности весов судили об интенсивности целлюлозоразрушающей способности.
В качестве контроля была использована зональная дерново-подзолистая почва, отобранная с территории Лиственничной аллеи РГАУ-МСХА, с глубины 10см.
Эмиссию СО2 определяли методом титрования, он основан на определении количества поглощенной углекислоты щелочью.
На территории полигона выбирались однородные площадки, в почвы устанавливались заранее подготовленные основания. Для активизации биологических процессов использовали 10% раствор глюкозы, вносимый в почву в объеме 500мл (заранее определяли поливочную норму). Далее в чашки Петри наливали 10 мл 0,1 Н КОН, ставили на поверхность почвы, ограниченную основанием и накрывали сосудом-изолятором, заглубляя его стенки в почву на 3-4см. Время экспозиции составило 2 часа. Параллельно проводили измерение температуры и влажности почвы. Исследование полигона проводилось на трех учетных площадках, отличающихся свойствами почвы, составом и плотностью растительности, гидротермическими условиями.
Результаты и их обсуждение: Результаты определения биологической активности почв в летне-осенний период представлены в таблице 1 и рисунке 1.
Интенсивность выделения СО2 колеблется по сезонам года от 56 до 109мг СО2 /м2 час и существенно зависит от ряда экологических факторов, среди которых элементы рельефа, погодные условия, состав растительности.
В летний период она максимальна в верхней части полигона 109 мг СО2 /м2 час, а в осенний период наоборот - в этой части полигона она минимальна и составляет 56 мг СО2 /м2 час, что примерно в 2 раза ниже по сравнению с июльским периодом, что может быть обусловлено увяданием растений и ослаблением биохимических процессов. Максимальная биологическая активность наблюдается на вершине полигона, что объясняется более благоприятным сочетанием экологических факторов, в частности более оптимальными
условиями увлажнения(13,3% - 7,6%), а также более развитым растительным покровом.
В летний период минимальное значение биологической активности отмечено у подножия склона 65,6 мг СО2 /м2 час, в то время как в осенний период показатели биологической активности на этой части полигона были наибольшими 72 мг СО2 /м2 час.
Таблица 1. Интенсивность выделения СО2 почвогрунтами полигона ТБО, в летне - осенний период._
Вариант Повторность Выделение СО2, (мг СО2 /м2 час) Т, 0С Влажность почвы, %
Лето Осень Лето Осень Лето Осень
Подножие 1 68,0 +/-2,4 79,4 +/-7,2 19- 14 8,7 5,0
2 63,6 +/-2 70 +/-2,2 21
3 65,1 +/-0,5 67 +/-5,2
Ср. 65,6 72,2
Склон 1 84,9 +/-5,2 63,8 +/-1,6 19- 15 7,6 4,9
2 79,4 +/- 0,3 65,4 +/-0,0 21
3 74,7 +/-5 67 +/-1,6
Ср. 79,7 65,4
Вершина 1 110,5 +/-1,8 51,6 +/-4,7 19- 16,5 13,3 6,0
2 116 +/- 7,3 55 +/-1,3 21
3 99,6 62,3
+/-9
+/-6
Ср.
108,7
56,3
В осенний период у подножия склона и его средней части динамика выделения СО2 носила более сглаженный характер, хотя у подножия склона она была несколько выше чем в средней части (соответственно 72,2 и 65,4 мг СО2 /м2 час). Так как температурный фактор примерно одинаковый (14 - 150С), то возможно имеющиеся различия обусловлены различным составом растительной компоненты.
Соответственно температурный фактор не имел решающего значения на интенсивность «дыхания» почвы.
Средняя часть склона занимает промежуточное положение 78 мг СО2 /м2 час
Интенсивность целлюлозоразрушающей способности колеблется в пределах 7,8% - 14,8% и зависит от положения на склоне. Минимальная целлюлозоразрушающей способность отмечена у подножия склона полигона (мощность почвогрунта 0-50 см), что обусловлено крайне высокой плотностью, которая составляет 1,84 гр/см3.
Максимальная биологическая активность зафиксирована в образцах, отобранных с вершины склона (14,8%), что возможно обусловлено более оптимальным режимом аэрации. Фильтрационная способность почвогрунта этой части полигона в 4 раза выше чем у образцов почогрунта подножия мощностью 0-50см.
В целом же биологическая активность исследуемых почвогрунтов в 1,5-3 ниже контрольной дерново-подзолистой почвы.
Целлюлозоразлогающая способность почвы,%
8 25
I 20
1 15
5 Ю
т ч
а «
А .а
к«> А4
^ .О*
Ж с/
вариант опыта
I Подножие(О-Ю) I Подможие(0-50) Склон IВершима ДП почва
Рисунок 1. Целлюлозоразрушающая почвогрунтов полигона ТБО «Саларьево».
способность
Библиографический указатель:
1. Винокуров М.А., Экологический Бюллетень «Чистая земля» спец. Выпуск №1, 1996г.
2.Звягинцев Д.Г. «Почвы и микроорганизмы». - М., 1987. - 256 с.
3. Дрейер А.А., Сачков А.Н., Никольский К.С., Маринин Ю.И., Миронов А.В.. «Твердые промышленные и бытовые отходы, их свойства и переработка», 1997 г
4. Мишустин Е.Н., Востров К.С. Аппликационные методы в почвенной микробиологии. 3 кн.: Микробиологические и биохимические методы исследования почв. Киев: У рожай, 1971, с.3-12.
Об авторах:
Мосина Людмила Владимировна - доктор биологических наук, профессор, профессор кафедры экологии РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, г.Москва, Россия.
Жандарова Юлия Александровна - аспирант кафедры экологии РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева.
Бекк Виктор Викторович - (tg_koo@mail.ru), студент 4 курса факультета почвоведения, агрохимии и экологии РГАУ-МСХА им. К. А. Тимирязева.
