CC BY
30
естественнонаучное направление
В.Н. Ильина, А.А. Савченко
СОДЕРЖАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ В ПОЧВАХ И ПОВЕРХНОСТНЫХ ...
УДК 504.5:631.4
СОДЕРЖАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ В ПОЧВАХ И ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДАХ НА ТЕРРИТОРИИ НЕКОТОРЫХ ПАМЯТНИКОВ ПРИРОДЫ КИНЕЛЬ-ЧЕРКАССКОГО РАЙОНА
САМАРСКОЙ ОБЛАСТИ
© 2014
В.Н. Ильина, кандидат биологических наук, доцент кафедры «Ботаника, общая биология,
экология и биоэкологическое образование» А.А. Савченко, магистрант
Поволжская государственная социально-гуманитарная академия, Самара (Россия)
Аннотация: При оценке экологического состояния природных объектов необходимо использовать комплекс различных методик. В Самарской области нами изучены некоторые особо охраняемые природные территории в ранге памятников природы регионального значения (в Кинель-Черкасском районе). В статье приводятся данные по содержанию различных веществ в почвах и поверхностных водах на территории 4 памятников природы.
Ключевые слова: особо охраняемая природная территория, памятник природы, Самарская область, загрязнение, почва, малые реки.
В Самарской области существует более 300 памятников природы регионального значения. Самарскими ботаниками и экологами активно изучается их современное экологическое состояние, в первую очередь флора и растительность [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7].
На современном этапе осуществляются комплексный подход в исследованиях особо охраняемых природных территорий (ООПТ) в связи с интенсивным использованием природной среды и ее возрастающим загрязнением [8].
Содержание тяжёлых металлов и других загрязняющих веществ в почвах и водотоках зависит от состава исходных горных пород, значительное разнообразие которых связано со сложной геологической историей развития территорий.
В последние десятилетия на процессы миграции различных соединений в биогеоценозах юго-востока России интенсивно влияет антропогенная деятельность человека.
Количество химических элементов, поступающих в окружающую среду при промышленном и сельскохозяйственном производстве, в ряде случаев значительно превосходят уровень их естественного поступления.
Действие веществ распространяется не только в непосредственной близости от источника загрязнения, но и на несколько километров через атмосферу и водные артерии. Так, металлы в количестве от 10 до 30 % от общего выброса в атмосферу распространяются на расстояние 10 км и более от промышленного предприятия.
Чаще всего наблюдается комбинированное загрязнение почв и растений, слагающееся из непосредственного оседания аэрозолей и пыли на субстрат и поверхность листьев, а также корневого усвоения веществ, в первую очередь тяжёлых металлов, накопившихся в почве в течение продолжительного времени [9, 10].
Среди наиболее активных источников поступления загрязняющих веществ выделяются крупные индустриально развитые города, особенно остро этот вопрос стоит в Самарской агломерации, третьей по численности в стране.
Во многих городах мира высокие темпы загрязнения тяжёлыми металлами привели к нарушению основных агроэкологических функций экосистем [11].
Основными источниками загрязнения Кинель-Черкасском районе Самарской области являются предприятия нефте-газопереработки, производства строительных материалов, сельское хозяйство, грузовой и пассажирский автотранспорт.
По данным Министерства лесного хозяйства, охраны окружающей среды и природопользования Самарской области [12], содержание диоксида серы, диоксида азота, оксида углерода и взвешенных частиц в Кинель-Черкассах не превышает норму. Однако отмечено загрязнение атмосферы формальдегидом (до 2,3 ПДК), сероводородом (до 1,3 ПДК), фенолом (до 3 ПДК), фторидом водорода (до 1,4 ПДК), хлоридом водорода (до
1,3 ПДК), алюминием (до 1,7 ПДК). В целом динамика загрязнения воздуха направлена на снижение. Данных по загрязненности почв и водотоков для муниципального района в целом не приводится. Тем более этих данных нет для особо охраняемых природных территорий.
Согласно Реестру особо охраняемых природных территорий регионального значения Самарской области [13], в Кинель-Черкасском районе выделено 7 памятников природы. Нами проведено комплексное изучение четырех из них.
I. Верховья реки Козловки - 337,17 га; расположен в
1 км юго-западнее с. Екатериновка; охраняются лесные и степные природные комплексы.
II. Осинник в истоках реки Лозовки - 93,58 га (10,68 га + 82,90 га в Борском районе); расположен в 1,5 км южнее с. Новые Ключи; подлежат сохранению лесные биогеоценозы.
III. Сарбайская лесостепь - 510,72 га; находится в 7 км восточнее с Кабановка; в перечень основных объектов охраны входят лугово-степные и лесные природные комплексы.
IV. Урочище в верховьях реки Кувайки - 328,4 га; расположен восточнее с. Дубовый Колок; охраняются лугово-степные сообщества.
В настоящей статье мы остановимся на результатах анализов взятых проб почвы и воды на территории названных памятников природы. Пробы взяты: в верховьях реки Козловки (1 - ковыльно-подмаренниковое сообщество, чернозем среднемощный, водораздельный склон;
2 - мятликово-осоково-земляничное, суглинок, берег водоема; 3 - вода из истоков реки Козловки); на территории Сарбайской лесостепи (4 - кострецово-разнотравное сообщество, чернозем малогумусный смытый, склон балки в верхней части; 5 - ежевично-крапивное сообщество, глинистые почвы, пойма; 6 - вода из притока р. Сарбай; 7 - дубрава бересклетово-ландышевая, серая лесная почва, плато водораздела; 8 - ковылково-соло-нечниковое сообщество, водораздел, черноземы средне-мощные, после пожара; 9 - черноземы среднемощные, пашня); в истоках реки Лозовки (10 - вода из истока р. Лозовки; 11 - тырсово-мятликовое сообщество, чернозем маломощный, дно балки; 13 - мятликово-полын-ково-земляничное, черноземы среднемощные; 14 - дубрава кленово-ландышевая, серые лесные почвы, плато водораздела); в истоках реки Кувайки (15 - типчаково-полынковое сообщество, склон водораздела, черноземы маломощные; 16 - вода из истока р. Кувайки).
Содержание веществ в почвах приведено в таблице 1. Оказалось, что в почвенных пробах близким к значению ПДК или менее такого уровня оказалось содержание оксида марганца - 0,75-1 ПДК, ионов ванадия - 0,5-0,75 ПДК, немного превышает норму оксид титана - 0,8-1,2 ПДК и цинк - 0,7-1,2 ПДК. Ионы хрома зарегистрированы в количестве 2-3 ПДК, ионы кобальта - 1-1,7 ПДК, никеля - 1-2,5 ПДК, меди - 2-5 ПДК, мышьяка - 0,1-3,5 ПДК, стронция - 3-7 ПДК.
В.Н. Ильина, А.А. Савченко естественнонаучное
СОДЕРЖАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ В ПОЧВАХ И ПОВЕРХНОСТНЫХ ... направление
Таблица 1 - Концентрации загрязняющих веществ в почве (ПДК)
TiOi V Cr ЛЬЮ Со Ni Си Zn As Pb Sr
пробы
1 1,03 0,44 1,71 0,87 <нкпо 1,36 2,44 1,07 2,38 0,32 4,16
2 1,13 0,50 1,79 0,53 1,54 1,09 1,93 0,79 0,09 снкпо 6,82
4 1 = 12 0=57 3,47 0,66 1=21 1,67 3,02 0,71 1,18 снкпо 6JS
5 ui 0,63 1,80 1.16 1.66 1=39 2,56 0,97 1,45 СНКПО 4.49
7 1=24 0,55 2Д5 0,93 1,66 1,65 2,63 1,19 0,62 снкпо 4,29
S 1,17 0,52 2,09 0,96 1,09 1.49 2,68 1,12 2,60 0,29 4.17
9 1,19 0,58 2,20 0,72 0,81 1,41 2,47 0,73 2=01 СНКПО 5.11
11 1,09 0,49 1,52 0,60 1,75 1,01 2,29 0,83 <НКПО СНКПО 5,11
13 1,94 0,44 3,17 0,71 снкпо 2,33 4,43 0,75 3,24 0,29 4,07
14 1.98 0,39 2,91 0,83 <нкпо 2.41 4JS 0,75 3,75 0,66 3.55
15 1,04 0,48 1,49 0,62 <нкпо 0,91 2,15 0,96 1,85 СНКПО 3,57
Стронций обнаружен во всех образцах в количестве, значительно превышающем ПДК, оксид титана, никель, медь и мышьяк имеют наибольшие значения в пробах 13 и 14; хром - в пробе 4; оксид марганца - в пробе 5; кобальт - в образцах 2, 5 и 7; цинк - в образце 1.
Таким образом, высокое загрязнение почвы по комплексу веществ отмечено на территории памятника природы «Осинник в истоках реки Лозовки», расположенном в 1,5 км южнее с. Новые Ключи Кинель-Черкасского района. По всей видимости, это связано с расположением объекта и преобладающими ветрами - в данном направлении сдуваются загрязняющие вещества от не-фте-газоперерабатывающих предприятий г. Отрадный и железной и автомобильной дорог (Самара-Бугуруслан).
Загрязняющие вещества оказывают сильное влияние на биоту. Под влиянием загрязнения почв тяжёлыми металлами происходят изменения в комплексе почвенных микроорганизмов. От активности почвенных процессов и жизнедеятельности населяющих ее микроорганизмов зависит интенсивность самоочищения почвы от загрязнителей [14]. Токсичное влияние зависит от набора металлов и их взаимного воздействия (антагонистического, синергичного или суммарного) на микрофлору.
Механизмы устойчивости растений к избытку металлов могут проявляться по разным направлениям: одни виды способны накапливать высокие концентрации, но проявлять к ним толерантность; другие стремятся снизить их поступление путем максимального использования своих барьерных функций [15].
Данные исследования проводятся в рамках мониторинга почвенно-растительного покрова Самарской области [8, 16]. Содержание различных загрязняющих веществ в почвах ООПТ позволяют более точно оценить состояние природных комплексов Самарской области.
Анализ содержания различных ионов в поверхностных водах показал, что в пределах нормы в обследованных водоемах присутствуют катионы висмута, никеля, хрома, калия, натрия, магния, кальция, а также нитриты, нитраты, сульфаты и фториды (таблица 2). Концентрация различных веществ в поверхностных водах подвержена заметным сезонным колебаниям.
Таблица 2 - Концентрации загрязняющих веществ в воде (ПДК)_
№ пробы Bi РЪ Си Ni Fe Mi Cr К
3 0,02 2,99 4,76 2,01 4.99 0,032 0,205
6 0,10 12,52 13,12 0,02 4,47 12,94 0,204 0,126
10 0,25 2,58 26,55 1,67 12,51 0,038 0,113
16 0,30 4,32 27,56 1,44 11,83 0,128 0,099
3 0,197 0,66 0,61 3,312 0,4S 0,076 0,022 0,13
б 0,095 0,66 0,64 78,78 0,1S 0,048 0,021 0,15
10 0,125 0,65 0,62 24,36 0,32 0,062 0,012 0,19
16 0,105 0,62 0,61 50,45 0,42 0,056 0,023 0,21
Концентрация нитратов в поверхностных водах минимальная в вегетационный период, она увеличивается в осенью и достигает максимума зимой, когда при минимальном потреблении азота происходит разложение органических веществ и переход азота из органических форм в минеральные. Амплитуда сезонных колебаний может служить одним из показателей эвтрофирования водного объекта [17, 18].
Сезонные колебания нитритов характеризуются отсутствием их зимой и появлением весной при разложении неживого органического вещества. Наибольшая 120
концентрация нитритов наблюдается в конце лета, их присутствие связано с активностью фитопланктона. Осенью содержание нитритов уменьшается [19, 20].
Следует отметить, что содержание свинца в воде превышает ПДК в 2,5-3 раза в пробах 3 и 10, в 4,3 - в пробе 16, а также в 12,5 раз - в пробе 6. Естественными источниками поступления свинца в поверхностные воды являются процессы растворения минералов. Значительное повышение содержания свинца связано с выносом в водные объекты со сточными водами химических производств. В числе других металлов свинец извлекается и накапливается гидробионтами.
Содержание ионов меди превышает ПДК во всех изученных водоемах: в 4,8 раз - в пробе 3, в 13 раз - в пробе 6, в 26,5-27,5 раз - в пробах 10 и 16. Основным источником поступления меди в природные воды являются сточные воды предприятий химической, металлургической промышленности, альдегидные реагенты.
Железо превышает ПДК в 1,5 раза в пробах 10 и 16, в 2 раза - в пробе 3 и почти в 4,5 раза - в пробе 6. Главными источниками соединений железа в поверхностных водах являются процессы химического выветривания горных пород, сопровождающиеся их механическим разрушением и растворением.
Содержание ионов марганца в водоемах также превышает норму: в 5 раз в пробе 3, в 12-13 раз - в пробах 6, 10 и 16. В поверхностные воды марганец поступает в результате выщелачивания железомарганцевых руд и других минералов. Значительные количества марганца поступают в процессе разложения водных животных и растительных организмов. Соединения марганца выносятся в водоемы со сточными водами предприятий химической промышленности.
В качественной воде не должен обнаруживаться хлор. Однако его количество составляет в пробе 3 (река Козловка) - 3,312 мг/дм3, в пробе 6 (притоки р. Сарбай) - 78,78 мг/дм3, в пробе 10 (река Лозовка) - 50,45 мг/дм3, в пробе 16 (река Кувайка) - 50,45 мг/дм3. Первичными источниками хлоридов являются подстилающие породы и соленосные отложения. Значительные количества хлоридов поступают в воду через атмосферу, взаимодействия атмосферных осадков с почвами, особенно засоленными. Возрастающее значение приобретают промышленные и хозяйственно-бытовые сточные воды.
Вода из притоков р. Сарбай (проба 6) является наиболее загрязненной. Другие водоемы по качеству воды также не соответствуют нормам и не должны быть использованы для питья и в сельском хозяйстве. Все водоемы относятся к классу - грязные (4 класс). Основными загрязняющими факторами служат нерациональное ведение сельского хозяйства и предприятия нефтегазового комплекса.
Состояние природных комплексов на территории Кинель-Черкасского района Самарской области по уровню химического загрязнения считаем неудовлетворительным.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Саксонов С.В., Лобанова А.В., Иванова А.В., Ильина В.Н., Раков Н.С. Флора памятника природы «Гора Зеленая» Елховского района Самарской области // Вестник Волжского университета им. В.И. Татищева. Серия «Экология». Вып. 5. Тольятти: ВУиТ, 2005. С. 3-22.
2. Саксонов С.В., Иванова А.В., Ильина В.Н., Раков Н.С., Силаева Т.Б., Соловьева В.В. Флора озера Молочка и его ближайших окрестностей в Самарской области (Высокое Заволжье, Сокский флористический район) // Фиторазнообразие Восточной Европы. 2007. № 2. С. 7798.
3. Ильина В.Н. О сохранности фиторазнообразия степей Самарского Высокого Заволжья (на примере Кондурчинских яров) // Бюллетень МОИП. Отдел биологический. т. 114. Вып. 3. 2009. Приложение 1. Часть
естественнонаучное направление
В.Н. Ильина, А.А. Савченко
СОДЕРЖАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ В ПОЧВАХ И ПОВЕРХНОСТНЫХ ...
1. Экология. Природные ресурсы. Рациональное природопользование. Охрана окружающей среды. М., 2009. С. 361-366.
4. Ильина В.Н. Современное состояние растительного покрова уникального природного объекта «Могутовая гора» (Самарская Лука, Жигули) // Самарская Лука: проблемы региональной и глобальной экологии. 2010. Т. 19, № 1. С. 137-155.
5. Ильина В.Н., Ильина Н.С., Митрошенкова А.Е. Природный комплекс «Верховья реки Бинарадки»: современное состояние и охраны // Вестник Волжского университета им. В.Н. Татищева. Серия «Экология». Вып. 12. Тольятти, 2011. С. 35-41.
6. Устинова А.А., Матвеев В.И., Ильина Н.С., Соловьева В.В., Митрошенкова А.Е., Родионова Г.Н., Шишова Т.К., Ильина В.Н. Охраняемые природные территории Самарской области: выделение, мониторинг, растительный покров // Известия Самарского научного центра РАН. Т. 13. № 6. 2011. С. 1523-1528.
7. Митрошенкова А.Е., Ильина В.Н., Устинова А.А. Природный комплекс «Игонев дол»: современное состояние и охрана (Кинельский район, Самарская область) // Известия Самарского научного центра РАН. Том 15, № 3 (2), 2013. С. 852-855.
8. Ильина В.Н., Савченко А.А., Сафонов В.Д. Содержание загрязняющих веществ в почвах некоторых памятников природы Кинель-Черкасского района Самарской области // Биоэкологическое краеведение: мировые, российские и региональные проблемы. Материалы 2-й Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, посв. 110-летнему юбилею д.б.н., проф. Д.Н. Флорова и 75-летнему юбилею к.б.н., проф. М.С. Горелова. Самара: ПГСГА, 2013. С. 97-104.
9. Майстренко В.Н., Хамитов Р.З., Будников Г.К. Эколого-аналитический мониторинг супертоксикантов. М., 1996. 319 с.
10. Ильин В.Б., Сысо А.И. Микроэлементы и тяжелые металлы в почвах и растениях Новосибирской области. Новосибирск: изд-во СО РАН, 2001. 229 с.
11. Орлов, Д.С., Малинина М.С., Мотузова Г.В., Садовникова Л.К. Химическое загрязнение почв и их охрана. М.: Агропромиздат, 1991. 305 с.
12. Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды и рациональном использовании природных ресурсов в Самарской области за 2011 год». Выпуск 22. Самара, 2012. 343 с.
13. Реестр особо охраняемых природных территорий регионального значения Самарской области / Министерство природопользования, лесного хозяйства и охраны окружающей среды Самарской области / Сост. А.С. Паженков. Самара: «Экотон», 2010. 259 с.
14. Напрасникова Е.В. Биохимические и микробиологические показатели экологических функций почв // Почвы и повышение их производительной способности. Новосибирск, 1993. С. 57-60.
15. Матвеев Н.М., Павловский В.А., Прохорова Н.В. Экологические основы аккумуляции тяжелых металлов сельскохозяйственными растениями в лесостепном и степном Поволжье. Самара, 1997. 216 с.
16. Абакумов Е.В., Саксонов С.В., Ильина В.Н. Почвенно-ботанические экскурсии по Самарской Луке и северо-востоку Самарской области: перспективы создания региональной Красной книги почв // Известия Самарского научного центра РАН. Т. 10. № 5/1, 2008. С. 63-67.
17. Селезнева А.В. Антропогенная нагрузка на реки от точечных источников загрязнения // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2003. Т. 5. № 2. С. 268-277.
18. Моржакова Е.Н. Проблема загрязнения реки Оки // Успехи современного естествознания. 2010. №2 8. С. 52.
19. Зинченко Т.Д., Шитиков В.К. Гидробиологический мониторинг как основа типологии малых рек Самарской области // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 1999. Т. 1. № 1. С. 118-127.
20. Ступин В.И. Проблема биогенного загрязнения водных объектов диффузным стоков с водосборов рек Воронежской области // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Геология. 2003. № 1. С. 179-180.
VARIOUS SUBSTANCES IN SOILS AND SURFACE WATERS IN THE NATURE OF SOME NATURAL MONUMENTS IN KINEL-CHERKASSY AREA OF SAMARA REGION
© 2014
V.N. Ilina, candidate of biological sciences, associate professor of the chair «Botany, general biology,
ecology, biological and ecological education» A.A. Savchenko, master
Samara State Academy of Social Sciences and Humanities, Samara (Russia)
Annotation: In assessing the ecological status of natural objects, use a range of different techniques. In the Samara region, we studied some protected areas in the rank of nature monuments (in Kinel-Cherkassy area). The article presents data on the content of various substances in soils and surface waters in the territory of 4 natural monuments.
Keywords: specially protected natural area, natural monument, Samara region, pollution, soil, small rivers.
