«Оценка экологического состояния почвы города Владимира» (стр. 3 )

Владимир - город с развитой промышленностью, транспортной сетью и социальной инфраструктурой. Город  относится к городам  России с многопрофильной промышленностью: предприятия электроэнергетики, химической промышленности, машиностроения, строительных материалов и другие. Наибольшее влияние на экологическое состояние городской среды в настоящее время оказывают: Теплоэлектростанция, Владимирский химический завод, Изолан», завод «Автоприбор», Мебельный комбинат, Владимирский моторо-тракторный завод, «Стройдеталь», ФГУП ВПО «Точмаш», и другие. Источники загрязнения (автотранспорт и различные предприятия)  выбрасывают в атмосферу такие  загрязняющие вещества как  диоксиды углерода,  серы, озон, фтористый водород, оксиды азота, свинца, периацетилнитрат (ПАН), аэрозоли тяжелых металлов (цинка, хрома, марганца, железа, меди), углеводороды, пылевидные частицы. Уровень загрязнения городской среды соответствует среднестатистическим показателям городов России. Последние годы наблюдается тенденция увеличения повышение объема выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных и передвижных источников: за 2013 год – 167,0 тыс. т/ год, 2014 год – 161,6тыс. т/ год; за 2015 - 174,955 т/ год [8,19].

Локальными источниками техногенного загрязнения почвенного покрова исследуемых территорий являются крупные автомагистрали, а также несанкционированные свалки бытовых и строительных отходов.

3.  Методы и материалы исследования

Исследование проводилось в августе-сентябре 2016 года.  Материалом исследования служили городские почвы. Отбор проб производился с 7 точек на территории г. Владимира, отличающиеся степенью антропогенной нагрузки (приложение 1). В качестве контрольных образцов служили пробы почвы лесной зоны села Улово  Суздальского района Владимирской области (в 30 км от города).

Отбор проб почвы и подготовка их для анализов осуществлялись в соответствии с требованиями ГОСТа 28168, 17.4.3.01, 17.4.4.02 «Охрана природы, с методическими указаниями МУ 2.1.7.730-99. Для анализа почвы отобраны методом конверта (1м х1м) в пластиковые пакеты с глубины 0 – 10 см. Повторность всех химических и физико-химических анализов трехкратная. Химанализ проводили с помощью комплектов ранцевой полевой лаборатории (производство  г. Санкт-Петербург).

3.1. Характеристика исследуемых точек отбора проб почвы

Рис. 3.1. Расположение точек  отбора проб на карте

Точка №1. Перекресток Суздальский проспект – ул. Куйбышева

Проходит автомагистраль М-7 Москва – Нижний Новгород. Характеризуется высокой интенсивностью движения автотранспорта. Древесно-кустарниковая растительность  представлена небольшим количеством.

Точка №2. Парк «Добросельский»

Зеленая зона города. Имеется тропиночная сеть. Среди деревьев и кустарников произрастают липа мелколистная, клен  остролистный, сосна сибирская, туя западная, каштан конский, дуб красный, тополь белый пирамидальный.

Точка №3.  Химзавод

Восточная промзона города. Расположены ТЭЦ, мебельный комбинат, завод «Автоприбор», железнодорожная станция и др. Древесно-кустарниковая  растительность представлена липой мелколистной и боярышником кроваво-красным, кленами остролистным и американским.

Точка №4. Ул. Мира

Перекресток улиц  Мира и Горького с достаточно интенсивным движением транспорта.  Произрастают береза бородавчатая, яблоня домашняя, ива козья, клен остролистный, липа мелколистная, рябина обыкновенная.

Точка №5. Козлов Вал

Исторический центр города Владимира. Здесь располагаются Золотые ворота и Козлов Вал – оборонительное сооружение, памятник XII века. Влияние оказывает автомагистраль по ул. Большая Московская. Вдоль вала растут липы мелколистые.

Точка №6. Станция юннатов «Патриарший сад»

Сад расположен в центре города, является популярным местом отдыха жителей и гостей города.  Имеет уникальный ландшафт  и особо благоприятный микроклимат. Окружен с трех сторон возвышенностями и представляет собой рельефную впадину с перепадами высот до 33 метров. Учебно-опытный участок насчитывает более 1000 видов и сортов различных растений. 

Точка №7. Лесопарк «Дружба»

Зеленая зона города, памятник природы местного значения. Является остатком некогда обширного Ямского леса. Из древесных пород распространены дуб черешчатый, липа мелколистная, клен остролистный, вяз голый, осина, береза повислая, ольха серая, рябина обыкновенная, черемуха птичья. Из кустарников: лещина обыкновенная, крушина ломкая, калина обыкновенная, шиповник майский и др.

Точка №8. Лесная зона села Улово Суздальского района

Смешанный лес  в 30 км от города, представленный дубом черешчатым, липой мелколистной, кленом остролистном, сосной обыкновенной, елью обыкновенной и др.

3.2. Показатели  и методы, использованные для  оценки экологического состояния почв

рН KCl – визуально-колориметрический метод (ГОСТ 26483-90)

Кислотность почвы определяется в солевой вытяжке. Для этого небольшое количество сухой почвы обрабатывается раствором соли (хлорида калия, 1 г-экв/л). К отфильтрованной почвенной вытяжке прикапывают раствор индикатора, в результате чего вытяжка приобретает окраску. Окраску вытяжки сравнивают со шкалой и определяют кислотность [1,22].

Гидролитическая рН – титрометрический метод по Каппену

Эта форма кислотности обусловлена ионами водорода, более прочно связанными в почвенном поглощающем комплексе и способными обмениваться на основания только в нейтральной или щелочной среде. Метод определения гидролитической кислотности основан на обработке почвы раствором натрия уксуснокислого (при соотношении почвы и экстрагирующего раствора 1:2,5) и последующем титровании фильтрата суспензии щелочью.

При взаимодействии почвы с раствором натрия уксуснокислого часть ионов натрия переходит из раствора в поглощающий комплекс:

CH3COONa + H2O → CH3COOH + NaOH

[ППК]HHCa + nCH3COONa → [ППК]NaNaNa + (CH3COO)2Ca + 3CH3COOH + (n-5)CH3COONa

Равновесие гидролиза смещается вправо, что приводит к образованию дополнительного количества уксусной кислоты (эквивалентного натрию, пошедшему на вытеснение ионов водорода), которое определяют титрованием щелочью (формула 1).

Нг= V1xCxV0х1,75 x 100 / mxV2,  (1)

где V1 – объем раствора натрия гидроксида, израсходованный на титрование вытяжки, мл;

С – молярная концентрация раствора натрия гидроксида, 0,01 ммоль/л;

V0 – общий объем фильтрата, мл;

m – навеска воздушно-сухой почвы, г;

V2 – объем фильтрата, взятый на титрование, 10 мл;

1,75 – эмпирический коэффициент – поправка на неполноту вытеснения ионов водорода при однократной обработки почвы раствора натрия уксуснокислого;

100- коэффициент пересчета результата на 100 г почвы [5,22].

Фосфора подвижные соединения  – метод Кирсанова в модификации ЦИНАО (ГОСТ 54650)

Определение основано на извлечении подвижных соединений фосфора из почвы экстрагирующим раствором (раствором соляной кислоты 0,2 моль/л) и последующем определении фосфора по Р2О5 в виде синего фосфорно-молибденового комплекса.

Определение основано на реакции фосфат-иона с молибдатом аммония в кислой среде с образованием соли фосфорно-молибденовой гетерополикислоты:

HPO42– + 3NH4+ + 12MoO42– + 23H+ = (NH4)3[PMo12O40]+12H2О

  жёлтый

Образующийся при этом жёлтый продукт далее, под действием восстановителя — аскорбиновой кислоты в присутствии сурьмяновиннокислого калия, превращается в комплекс — восстановленную форму фосфорно-молибденовой гетерополикислоты, окрашенную в интенсивно-голубой цвет.

Концентрация подвижных соединений фосфора в почве  определялась с использованием фотометра типа «Экотест-2020» путем определения оптической плотности окрашенных почвенных вытяжек при длине волны светодиода 660 нм и кювет с толщиной поглощающего слоя 10 мм и дальнейшим построением градуировочного графика [1,5,22].

Аммоний обменный – фотоколориметрический метод (ГОСТ 26489)

Определение основано на извлечении аммония обменного из почвы раствором хлористого калия и дальнейшем получении индофенольного соединения, окрашенного в цвета от зелёного до сине-зелёного, образующегося при взаимодействии аммония с гипохлоритом и салицилатом натрия в щелочной среде. Количественное определение (фотометрическое измерение) проводилось  с использованием фотометра типа «Экотест-2020» путем определения оптической плотности окрашенной почвенной вытяжки при длине волны светодиода 660 нм и кювет с толщиной поглощающего слоя 10 мм и дальнейшим построением градуировочного графика [22].

Нитрат-ионы и азот нитратов - визуально-колориметрический метод (ГОСТ  26483)

Метод определения основан на предварительном восстановлении нитрат-ионов до нитрит-ионов с последующим образованием азокрасителя в присутствии сульфаниловой кислоты и б-нафтиламина. Определение нитрат-ионов в почве проводится путём извлечения их из почвы раствором хлорида калия и последующим анализом почвенной вытяжки указанным методом.

Концентрация нитрат-ионов в анализируемой пробе определяется методом визуального сравнения окраски пробы с контрольной плёночной шкалой образцов окраски. Содержание азота нитратов в почве определяется расчетным путем (формула 2), исходя из концентрации нитрат-анионов в почвенной вытяжке.

СNNO3= CNO3- x 0,23,  (2)

где СNNO3 – концентрация азота нитратов в солевой вытяжке, мг/кг;

CNO3- - концентрация нитрат-ионов в солевой вытяжки, мг/кг;

0,23 – отношение относительной массы азота к относительной массе нитрат-иона [22].

Обменные кальций и магний – комплексонометрическое титрование (ГОСТ 26487-85)

Метод определения основан на вытеснении ионов кальция и магния из почвы раствором хлористого калия с последующим фильтрованием вытяжки и титрованием фильтрата раствором трилона Б  в щелочной среде (рН 12,5-13,0) в присутствии индикатора  хромового темно-синего. При этом образуется прочный комплекс соединения катионов кальция и магния с трилоном Б по реакции: