«Оценка экологического состояния почвы города Владимира» (стр. 4 )

Ca2+ + Na2H2R → Na2CaR + 2H+

Mg2+ + Na2H2R → Na2MgR + 2H+

где R-радикал этилендиаминтетрауксусной кислоты –

(-OCCH2)2NCH2CH2N(CH2CO-)2

Сначала в комплексное соединение с трилоном Б войдет весь кальций, и только затем будет образовываться комплекс магния. После связывания в комплекс магния в растворе не остается ни свободных ионов кальция, ни магния в ионной форме.

Количество эквивалентов обменных Ca2+  и Mg2+ (Х) в анализирующей почве в ммоль/100 г почвы по формуле 3:

Х= (V-V0 )xCx250 /V1,  (3)

где V – объем раствора трилона Б, пошедший на титрования обменного кальция или магния в пробе вытяжке, мл;

V0  - объем раствора трилона Б, пошедший на титрования обменного кальция или магния в холостой пробе вытяжке, мл;

С – молярная концентрация эквивалента раствора трилона Б (0,05 ммоль/мл);

250 – коэффициент пересчета концентрации ионов в ммоль/100 г почвы;

V1  - объем пробы вытяжки, взятый на титрование, мл [22].

Удельная электропроводность (солесодержание)

Коэффициент  удельной электропроводности определялся кондуктометром DIST 4 NANNA Inst. с температурным компенсатором по  ГОСТ 26423. Определение основано на извлечении водорастворимых солей из почвы дистиллированной водой в соотношении 1:5. Выражается (ЕС 1:5) в  единицах мСм/см [22].

EC1:5 при t = 25 °С:

< 0,2-0,3 - незасоленный горизонт;

0,2 – 2,0 - слабозасоленный горизонт;

> 2,0  - сильнозасоленный горизонт (шкала Почвенного ин-та РАСХН).

Содержание тяжелых металлов  (Pb, Ni, Cu, Cr) определяли тест-системам с  использованием реактивных тканевых полосок.  Содержание ТМ в анализируемой пробе определяется методом визуального сравнения окраски пробы с контрольной шкалой образцов окраски [22].

Для  определения концентрации ионов свинца  применяют  реактивную бумагу с сульфидом цинка и концентрирующего устройства – основан на предварительном осаждении ионов свинца Pb2+ в растворе едкой щелочи в виде гидроксида Pb(OH)2, растворимого в избытке щелочи с образованием гидрокомплекса [Pb(OH)4]2- и последующей реакции замещения Zn2+ на Pb2+ при взаимодействии гидроксида свинца с сульфидом цинка в щелочной среде:

PbO2 2- + ZnS → PbS ↓ + ZnO22-

Темно-коричневое окрашивание

Мешающее влияние нерастворимых гидроксидов меди, серебра, ртути, висмута устраняется задерживанием с помощью фильтровальной бумаги [14,22].

Для перевода в мг/кг полученное значение умножали на 5 (так как соотношение почвы и воды в вытяжке 1:5).

Фитотоксичность почвы определялась по  методике выполнения измерений всхожести семян и длины корней проростков высших растений (, , и др., М-П-2006 ФР.1.39.2006.02264) [18].

Биотестирование проводили с использованием стандартизованных тест-культур высших растений –  овса  посевного (Avena sativa) сорта «Скакун» (производство -огородник»), горчицы белой (Sinapis alba L.) (производство -огородник»), кресс-салата (Lepidium sativum) сорта «Забава» (производство ). В качестве субстрата для проращивания использовали навески почв (100 г) из почвенных образцов, отобранных в районах исследования. Оценку лабораторной всхожести семян тест-культур проводили согласно ГОСТ 12038-84.

Фитотестирование проводится следующим образом: в чашки Петри помещают увлажненные почвенные образцы и высаживают в них откалиброванные семена растений (по 30 штук в 3-х повторностях). В течение 3–4 дней поддерживается постоянная влажность почвы и температура окружающей среды. При достижении проростками стадии колеоптиля учитывается количество проросших семян и проводится измерение длины корней.

Оценка фитотоксического эффекта (ФЭ) по длине корней тест-растений согласно формуле 4, предложенной , , (1998): 

ФЭ = [(Lo – Lx)/Lo] 100%,  (4)

где  Lo – средняя длина корешков проростков в контрольном опыте, Lx – средняя длина корешков проростков, выращенных на фитотоксичной среде. Уровень фитотоксичности образцов почв оценивали по изменению длины корней тест-культур по отношению к фоновым показателям: разница до 10% не учитывается, такие почвы считаются экологически чистым, снижение показателя на 10 – 30 % свидетельствует о слабой фитотоксичности почв, на 30 – 50% − о средней степени фитотоксичности почв, разница свыше 50% − о высокой или недопустимой степени фитотоксичности почв [12,18].

       Биологическая активность почвы оценивалась по методике  по уреазной активности.  Анализируемые образцы очищали от неразложившихся растительных остатков. Почву подвергали измельчению, затем просеивали через сито с размером ячеи 1 мм. Навеску почвы равную 50 г помещали в чашку Петри. Мочевину в количестве 0,5 г растворяли в небольшом количестве воды, затем добавляли в каждую чашку. Полоску фильтровальной бумаги пропитывали универсальным или другим работающим в широком диапазоне pH индикатором, крепили к внутренней поверхности крышки чашки Петри.

В процессе разложения мочевины происходит активное образование летучей щелочи – аммиака, как следствие, воздух над почвой постепенно приобретает щелочную реакцию. Цвет индикаторной полоски изменяется в соответствии с изменениями pH среды. После добавления мочевины чашки Петри помещали во влажную камеру, а затем в термостат (теплое место). Значения pH регистрировались через каждый час в течение 8 часов и затем на следующий день (через 24 часа). Скорость увеличения щелочности воздуха над почвой являлась показателем биологической активности почвы [2].

Комплексная оценка экологического состояния почв на основании результатов химического анализа  и биодиагностики проводилась по 5-уровневой шкале оценки потери качества окружающей природной среды (ОПС), которую называют шкалой экологического состояния. Шкала имеет два полюса«+» и «–», доказано, что почве может быть нанесен вред не только уменьшением значений показателей ее свойств, но и чрезмерным увеличением. За состояние, близкое к экологической норме условно принимают диапазон 1-3 уровней, соответствующих потере качества ОПС до ±30%. В интервале потери качества от ±30% до ±40% находится зона экологического риска ОПС, более + 40% и менее - 40% – происходит деградация экосистем, необратимость нарушения функций, экологическое бедствие (Яковлев, Макаров, 2006).

Методы статистической обработки

Статистическая обработка проводилась при помощи программы Microsoft Office Excel  для вычисления следующих показателей: средних арифметических значений, стандартного отклонения, корреляции показателей, статистической значимости различий по t - критерию Стьюдента (р< 0,05).

4. Результаты исследования и их интерпретация

4.1. Физико-химические свойства исследованных почв г. Владимира

Нами изучены основные физико-химические показатели почвы г. Владимира различных территорий в сравнении с фоновыми (контрольными) образцами. По агрохимическим свойствам  исследованные почвы отличаются от естественных  серых лесных почв Владимирской области (таблица 4.1).

Таблица 4.1.

Физико-химические свойства исследованных почв г. Владимира

Место отбора почвенных проб	рНKCl	Нг., мг∙экв/ 100 г почвы	Ca обм/ Mg обм, ммоль/100 г почвы	N-NO3-, мг/кг почвы	NO3-, мг/кг почвы	NH4+ обм., мг/кг почвы	Р2О5, мг/кг почвы
Точка №1. Перекресток Суздальский пр-кт – ул. Куйбышева	7,66±0,5	0,48±0,01	32,88±1,14 /1,42±0,121	48,5±0,11	210,88±7,05	10,65±0,02	312,25±5,02
Точка №2. Парк «Добросельский»	6,5 ±0,5	2,36±0,05	26,25±1,23 /6,63±0,21	25,36±0,09	110,33±10,4	11,26±0,03	751,45±6,92
Точка №3.  Химзавод	7,66 ±0,5	0,48±0,01	35,75±1,64 /6,62±0,27	10,50±0,02	45,67±8,03	6,39±0,06	103,21±3,12
Точка №4. Ул. Мира	7,66±0,5	0,87±0,02	24,75±1,16 /2,31±0,15	43,62±0,03	189,67±11,6	4,17±0,04	754,33±9,55
Точка №5. Козлов Вал	7	1,36±0,03	25,75±2,11 /2,59±0,18	38,35±0,61	166,76±9,03	8,16±0,03	849,66±8,16
Точка №6. Станция юннатов «Патриарший сад»	6,83±0,5	1,75±0,03	25,62±2,30 /2,41±0,54	36,03±0,33	156,67±8,52	14,82±0,06	897,33±9,78
Точка №7. Лесопарк «Дружба»	6,5 ±0,5	2,93±0,03	24±43,31 /5,23±0,89	27,67±0,07	68,33±6,84	13,62±0,03	225,36±1,02
Точка №8. Лесная зона с. Улово	6,16±0,5	2,03±0,04	16,52±5,20 /4,57±0,27	35,25±0,06	66,33±4,16	12,36±0,17	250,47±5,89

В верхнем слое городских почв реакция среды (кислотность) изменялась в интервале pHКCl 6,16-7,66. Подщелачивание почв (увеличение кислотности) наблюдается на точках №№1,3,4, что обусловлено техногенным загрязнением: поступлением строительной пыли, содержащей карбонаты кальция, скоплением мусора, применением антигололедных препаратов. Слабокислой реакцией, близкой к показателям серых лесных почв, характеризуются парки Добросельский и Дружба. Нейтральной и близко к нейтральной реакцией обладают почвы  «Патриаршего сада» и Козлова вала (рис.4.1.1.).