Способ комплексной оценки экологического состояния почв


 


Владельцы патента RU 2501009:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южный федеральный университет" (RU)

Изобретение относится к области экологии и предназначено для оценки экологического состояния почв. Отбирают пробы незагрязненной фоновой почвы и загрязненной тяжелыми металлами или нефтью и нефтепродуктами и для каждой пары образцов почв определяют численность аммонифицирующих бактерий, численность микроскопических грибов, обилие бактерий рода Azotobacter, активность каталазы, активность инвертазы, всхожесть редиса. ИПС почвы рассчитывают по формуле: ИПС=Σ(Пзагрi/Пфонi)×100%/n, где Пзагрi - значение i-го показателя (численность аммонифицирующих бактерий, млн/г, численность микроскопических грибов, млн/г, обилие бактерий рода Azotobacter, % активность каталазы, мл O2/мин, активность инвертазы, мл глюкозы/24 ч, всхожесть редиса, % для загрязненной почвы, Пфонi - значение i-го/мин, показателя для незагрязненной почвы, n - число показателей (n=6). По снижению ИПС определяют экологическое состояние почв. Если значение ИПС в загрязненной почве более 95% констатируют нормальное экологическое состояние почвы. При снижении ИПС до 90-95% констатируют удовлетворительное состояние. При снижении ИПС до 75-90% констатируют неблагополучное состояние. При снижении ИПС ниже 75% констатируют катастрофическое состояние. Заявленный способ позволяет быстро и точно оценить экологическое состояние почвы. 17 табл., 2 пр.

 

Изобретение относится к области исследования или анализа материалов, в частности, почв и грунтов для определения степени загрязнения тяжелыми металлами, нефтью и нефтепродуктами и может быть использовано при проведении целого ряда научных и природоохранных мероприятий: при биомониторинге состояния почв, а также естественных и антропогенно нарушенных экосистем в целом и при экологическом нормировании загрязнения почв.

Для определения степени загрязнения почв и грунтов традиционно используют разнообразные биологические показатели - численность и видовой состав основных групп почвенных обитателей. Преимущества использования биологических показателей для определения загрязнения почв и грунтов по сравнению с химическим анализом состоят в возможности комплексной оценки безопасности среды обитания за счет оценки влияния загрязняющих веществ на жизнедеятельность биологических индикаторов.

Так, в качестве биоиндикатора загрязнения почв используют численность почвенных беспозвоночных животных (RU 2007146582 А, H02G 7/00, опуб. 27.06.2009) [9], а также нематод, дождевых червей клещей, пауков, муравьев, жуков, моллюсков, мокриц, чешуекрылых, двукрылых, прямокрылых. (RU 2001134832, G01N 33/24, G01N 33/18; опуб. 20.06.2003) [7]. Выбранные группы индикаторов используют для определения качества среды, устанавливая область понижения классности качества среды или загрязнение по снижению численности организмов-биоиндикаторов.

Т.к. в указанных заявках для определения степени загрязнения почв использована только одна из групп почвенных обитателей и не учтены микроорганизмы, участвующие в процессах самоочищения почвы, достоверность снижается. Кроме того существует сложность учета количества и видового состава почвенных беспозвоночных из-за трудоемкости, длительности учета, требований соответствующей квалификации исполнителей для определения видовой принадлежности почвенных животных.

Известен способ биотестирования почв, подверженных техногенному загрязнению (RU 2006108153/12, А01В 79/00, опуб. 10.10.2007) [8]. Оценку токсичности почв проводят по шкале градации изменения признаков длины корня и стебля растений и сравнением кривых фактического и нормального распределения линейных признаков по t-критерию Стьюдента, которые получают с помощью приложения Microsoft Excel (Windows) и математического анализа. Однако этот способ не учитывает состояние микробного сообщества почвы и почвенных ферментов, что снижает достоверность определения степени загрязнения почвы.

Задача повышения достоверности степени загрязнения почвы тяжелыми металлами частично решена в патенте (SU 1092412, G01N 33/24; опуб. 15.05.1984) [5], который позволяет достоверно и точно диагностировать степень загрязнения по изменению стабильности микробной системы почвы, которая анализируется по составу и структуре микробного сообщества почвы, что позволяет учитывать буферные свойства отдельных типов почв, а также природу загрязнителя и форму его попадания в почву.

Однако определение состояния только микробного сообщества почвы не дают точной картины загрязнения без учета ферментативной активности почвы и токсичности ее для растений, что снижает достоверность определения степени загрязнения почвы, таким образом, у казанные выше способы оценки экологического состояния почв предусматривают оценку только по одному показателю.

Наиболее близким по выполнению и достигаемому результату к заявляемому изобретению является способ оценки экологического состояния окружающей среды (RU 2156975, G01N 33/00, опуб. 27.09.2000) [6], согласно которому рассчитывают интегральный индекс экологического загрязнения окружающей среды. Оценку риска ущерба здоровью населения города от вредных химических веществ, содержащихся в почве, проводят по кратности превышения предельно допустимых концентрации (ПДК) с расчетом ранжированного риска и суммарного коэффициента загрязнения почв (Zc).

Однако известный способ не предусматривает оценку биологической составляющей почвы (растений, микроорганизмов и др.), а предполагает лишь определение содержания количества загрязняющих веществ в почве при помощи дорогостоящих приборов для определения загрязнения воды, воздуха и сравнение их с нормативными значениями для каждого из загрязняющих веществ.

Предлагаемый способ позволяет произвести точную и достоверную оценку степени загрязнения почв без сложных и дорогих анализов, без использования сложного оборудования и в короткие сроки.

Операции способа-прототипа состоят в следующем:

1. Определяют загрязняющие факторы:

Количество техногенных выбросов в атмосферу;

Количество внесенных в почву пестицидов и загрязняющих веществ;

По известным условиям количеств загрязнений идентифицируют уровни загрязнения почвы (первый, второй и третий).

2. По формуле рассчитывают интегральный индекс экологического загрязнения (ИИЭЗ):

И И Э З = i = 1 n j = 1 m k j i n m

где ИИЭ3-интегральный индекс экологического загрязнения;

Kji - уровень загрязнения в i-м году по j-му фактору;

m=3 - число учитываемых факторов загрязнения;

n - число лет изучения загрязнения региона.

При значениях ИИЭЗ 1,00-1,20 определяют экологически благоприятное состояние региона, при значениях ИИЭЗ 1,26-1,53 - условно экологически благоприятное состояние региона, при значениях ИИЭЗ 1,60-3,00 - экологически неблагоприятное состояние региона.

Сущность способа прототипа состоит в определении количества загрязняющих веществ в почве, вычислении кратности превышения ПДК и дельнейшей оценке по предложенным диапазонам.

К недостаткам известного способа можно отнести следующее:

1. Отсутствует учет регионального аспекта территории, например фоновое содержание загрязняющих элементов;

2. Не учтены особенности различных типов почв;

3. Нельзя однозначно определить влияние выбросов в атмосферу на степень загрязнения почв (не учтены атмосферные изменения, ветер, осадки и т.д.).

Для достоверного мониторинга состояния окружающей среды необходимо иметь комплексный подход к оценке экологического состояния почв.

Целью настоящего изобретения является повышение достоверности комплексной оценки экологического состояния почв, загрязненных тяжелыми металлами, нефтью и нефтепродуктами.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе комплексной оценки экологического состояния почв, заключающимся в исследовании результатов анализа проб с последующим вычислением интегрального показателя состояния почв (ИПС), согласно изобретению, отбирают пробы незагрязненной фоновой почвы (Пфон) и почвы, загрязненной тяжелыми металлами или нефтью и нефтепродуктами (Пзагр) и для каждой пары образцов почв определяют n биологических показателей: количество аммонифицирующих бактерий в млн/г, количество микроскопических грибов в млн/г, обилие бактерий рода Azotobacter, равное отношению комочков почвы, обросших продуктами жизнедеятельности бактерий, к общему количеству комочков почвы, в %, всхожесть редиса, равная отношению количество проросших семян к общему количеству семян, в %, активность фермента каталазы - H2O2:H2O2-оксидоредуктазы, равная объему кислорода, выделяемого из 1 г почвы за 1 минуту при катализе реакции разложения перекиси водорода, активность фермента инвертазы - β-фруктофуранозидазы при катализе сахарозы, равная массе глюкозы в 1 г почвы за 24 часа и ИПС почвы рассчитывают по формуле:

ИПС=Σ(Пзагрi/Пфонi)×100%/n,

где i - значение биологического показателя, n=6,

и по снижению ИПС определяют экологическое состояние почв, при этом, если значение ИПС в загрязненной почве более 95% констатируют нормальное экологическое состояние почвы, при снижении ИПС до 90-95% констатируют удовлетворительное состояние, при снижении ИПС до 75-90% констатируют неблагополучное состояние, а при снижении ИПС ниже 75% констатируют катастрофическое состояние почвы.

Новая совокупность используемых биологических показателей n с последующей выработкой критериев экологического состояния почв в силу того, что биологические показатели первыми реагируют на любые изменения состояния почвы, приводит к повышению достоверности комплексной оценки экологического состояния почв. Выбор указанных биологических показателей и определение критериев экологического состояния почв не следует с очевидностью из уровня техники, так как для получения нового результата потребовались многолетние и трудоемкие исследования коллективом авторов образцов почв.

Способ комплексной оценки экологического состояния почв подтверждается таблицами.

Таблица 1 - оценка экологического состояния загрязненных почв по степени нарушения их экологических функций, классификация экологических функций согласно Никитину [4].

Таблица 2 - количество аммонифицирующих бактерий для загрязненной и фоновой бурой лесной почвы

Таблица 3 - количество микроскопических грибов для загрязненной и фоновой бурой лесной почвы.

Таблица 4 - обилие бактерий рода Azotobacter для загрязненной и фоновой бурой лесной почвы.

Таблица 5 - всхожесть редиса для загрязненной и фоновой бурой лесной почвы.

Таблица 6 - активность каталазы для загрязненной и фоновой бурой лесной почвы.

Таблица 7 - активность инвертазы для загрязненной и фоновой бурой лесной почвы.

Таблица 8 - среднеарифметические значения шести показателей для загрязненной и фоновой бурой лесной почвы.

Таблица 9 - расчет интегрального показателя состояния (ИПС) бурой лесной почвы при загрязнении, % от фона.

Таблица 10 - количество аммонифицирующих бактерий в черноземе обыкновенном.

Таблица 11 - количество микроскопических грибов в загрязненном и фоновом черноземе обыкновенном.

Таблица 12 - обилие бактерий рода Azotobacter в загрязненном и фоновом черноземе обыкновенном.

Таблица 13 - всхожесть редиса в загрязненном и фоновом черноземе обыкновенном.

Таблица 14 - активность каталазы в загрязненном и фоновом черноземе обыкновенном.

Таблица 15 - активность инвертазы в загрязненном и фоновом черноземе обыкновенном.

Таблица 16 - среднеарифметические значения шести показателей для загрязненного и фонового чернозема обыкновенного.

Таблица 17 - расчет интегрального показателя состояния (ИПС) чернозема обыкновенного при загрязнении, % от фона.

Операции по определению комплексной оценки экологического состояния почв состоят в следующем. Отбирают пробы почвы, загрязненной нефтью или нефтепродуктами или тяжелыми металлами в трехкратной повторности, для каждой повторности отбирают средневзвешенный образец из пяти точек методом конверта. Отбирают пробы такой же почвы незагрязненной (фоновой) в трехкратной повторности, для каждой повторности отбирают средневзвешенный образец из пяти точек методом конверта. После отбора во всех отобранных свежих образцах определяют следующие четыре показателя:

- количество аммонифицирующих бактерий, определяемое высеванием образца на плотную селективную среду Чапека с последующим через 3-5 суток подсчетом количества проросших колоний [1, стр.112-118];

- количество микроскопических грибов, определяемое высеванием образца на плотную селективную среду мясо-пептонный агар с последующим, начиная с двух суток после посева подсчетом количества проросших колоний, продолжая подсчет ежедневно в течение 3-5 дней в зависимости от скорости роста колоний [1, стр.169-175];

- обилие бактерий рода Azotobacter, методом высевания комочков почвы на плотную среду Эшби, с последующей через 5-10 дней оценкой отношения (в %) комочков почвы, образовавших вокруг себя слизистые колонии бактерий к общему числу комочков почвы [1, стр.66-67];

- всхожесть редиса определяют методом высевания от 10 до 50 семян редиса, предварительно замоченных в водопроводной воде в течении суток, на поверхность почвы, увлажненной водой до состояния густой пасты в чашке Петри, и проращивают в течении 5-7 дней при температуре 25°C и каждый день почву увлажняют равным объемом водопроводной воды. Через каждые сутки отмечают количество проросших семян. [3, стр.313];

- активность фермента каталазы H2O2:H2O2-оксидоредуктазы определяют после высушивания до воздушно-сухого состояния во всех отобранных образцах методом, основанном на измерении скорости распада перекиси водорода при взаимодействии ее с почвой по объему выделяющегося кислорода [2, стр.28-32];

- активность фермента инвертазы (3-фруктофуранозидазы определяют методом, основанном на учете изменений оптических свойств раствора сахарозы до и после воздействия фермента [2, стр.72-75].

Затем вычисляют среднеарифметические значения каждого показателя для фоновой почвы Пфонi и для загрязненной почвы Пзагрi и определяют интегральный показатель состояния (ИПС) почвы по формуле:

ИПС=Σ(Пзагрi/Пфонi)×100%/n,

где

Пфонi - значение i-го показателя для незагрязненной почвы, n - число показателей, n=6,

и по снижению этого показателя определяют экологическое состояние почвы. Если значение ИПС в загрязненной почве более 95% констатируют нормальное экологическое состояние почвы, при снижении значений ИПС до 90-95% констатируют удовлетворительное состояние, при котором происходит нарушение микробиологических экологических функций почвы и при снижении значений ИПС до 75-90% констатируют неблагополучное состояние, при котором происходит нарушение микробиологических, биохимических, физико-химических, химических и целостных экологических функций почвы, а при снижении ИПС ниже 75% констатируют катастрофическое состояние почвы, при котором происходит нарушение микробиологических, биохимических, физико-химических, химических и целостных и физических экологических функций почвы.

Операции способа были апробированы на конкретных примерах.

Пример №1. Бурая лесная почва, республика Адыгея.

Отбирали пробы бурой лесной почвы, загрязненной мазутом в трехкратной повторности, для каждой повторности отбирали средневзвешенный образец из пяти точек методом конверта. Затем отбирали пробы такой же бурой лесной почвы незагрязненной (фоновой) в трехкратной повторности, для каждой повторности отбирали средневзвешенный образец из пяти точек методом конверта. После отбора во всех отобранных свежих образцах определяли шесть вышеуказанных биологических показателей. По каждому показателю составлены таблицы 2, 3, 4, 5, 6, 7. Вычисляют среднеарифметические значения каждого показателя (таблица 8) в абсолютных значениях каждого показателя и определяют интегральный показатель состояния (ИПС) почвы (таблица 9) в относительных процентах от фонового значения. При этом получено значение ИПС для бурой лесной почвы, загрязненной мазутом равное 57%.

Как следует из таблицы 1 снижение ИПС до 57% свидетельствует о катастрофическом экологическом состоянии бурой лесной почвы и необходимости ее рекультивации.

Пример №2. Чернозем обыкновенный. Ростовская область, пос. Персиановский. Отбирали пробы чернозема обыкновенного, загрязненного никелем в количестве 10 предельно допустимых концентраций (ПДК) в трехкратной повторности, для каждой повторности отбирают средневзвешенный образец из пяти точек методом конверта. Затем отбирали пробы такого же чернозема обыкновенного незагрязненного (фонового) в трехкратной повторности, для каждой повторности отбирали средневзвешенный образец из пяти точек методом конверта. Во всех отобранных свежих образцах определяли те же шесть указанных биологических показателей экологического состояния почвы.

По каждому из шести биологических показателей почвы составлены таблицы 10, 11, 12, 13, 14 и 15.

Вычисляют среднеарифметические значения каждого показателя (таблица 16) в абсолютных значениях каждого показателя и определяют интегральный показатель состояния (ИПС) почвы (таблица 17) в относительных процентах от фонового значения. При этом получено значение ИПС для чернозема обыкновенного, загрязненного никелем равное 71%.

Как следует из таблицы 1 снижение ИПС до 71% свидетельствует о катастрофическом экологическом состоянии бурой лесной почвы и необходимости ее рекультивации.

Достоверность разработанных критериев степени нарушений экологических функций почвы подтверждена испытаниями и на других типах почв - каштановых, серопесках, бурых полупустынных и на других подтипах черноземов - типичных, выщелоченных и южных.

Источники информации

1. Методы почвенной микробиологии и биохимии / под. ред. Д.Г. Звягинцева. М.: Изд-во МГУ, 1991. - 304 с.

2. Хазиев Ф.Х. Методы почвенной энзимологии. М.: Наука, 2005. - 252 с.

3. Бабьева М.А., Зенова Н.К. Биология почв. М.: Изд-во МГУ, 1989. 336 с.

4. Никитин Е.Д. Почва как биокосная полифункциональная система, разнообразие и взаимосвязь почвенных экофункций. Структурно-функциональная роль почвы в биосфере. М.: Геос, 1999. С.74-81.

5. SU 1092412, G01N 33/24; опуб. 15.05.1984.

6. RU 2156975, дата пуб. 27.09.2000, 9 МПК G01N 33/00 - прототип.

7. RU 2001134832, G01N 33/24, G01N 33/18; опуб. 20.06.2003.

8. RU 2006108153/12, А01В 79/00, опуб. 10.10.2007.

9. RU 2007146582 A, H02G 7/00, опуб. 27.06.2009.

Таблица 1
Оценка экологического состояния загрязненных почв по степени нарушения их экологических функций, классификация экологических функций согласно Никитину, [4]
Экологическое состояние почвы Значение ИПС загрязненной почвы по сравнению с фоновой Нарушаемые экологические функции Нарушаемые почвенные свойства
Нормальное более 95% - -
Удовлетворительное 90-95% Микробиологические численность, состав и структура микробоценозов
Микробиологические численность, состав и структура микробоценозов
Неблагополучное 75-90% Химические, физико-химические, биохимические, целостные содержание и запасы гумуса и элементов минерального питания, влагоемкость, щелочно-кислотные и окислительно-восстановительные условия, активность ферментов
Микробиологические численность, состав и структура микробоценозов
Катастрофическое менее 75% Химические, физико-химические, биохимические, целостные содержание и запасы гумуса и элементов минерального питания, влагоемкость, щелочно-кислотные и окислительно-восстановительные условия, активность ферментов
Физические структура, плотность, влагоемкость, водопроницаемость, температура, теплопроводность
Таблица 2
Количество аммонифицирующих бактерий для загрязненной и фоновой бурой лесной почвы
Точка отбора Количество аммонифицирующих бактерий, млн/г
Бурая лесная почва незагрязненная Бурая лесная почва, загрязненная мазутом (5% от объема)
1 2 3 1 2 3
1 1,02 1,00 0,98 0,43 0,42 0,41
2 0,99 0,92 0,97 0,40 0,40 0,41
3 0,97 0,98 1,01 0,42 0,41 0,40
4 0,97 1,01 0,98 0,39 0,40 0,38
5 0,99 1,02 0,97 0,39 0,40 0,41
Таблица 3
Количество микроскопических грибов для загрязненной и фоновой бурой лесной почвы
Точка отбора Численность микроскопических грибов, млн/г
Бурая лесная почва незагрязненная Бурая лесная почва, загрязненная мазутом (5% от объема)
1 2 3 1 2 3
1 30,7 30,5 30,9 12,2 12,3 12,5
2 31,1 30,9 31,2 13,1 12,8 13,0
3 29,5 30,0 29,7 11,9 11,8 12,0
4 30,8 30,7 30,6 11,5 12,0 11,9
5 30,0 29,9 31,0 12,7 12,1 12,2
Таблица 4
Обилие бактерий рода Azotobacter для загрязненной и фоновой бурой лесной почвы
Точка отбора Обилие бактерий рода Azotobacter, %
Бурая лесная почва незагрязненная Бурая лесная почва, загрязненная мазутом (5% от объема)
1 2 3 1 2 3
1 25,0 25,0 25,0 21,7 22,0 22,3
2 24,9 25,0 25,1 21,8 21,9 22,2
3 24,9 24,8 25,2 22,1 21,9 21,8
4 25,0 25,3 25,0 22,0 22,0 22,1
5 24,8 24,9 25,3 21,9 21,9 22,2
Таблица 5
Всхожесть редиса для загрязненной и фоновой бурой лесной почвы
Точка отбора Всхожесть редиса, %
Бурая лесная почва незагрязненная Бурая лесная почва, загрязненная мазутом (5% от объема)
1 2 3 1 2 3
1 78 79 79 60 61 59
2 80 81 80 58 59 57
3 79 80 79 59 60 61
4 77 79 79 60 60 61
5 80 81 82 62 59 60
Таблица 6
Активность каталазы для загрязненной и фоновой бурой лесной почвы
Точка отбора Активность каталазы, мл O2/мин
Бурая лесная почва незагрязненная Бурая лесная почва, загрязненная мазутом (5% от объема)
1 2 3 1 2 3
1 3,3 3,3 3,3 1,5 1,6 1,6
2 3,4 3,4 3,5 1,7 1,6 1,6
3 3,6 3,5 3,5 1,6 1,6 1,6
4 3,3 3,4 3,3 1,5 1,6 1,7
5 3,5 3,6 3,5 1,7 1,5 1,6
Таблица 7
Активность инвертазы для загрязненной и фоновой бурой лесной почвы
Точка отбора Активность инвертазы, мг глюкозы/24 ч
Бурая лесная почва незагрязненная Бурая лесная почва, загрязненная мазутом (5% от объема)
1 2 3 1 2 3
1 28,2 28,1 28,1 22,1 22,2 22,1
2 26,1 27,2 27,9 22,9 22,8 22,7
3 27,5 27,8 27,7 23,0 22,9 22,9
4 28,0 28,1 28,1 23,0 22,9 22,9
5 27,6 28,0 27,9 23,0 22,8 22,7
Таблица 8
Среднеарифметические значения шести показателей для загрязненной и фоновой бурой лесной почве
Почва Численность аммонифицирую
щих бактерий, млн/г
Численность микроскопичес
ких грибов, млн/г
Обиление бактерий рода Azotabacter, % Активность каталазы, мл О2/мин Активность интертазы мг глюкозы/24 ч Всхоже
сть Редиса, %
Бурая лесная почва незагрязненная (фон) 0,97 30,7 25,0 3,5 4,4 80
Бурая лесная почва, загрязненная мазутом (5% от объема) 0,40 12,2 22,0 1,6 2,2 60
Таблица 9
Расчет интегрального показателя состояния (ИПС) бурой лесной почвы при загрязнении, % от фона
Почва Числен
ность аммонифицирую
щих бактерий
Численность микроскопических грибов Обиление бактерий рода Azotabacter Активность каталазы Активность дигидрогеназы Всхожесть редиса ИПС
Бурая лесная почва незагрязненная (фон) 100 100 100 100 100 100 100
Бурая лесная почва, загрязненная мазутом (5% от объема) 41 40 88 46 50 75 57
Таблица 10
Количество аммонифицирующих бактерий в загрязненном и фоновом черноземе обыкновенном
Точка отбора Численность аммонифицирующих бактерий, млн/г
Чернозем обыкновенный незагрязненный Чернозем обыкновенный загрязненный Ni (10 ПДК)
1 2 3 1 2 3
1 2,9 2,9 2,8 1,0 0,99 1,01
2 2,8 2,9 2,8 1,0 1,0 0,99
3 2,7 2,8 2,8 0,99 0,98 1,01
4 2,9 2,7 2,7 1,01 0,99 0,99
5 2,9 2,8 2,8 1,02 0,97 0,99
Таблица 11
Количество микроскопических грибов в загрязненном и фоновом черноземе обыкновенном
Точка отбора Численность микроскопических грибов, млн/г
Чернозем обыкновенный незагрязненный Чернозем обыкновенный, загрязненный Ni (10 ПДК)
1 2 3 1 2 3
1 29,7 29,8 29,7 12,6 12,5 12,5
2 29,8 29,6 29,6 12,4 12,7 12,5
3 29,5 29,8 29,6 12,3 12,7 12,5
4 29,7 29,5 29,9 12,6 12,4 12,4
5 29,8 29,7 29,6 12,4 12,7 12,7
Таблица 12
Обилие бактерий рода Azotobacter в загрязненном и фоновом черноземе обыкновенном
Точка отбора Обилие бактерий рода Azotobacter, %
Чернозем обыкновенный незагрязненный Чернозем обыкновенный, загрязненный Ni (10 ПДК)
1 2 3 1 2 3
1 25 25 24 23 23 24
2 24 25 26 22 24 22
3 26 26 23 24 22 23
4 25 24 25 23 22 23
5 25 25 24 23 24 22
Таблица 13
Всхожесть редиса в загрязненном и фоновом черноземе обыкновенном
Точка отбора Всхожесть редиса, %
Чернозем обыкновенный незагрязненный Чернозем обыкновенный загрязненный Ni (10 ПДК)
1 2 3 1 2 3
1 100 100 100 89 88 89
2 99 100 99 88 89 90
3 100 100 99 90 89 88
4 100 100 98 89 88 89
5 98 99 100 89 88 90
Таблица 14
Активность каталазы в загрязненном и фоновом черноземе обыкновенном
Точка отбора Активность каталазы, мл О2/мин
Чернозем обыкновенный незагрязненный Чернозем обыкновенный загрязненный Ni (10 ПДК)
1 2 3 1 2 3
1 9,30 9,27 9,29 9,02 9,00 9,01
2 9,28 9,32 9,28 8,98 9,01 9,00
3 9,27 9,30 9,30 9,00 9,02 8,99
4 9,31 9,30 9,29 8,99 9,00 9,02
5 9,29 9,31 9,30 9,01 9,02 8,98
Таблица 15
Активность инвертазы в загрязненном и фоновом черноземе обыкновенном
Точка отбора Активность инвертазы, мг глюкозы/24 ч
Чернозем обыкновенный незагрязненный Чернозем обыкновенный загрязненный Ni (10 ПДК)
1 2 3 1 2 3
1 45,10 45,09 45,11 33,40 33,39 33,40
2 45,09 45,11 45,10 33,39 33,41 33,38
3 45,08 45,09 45,11 33,41 33,40 33,39
4 45,11 45,08 45,09 33,42 33,38 33,37
5 45,10 45,09 45,10 33,40 33,40 33,39
Таблица 16
Среднеарифметические значения шести показателей для загрязненного и фонового чернозема обыкновенного
Почва Числен
ность аммони
фицирую
щих бактерий, млн/г
Численность микроскопических грибов, млн/г Обиление бактерий рода Azotabacter, % Активность каталазы, мл О2/мин Активность интертазы мг глюкозы/24 ч Всхожесть Редиса, %
Чернозем обыкновенный незагрязненный (фон) 2,9 29,7 25 9,3 45,1 100
Чернозем обыкновенный загрязненный Ni (10 ПДК) 1,0 12,6 23 9,0 33,4 89
Таблица 17
Расчет интегрального показателя состояния (ИПС) чернозема обыкновенного при загрязнении, % от фона
Почва Численность аммонифицируюих бактерий Численность микроскопи
ческих
грибов
Обиление бактерий рода Azotabacter Актив
ность каталазы
Активность интертазы Всхожесть редиса ИПС
Чернозем обыкновенный незагрязненный (фон) 100 100 100 100 100 100 100
Чернозем обыкновенный загрязненный Ni (10ПДК) 34 42 92 97 74 89 71

Способ комплексной оценки экологического состояния почв, основанный на исследовании результатов анализа проб с последующим вычислением интегрального показателя биологического состояния почв (ИПС), отличающийся тем, что отбирают пробы незагрязненной фоновой почвы и загрязненной тяжелыми металлами или нефтью и нефтепродуктами и для каждой пары образцов почв определяют численность аммонифицирующих бактерий, численность микроскопических грибов, обилие бактерий рода Azotobacter, активность каталазы, активность инвертазы, всхожесть редиса и ИПС почвы рассчитывают по формуле:
ИПС=Σ(Пзагрi/Пфонi)·100%/n
где Пзагрi - значение i-го показателя (численность аммонифицирующих бактерий, млн/г, численность микроскопических грибов, млн/г, обилие бактерий рода Azotobacter, %-ная активность каталазы, мл O2/мин, активность инвертазы, мл глюкозы/24 ч, всхожесть редиса, %-ная для загрязненной почвы); Пфонi - значение i-го/мин показателя для незагрязненной почвы; n - число показателей (n=6), и по снижению ИПС определяют экологическое состояние почв, при этом, если значение ИПС в загрязненной почве более 95%, констатируют нормальное экологическое состояние почвы, при снижении ИПС до 90-95% констатируют удовлетворительное состояние, при снижении ИПС до 75-90% констатируют неблагополучное состояние, а при снижении ИПС ниже 75% констатируют катастрофическое состояние.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к строительному производству и предназначено для определения морозного пучения грунта при промерзании сезоннопротаивающего слоя. Способ определения морозного пучения грунта при промерзании сезоннопротаивающего слоя включает бурение скважины перед началом его промерзания, отбор образцов грунта, измерение глубины сезонного протаивания ξ, определение на образцах плотности сухого грунта ρd,th.

Способ дистанционного определения деградации почвенного покрова. Способ включает зондирование подстилающей поверхности, содержащей тестовые участки многоканальным спектрометром, установленнЫм на аэрокосмическом носителе с одновременным получением изображений на каждом канале; расчет методом зональных отношений амплитуд сигналов в каналах частных индексов деградации, а именно процентного содержания гумуса (Н), индекса засоленности (NSI) и индекса влагопотерь (W); определение интегрального показателя деградации D по многопараметрической регрессивной зависимости, вида: D = ( H 0 H ) 1,9 ⋅ ( N S I N S I 0 ) 0,5 ⋅ ( W 0 W ) 0,3 пересчет значениЙ пикселей яркости изображений в масштабе вычисленного показателя деградации каждого пикселя; выделение контуров их результирующих изображений с установленными градациями степени деградации.

Изобретение относится к исследованию прочностных характеристик грунтов, а именно к получению почвенных и грунтовых проб определенных размеров ненарушенной структуры.
Изобретение относится к области сельского хозяйства и предназначено для установления величины пирогенного изменения мощности слоя торфа на мелиорируемых землях. .
Изобретение относится к области экологии и предназначено для определения токсичности почв. .

Изобретение относится к области качественного и количественного анализа состава грунтов при определении территорий предполагаемых месторождений нефти, а также при бурении скважин в местах предполагаемых месторождений нефти.
Изобретение относится к области физики почв и предназначено для получения структурных отдельностей. .

Изобретение относится к области экологии и может быть использовано для отбора проб для анализа почвы. .
Изобретение относится к области почвоведения и предназначено для определения усредненной степени восстановленности торфяных почв. .

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для контроля дыхания почвы в посеве. Для этого выполняют выбор в посеве контролируемого участка и его подготовку, процедуру контроля дыхания почвы на выбранном в посеве контролируемом участке путем измерения величины накопления (убыли) газообразного дыхательного субстрата CO2 (O2) в герметичной камере, которой накрывают контролируемый участок. Подготовка контролируемого участка дополнительно включает такой посев семян, при котором часть участка оставляют незасеянной. Для измерения используют отдельно и поочередно две разные герметичные камеры, с помощью одной из которых полностью накрывают только засеянную растениями часть контролируемого участка посева, а с помощью другой дополнительно к указанной выше площади накрывают частично или полностью также незасеянную часть контролируемого участка посева. При этом величину дыхания почвы, приходящейся на площадь контролируемого участка посева, рассчитывают путем определения разности между результатами измерений, полученными с помощью указанных выше герметичных камер, умноженной на величину отношения площади контролируемого участка посева к разности площадей оснований двух указанных выше герметичных камер. Изобретение обеспечивает возможность исследования в полевых условиях и одновременно не нарушает целостности взаимодействия корневой и наземной части растений. 1 ил.
(57) Изобретение относится к области экологии и сельского хозяйства и предназначено для определения величины изменения мощности слоя торфа на мелиорируемых землях. Способ включает устройство разрезов, измерение мощности слоя оболочек почвенных биологических организмов в конце и начале периода наблюдения и расчет. При этом измеряют мощность уплотненного слоя оболочек раковинных амеб. Величину изменения мощности слоя торфа рассчитывают по формуле Нсраб=a·h, где Нсраб - величина уменьшения мощности слоя торфа, см; h - мощность уплотненного слоя оболочек раковинных амеб, см; а - коэффициент. Коэффициент а определяют по формуле а=(H1-H2)/(h1-h2), где Н2, H1 - мощности слоя торфа и h2, h1 - мощности уплотненного слоя оболочек раковинных амеб, соответственно в конце и начале периода наблюдения. Способ позволяет быстро и точно определить величину изменения мощности слоя торфа на мелиорируемых землях. 1 пр.
Изобретение относится к области экологии и сельского хозяйства и предназначено для определения коэффициента фильтрации плывунного грунта в зоне распространения подзолистых почв. Через образец грунта пропускают поток воды. На поверхности образца грунта размещают грузик. Фиксируют начало погружения грузика. Измеряют параметры образца и потока воды. Рассчитывают по измеренным показателям коэффициент фильтрации грунта. Фиксируют величину концентрации фульвокислоты в потоке воды, прошедшем через образец грунта. При снижении величины концентрации на 10% от начального значения вводят в поток воды, направляемый в образец грунта, раствор фульвокислоты, восстанавливая величину концентрации фульвокислоты в потоке воды, прошедшем через образец грунта, до начального значения. Использование заявленного способа расширяет функциональные возможности определения коэффициента фильтрации грунта, позволяет быстро и точно определить коэффициент фильтрации грунта, подверженного воздействию фульвокислоты, в зоне распространения подзолистых почв. 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к области экологии, в частности к способам выявления признаков природных катастроф, и может найти применение при оценке опасности поражения территорий. Способ включает фитоиндикацию по возрасту древесной растительности. Определение верхней границы поражения горной долины лавинообразным потоком, при сходе которого на склонах долины не остается растительности, проводят путем измерения разности высот между дном долины и нижней границей фитоиндикатора - коренных березняков, произрастающего над пораженным склоном; оценку даты поражения устанавливают путем измерения количества годичных колец на кернах древесины, высверленных возрастным буром, или на поперечных спилах у оснований стволов, на уровне корневой шейки наиболее крупных деревьев в новообразованных древостоях, возобновляющихся в зоне поражения ниже коренных березняков. Способ позволяет повысить эффективность выявления признаков опасных природных явлений. 1 ил., 1 пр.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для измерения динамического действия дождя на почву. Устройство включает корпус, пористую измерительную пластину, поры которой заполнены водой, эластичный экран с датчиками, электрически связанными с прибором индикации. Новым является то, что боковая внутренняя поверхность корпуса снабжена микроячейками, гидравлически связанными между собой и заполненными полиакриламидом. Достигается возможность измерения динамического действия на почву дождя с добавками полиакриламида, за счет наличия микроячеек, заполненных полиакриламидом. 1 ил.

Изобретение относится к мониторингу окружающей среды, определению зон техногенного загрязнения почв и подземных вод нефтью и нефтепродуктами. Способ включает площадное бурение скважин малого диаметра на малую глубину, отбор проб подпочвенного газа, определение в пробах объемной концентрации метана и суммарных углеводородов, а также объемной активности радона Rn222 и Rn220. По снижению объемной активности радона и повышению концентрации метана и суммарных углеводородов относительно природного фона делают вывод о наличии участка загрязнения. Достигается повышение информативности и надежности определения. 1 табл., 1 ил.
Изобретение относится к области биологии почв и агроэкологии и может быть использовано в качестве критериев оценки плодородия почв и потенциальной эмиссии диоксида углерода почвами при изменении климата. Способ включает определение валового содержания органического углерода в почвенном образце (С вал), количества потенциально минерализуемого органического углерода (С пм) при инкубации этого же образца, в результате чего рассчитывается содержание трансформируемого органического углерода (С транс). Количество инертного органического углерода (С инерт) вычисляют по формуле С инерт = С вал - С транс. Достигается ускорение и упрощение определения. 1 пр.,2 табл.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к агропочвоведению, и может быть использовано для воспроизводства дождя в лабораторных и полевых условиях. Портативная лабораторно-полевая дождевальная установка включает горизонтальную раму с панелью, емкость для воды, фильтр, подающий и напорный водоводы с вентилем, дождеватель, состоящий из последовательно закрепленных ниппеля, толстой гибкой трубки с хомутами, втулки и закрепленного в ней пучка тонких гибких трубок. Емкость для воды закреплена выше рамы на вертикальных стойках с подвесной скобой. Между напорным водоводом и ниппелем установлен поплавковый механизм, состоящий из корпуса с закрепленной на нем сбоку на дренажной трубке резиновой грушей с дренажным отверстием и последовательно установленных в нем гнезда иглы, иглы и поплавка с направителем. Каплеобразующие концы тонких гибких трубок дождевателя закреплены на горизонтальной панели по спирали Архимеда с одинаковым шагом. Техническим результатом изобретения является повышение равномерности и стабильности распределения дождя по площади полива и упрощение конструкции установки. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к промышленному или гражданскому строительству, в частности к определению устойчивости мерзлых грунтов, и может быть использовано при строительстве нефте- и газопроводов для установления степени устойчивости грунтов к термоэрозионному размыву. Способ моделирования горизонтального термоэрозионного размыва мерзлых грунтов включает предварительное размещение образца грунта в кювету, насыщение образца грунта водой до заданной влажности, нанесение на поверхность образца ложбины стока определенной ширины и промораживание образца грунта в кювете с закрытой крышкой в холодильной камере до заданной температуры не менее суток, установку кюветы с подготовленным образцом грунта открытым сектором под водоподающее устройство под углом, в зависимости от заданных параметров моделирования, и размыв образца грунта водотоком. Ширина ложбины стока, температура воды и расход водотока являются регулируемыми, при этом проводятся измерения прямых показателей - глубина протаивания и размыва грунта, температура воды, ширина и глубина потока воды за выбранный интервал времени, на основе которых определяются косвенные параметры термоэрозионного размыва: интенсивность размыва, противоэрозионная устойчивость грунта, механическая энергия потока воды, тепловая энергия потока воды, тепловой поток, расходуемый на плавление мерзлого грунта, тепловой поток за счет диссипации механической энергии, коэффициент теплообмена между потоком воды и мерзлым грунтом по приведенным зависимостям. Технический результат состоит в обеспечении определения совокупности параметров, характеризующих процесс термоэрозии грунтов под воздействием водного потока. 3 табл., 2 ил.
Изобретение относится к экологии и почвоведению. Способ оценки степени деградации техноландшафта при химическом загрязнении предусматривает аналитическое определение общего количества химического элемента загрязнителя, количества химического элемента загрязнителя, находящегося в подвижной форме в почве техноландшафта, и, отдельно, географически сопряженного незагрязненного ландшафта. Предложена процедура оценки загрязнения ландшафта, состоящая из трех стадий: нормирование загрязнения техноландшафта и географически сопряженного незагрязненного ландшафта; определение соотношения нормы загрязнения техноландшафта и нормы загрязнения географически сопряженного незагрязненного ландшафта; определение степени деградации техноландшафта по соотношению норм загрязнения согласно предложенной нелинейной шкале степени деградации техноландшафта. Предложенный способ при практическом применении позволяет повысить надежность выявления степени деградации техноландшафта при химическом загрязнении. 1 табл., 1 пр.
Наверх