Диссертация (1154485), страница 13
Текст из файла (страница 13)
– 6,0 %. Для получения болеечеткой картины воздействия экотола на подвижные формы свинца в образцыпочв, взятые близ МКАДа, был дополнительно внесен раствор нитрата свинцаPb(NO3)2 с тем расчетом, чтобы конечная концентрация тяжелого металласоставляла 3ПДКPb28 с учетом его фоновой концентрации.
Затем в высушеннуюпри комнатной температуре и перемешанную почву вносили различныеколичества: от 2,5 мл до 20 мл экотола29 на 100 г почвы, при этом общий объемЭкологический мониторинг территорий, прилегающих к крупным автомагистралям г.Москвы, в том числе и Московской кольцевой автомобильной дороге (МКАД), выявилпревышения содержания в почвах средних концентраций бенз(а)пирена, хлоридов,водорастворимого натрия и кальция, калия. Также для этих почв характерно загрязнениенефтепродуктами, цинком, свинцом, медью и пр.
поллютантами (Доклад о состоянииокружающей среды в городе Москве в 2013 году, 2014). Материал приводится с разрешенияДепартамента природопользования и охраны окружающей среды города Москвы.28ПДК свинца, равное 32 мг/кг, брали в соответствии с ГН 2.1.7.2041-06 «Предельнодопустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве» (ГН 2.1.7.2041-06) иМетодическими указаниями 2.1.7.730-99 «Гигиеническая оценка качества почвы населенныхмест» (МУ 2.1.7.730-99).29100 мл экотола содержит 240 мг сухого вещества.2769экотола в каждом варианте доводился дистиллированной водой до 40 мл на 100 гпочвы.
Такой объем жидкости способствовал лучшему перемешиванию почвы. Вконтрольный вариант в тех же объемах вносили дистиллированную воду. Послечего образцы почв снова высушивали и просеивали с помощью сита с размеромячейки 1 мм.При внесении нарастающих количеств от 2,5 мл до 10 мл экотоланаблюдалось снижение подвижных форм свинца в почве. Количество экотола,превышающее 10 мл, не способствовало дальнейшему снижению подвижныхформ свинца. Таким образом, максимальное снижение подвижной формы свинцадостигалось при концентрации экотола, равной 10 мл на 100 г почвы.
С учетомпроведенного анализа мы использовали экотол в количествах, равных 10 мл/100 гпочвы. Та же закономерность наблюдалась и на других почвах, несмотря на то,что концентрация свинца в почве «Чашниково» и в почве на основе торфа былаувеличена до 10ПДК от исходного значения свинца в каждой из почв.Дерново-подзолистая почва с территории УО ПЭЦ МГУ Чашниковопредставляла собой средний суглинок с рН 6,5, ВС Pb 6,5 мг/кг, ПФ Pb – 2,8мг/кг, содержание Сорг. – 1,5 %. Готовый почвогрунт на основе торфа представлялсобой средний суглинок и характеризовался рН 6,0, ВС Pb 2,6 мг/кг, ПФ Pb 0,1мг/кг, содержание Сорг.
– 23,2 %. Как указывалось, в образцы почв «МКАД» былодополнительно внесено 3ПДКPb в виде раствора нитрата свинца, а в почву,представляющую средний суглинок и почву на основе торфа было внесеноколичество свинца, равное 10ПДКPb.Таким образом, определение влияния экотола на подвижные формы свинцав различных почвах соответствовало схеме, представленной на рисунке 2.3.Повторность опытов и измерений подвижных форм свинца – пятикратная.70ПочвыПочва «МКАД»Почва «Чашниково»Почва на основе торфа3ПДКPb+ экотол110ПДКPb+ экотол110ПДКPb+ экотол1Примечание:1. Количество экотола равнялось 10 мл/100 г почвы.Рис.
2.3. Схема эксперимента по определению влияния экотола на подвижныеформы свинца в почвах, различающихся по физико-химическим свойствам иконцентрациям металла2.8.Постановка вегетационных опытов для определения воздействияэкотола на древесные саженцы лиственных пород и ели, выращенных нафоне нормы и избыточных доз свинцаЭксперименты по воздействию экотола на древесные саженцы на фонеизбыточных доз свинца проводились в условиях вегетационного опыта спочвенными культурами. Для почвенных культур использовались вегетационныесосуды емкостью 5 л.
В подготовительную работу входило взвешивание итарирование сосудов, заключающееся в том, что в каждый сосуд добавляликерамзит с тем, чтобы вес всех сосудов был совершенно одинаковым с точностьюдо 1 г. Специально помещенный на дно сосуда керамзит впоследствииспособствовал лучшему доступу кислорода к корневой системе саженцев.Каждый сосуд набивался одинаковым количеством подготовленной для опытапочвой. Набивку почвой проводили рукой, сильно не уплотняя, чтобы вдальнейшем в нее не затруднялся доступ кислорода.
Наполнение сосудов почвойпроводили с учетом удобства полива, оставляя до верхнего края 2-3 см. Общаямасса почвы каждого сосуда – 5 кг.Вегетационные опыты проводились на базе Института физиологии растений(ИФР) РАН. Саженцы лиственных пород ясеня пенсильванского и рябины71обыкновенной (см. Параграф 2.1.1., с. 56) выращивались на супесчаной почве30 вусловиях вегетационного домика (весна, лето, осень) и теплицы (зима, началовесны) (рис. 2.4).Рис. 2.4. Растения ясеня пенсильванского в условиях теплицы ИФР РАНСаженцы ели обыкновенной выращивались на среднем суглинке30 вусловиях теплицы круглогодично для лучшего сохранения микоризации корней.За растениями проводился постоянный уход. Растения поливались в объеме60 % от полной влагоемкости почвы31.
Температурный режим при выращиванииясеня и рябины соответствовал погодным условиям в вегетационный период, взимний период – в условиях теплицы температура соответствовала + 20 °С ± 2 °С.Так как саженцы ели обыкновенной выращивались круглогодично в условияхтеплицы, температурный режим постоянно соответствовал + 20 °С ± 2 °С. ДляПо классификации почв проф. Н.А. Качинского к супесям относятся почвы с содержаниемфизической глины (совокупность почвенных частиц диаметром менее 0,01 мм) от 10 до 20 %. Ксреднему суглинку относятся почвы с содержанием физической глины от 30 до 40 %(Вадюнина, Корчагина, 1986).31Полной влагоемкостью почвы называется максимальное количество воды, которое способнаудерживать почва, рассчитанное на 100 г абсолютно сухого веса почвы. Поэтому изначальнобыли определены влажность почв и их полная влагоемкость (Карташова, 1977, с.
11-14).3072того,чтобыосвещениесаженцевбылоравномерным,расположениевегетационных сосудов менялось.Тяжелый металл и экотол вносились в почву одновременно после ростарастений в течение года в вегетационных сосудах. Тяжелый металл вносили впочву в виде растворенного в воде нитрата свинца Pb(NO3)2, так, чтобыконцентрация свинца с учетом фоновой (исходная почва) составляла 1ПДК (32мг/кг) при норме (вариант Pbнорма) и 10ПДК (320 мг/кг) при избытке металла(вариант Pbизб). К саженцам варианта Pbизб экотол вносили из расчета 10 мл на 100г почвы, а в вариант Pbнорма, учитывая десятикратное уменьшение металла посравнению с опытным вариантом – 1 мл на 100 г почвы.
Как указывалось, массапочвы каждого сосуда равнялась 5 кг.Таким образом, опыт проводился согласно схеме (рис. 2.5).В соответствии со схемой эксперимента были поставлены 4 вариантаопытов по 6 повторностей каждого варианта, как для древесных лиственныхпород, так и для ели обыкновенной.Ясень пенсильванскийРябина обыкновеннаяЕль обыкновеннаяПочва (Pbнорма)1вариантПочва (Pbнорма) +экотол2 вариантПочва + Pbизб(10ПДК)3 вариантПочва + Pbизб(10ПДК) + экотол4 вариантРис. 2.5. Схема эксперимента по определению воздействия экотола надревесные саженцы на фоне нормы и избыточных доз свинца732.9.Отбор почвенных образцов для определения валового содержания иподвижных форм свинца в почве, после выращивания на ней Fraxinuspensylvanica (ясеня пенсильванского), Sorbus aucuparia L. (рябиныобыкновенной) и Picea abies L.
(ели обыкновенной)Отбор образцов почвы из вегетационных сосудов, в которых выращивалисьсаженцы ясеня пенсильванского, рябины обыкновенной и ели обыкновенной, былпроизведен осенью после их роста в течение двух вегетационных сезонов напочве с добавлением свинца и экотола согласно схеме (рис.
2.5). Перед анализомпочвы из сосудов, в которых выращивались ясень32, рябина и ель, растения вместес корневыми системами удалялись, почва перемешивалась. Почвенные образцыготовились из всего объема почвы, содержащегося в двух вегетационных сосудахкаждого из видов растений. Вес отобранной почвы для анализа равнялся 10 г.При отборе проб корней ели, в которых определялось содержание свинца,одновременно брались образцы почв, анализирующиеся на валовое содержание иподвижные формы свинца, с одной и той же глубины 7-8 см по окружности срадиусом от ствола 6-8 см.
Другими словами, глубина и расстояние, с которойотбирались пробы корней ели, соответствовали отбору почвы (см. Параграф 2.11.,с. 80). При этом корни тщательно отделялись от почвы. Вес отобранной почвытакже равнялся 10 г. Подготовка образцов почв непосредственно для анализа наатомно-абсорбционном спектрометре проводилась аналогично методике поопределению валового содержания и подвижных форм свинца в почве (см.Параграф 2.7.1., с. 66). Повторность измерений валового содержания иподвижных форм свинца в почве была пятикратная.Саженцы ясеня изначально были крупные и сильные. За период роста (более года) корневаясистема занимала практически весь объем сосуда.32742.10. Оценка физиологического состояния древесных саженцев лиственныхпородО состоянии древесных саженцев лиственных пород мы судили поэффективности первичных процессов фотосинтеза, рассматривающегося как одиниз важнейших показателей физиологического состояния растений.
Используяэнергию высокоэнергетического источника – кванта света, фотосинтез являетсяодним из наиболее чувствительных процессов к неблагоприятным условиямсреды. В процессе функционирования фотосинтетический аппарат постоянноповреждается светом. Для непрерывного его восстановления необходима высокаяактивность всех систем растительной клетки. При нарушении любогофизиологического процесса в результате неблагоприятных условий средыобязательно замедляется восстановление фотосинтетического аппарата отсветовогоингибированияфотосинтетическойи,активности.какследствие,Этоимеетотмечаетсяместоприснижениеразличныхнеблагоприятных воздействиях на растения.Наиболее подходящим методом для оценки фотосинтетической активностирастений оказался метод, основанный на измерении флуоресценции хлорофилла,который рекомендуется для мониторинга физиологического состояния зеленыхнасаждений.
Данный метод является аппаратурным, т.е. дающим объективнуюинформацию, экспрессивным, т.е. способным быстро оценивать состояниебольшого числа растений, не травмируя их и надежным. Он был разработан накафедре биофизики Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова при участии ведущих сотрудников кафедры: член. корр. РАН, д.б.н.,зав. каф. Рубина А.Б., д.б.н., проф.
Венедиктова Т.С., д.б.н., проф. КренделевойТ.Е., к.б.н. Погосян С.И., д.б.н., проф. Шайтан К.В., к.б.н. Казимирко Ю.В. и др.(Методы оценки состояния зеленых насаждений и окружающей среды, 1998;Казимирко, 2006).75В качестве еще одного показателя физиологического состояния древесныхсаженцев мы выбрали фермент пероксидазу, который рекомендуют использоватькак биоиндикатор физиологического состояния растений при загрязнении средыобитания (Николаевский, 1998). При повышении концентрации ионов свинца иникеля во внешней среде наблюдалась индукция синтеза пероксидазы (Газарян,1992; Tarvainen et al., 1991).Помимо оценки флуоресценции хлорофилла в побегах древесных саженцеви ферментативной активности пероксидазы в листьях, мы сочли целесообразнымдля характеристики физиологического состояния саженцев провести определениесуммарного содержания белка в листьях, поскольку белки занимают ведущееместо среди органических соединений клеток.
Они играют первостепенную рольв их структуре и функциях, которые весьма разнообразны. Нарушения в синтезебелков, отмечаемые как в количественном, так и качественном отношении поддействием неблагоприятных факторов среды, могут приводить к разной степенидеградационным процессам в клетках живых организмов.2.10.1.Метод определения переменной флуоресценциихлорофилла в коре побегов древесных саженцевКора побегов деревьев содержит хлоропласты. Побеги деревьев в отличиеот листьев, опадающих осенью, испытывают антропогенные воздействия, в томчислеоттяжелыхфункционированииметаллов,втечениефотосинтетическихвсегопроцессовгода,инарушенияобнаруживаютсявчетче(Венедиктов и др., 2000; Волгушева, Кренделева, 2010). Разработанная методикаизмерений переменной флуоресценции хлорофилла нашла применение примониторинге состояния городских зеленых насаждений, санитарно-защитных зон(Методы оценки состояния зеленых насаждений и окружающей среды, 1998, с.25-27; Мониторинг городских зеленых насаждений, 1998).76Присутствие зеленых хлоропластов в коре побегов деревьев и достаточнобольшая прозрачность пробкового слоя коры делают возможным измерениефлуоресценции хлорофилла непосредственно на побегах без нарушения ихцелостности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
