Мониторинг почв в районе размещения предприятия атомной промышленности

1

• Авторы
• Файлы

Егорова Е.И. Иголкина Ю.В. Степанов А.Л. Статья в формате PDF 115 KB Различные виды антропогенного воздействия на почву могут изменять условия существования  почвенных  микроорганизмов,  нарушать нормальное протекание в почвах процессов микробной трaнcформации, а, следовательно, и процессов трaнcформации веществ в биосфере. На ранних стадиях развития техногенных экосистем  микробоценозы являются не только активной структурной единицей экосистемы, но и наиболее информативной диагностической компонентой биоты, способной  в силу высокой адаптации быстро реагировать на смену экологических условий и менять функциональную активность. Именно эта способность микроорганизмов была использована нами в целям экологического мониторинга почв в районе г.Обнинска, на территории которого расположено предприятие атомной промышленности.

Нами проведена оценка биологической активности почв репрезентативных участков санитарнозащитной зоны ГНЦ ФЭИ Минатома РФ в долине реки Протвы. Проанализированы такие физиологические и биохимические параметры микробоценозов, как ферментативная активность (причем наиболее информативной представляется общая ферментативная активность почв, включающая как иммобилизованные, так и мобилизованные почвенные ферменты) [1; 2]; показатели почвенного дыхания по эмиссии СО2; активность процессов азотфиксации и денитрификации (которые, как показали исследования, являются чувствительными индикаторами  загрязнения среды радионуклидами и тяжелыми металлами [3; 4]. По многолетним данным радиоактивных выбросов в атмосферу ГНЦ ФЭИ не отмечается существенных отклонений от нормативных выбросов для предприятий атомной промышленности. Ниже предельно допустимых норм находятся выбросы в атмосферу химических поллютантов. Результаты химического анализа воды в реке, протекающей через санитарнозащитную зону ФЭИ, показывают превышение отдельных показателей. Антропогенное воздействие хорошо просматривается по рН воды, ее анионному составу (HCO3-, NO3-, Clи F-) и концентрации в воде металлов переменной валентности (Fe и Mn). По сравнению с фоновым створом, пробы воды из нижерасположенных точек пробоотбора отличаются уменьшением концентрации HCO3-, Fe и Mn, нарастанием концентрации NO3-, Clи Fи изменением рН. Изменения не превышают 2-3 раз, не существенны с точки зрения концепции ПДК вредных веществ в водных объектах и могут быть объяснены смывом загрязняющих веществ с площади водосбора, охватывающей как жилую, так и промышленную зоны города.

Проведенные нами исследования почвенного микробоценоза показали, что наиболее чувствительной к антропогенной нагрузке оказалась каталазная активность. Выявлено четыре критических точки пробоотбора в санитарно-защитной зоне (СЗЗ) и несанкционированной зоне отдыха горожан.  В двух участках вблизи санитарно-защитной зоны наблюдаемые изменения каталазной активности почвенного микробоценоза не превышают 20% отклонения от аналогичных показаний в контрольном участка, расположенном в одинаковом экотопе выше рекреационной зоны г.Обнинска.

Пpaктически не чувствительной оказалась инвертазная активность. Однако следует отметить достоверное (р <0,05) снижение активности ферментной системы в СЗЗ и, особенно, в районе несанкционированного отдыха горожан. Для каталазы в этих точках отмечено достоверное повышение активности.

Уреазная активность исследуемых образцов почв достоверно (р <0,05) выше аналогичного показателя условного контрольного участка в точках пробоотбора СЗЗ и территории городского пляжа.

Выявленные изменения ферментативной активности почв могут быть связаны с отклонением рН почв в щелочную область, а так же со снижением окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) почвы, суммы обменных оснований, водорастворимых органических веществ, усилившейся минерализацией почв, повышенным содержанием Fe, Mn, N.

Несмотря на общие закономерности динамики биологической активности, обусловленные варьированием влажности и органического вещества в точках отбора проб, на исследуемой территории был выявлен ряд специфических особенностей. Определение потенциальной активности гетеротрофных микроорганизмов в отношении трaнcформации органического вещества почв после добавления раствора глюкозы (выравнивание по влажности и содержанию легкодоступного углерода всех образцов) обнаружило низкую величину потенциальной эмиссии СО в СЗЗ. Это коррелирует с повышенным содержанием металлов: (Cu; Pb; Zn), обнаруженных в пробах речной воды в этих точках.

Определение нитрогеназной активности почвенных бактерий подтвердило эту закономерность только для одной из точек вблизи СЗЗ. Это обусловлено тем, что наибольшее влияние на процесс азотфиксации оказывает концентрация минерального азота, а по данным химического анализа речной воды максимальное содержание нитратов отмечено в точках отбора образцов СЗЗ. В этих почвах и был зафиксирован минимальный уровень нитрогеназной активности.

Оценка интенсивности процессов анаэробной трaнcформации органического вещества, в целом, подтверждает отмеченные ранее закономерности. Так, активность денитрифицирующих бактерий оказалась минимальной в СЗЗ, что согласуется с результатами анализа речной воды, свидетельствующими о высокой концентрации меди, свинца и цинка в этих местах отбора проб.

Активность метаногенных бактерий оказалась более консервативным показателем в связи с особенностями их метаболизма. Они развиваются на  продуктах вторичных анаэробов (ацетат, молекулярный водород, диоксид углерода) и, прежде всего, реагируют на изменение окислительно-восстановительных условий среды. Вместе с тем, следует отметить, что наименьшая эмиссия метана также была зафиксирована в СЗЗ.

Полученные результаты показали, что низкие значения азотфиксации и денитрификации отмечены в районе городского пляжа, СЗЗ ФЭИ, что говорит о высоком уровне антропогенной нагрузки на эти участки. В районе несанкционированной зоны отдыха отмечена достоверно высокая актуальная и потенциальная эмиссия СО2.

Таким образом, несанкционированная зона отдыха горожан хаpaктеризуется повышенной или пониженной биологической активностью почвенного микробоценоза сразу по пяти показателям из семи, санитарно-защитная зона предприятия атомной промышленности - по трем показателям.

В целом можно заключить, что предприятие атомной промышленности, находящееся на территории г.Обнинска, не оказывает существенного влияния на биологическую активность почв, что может хаpaктеризовать деятельность предприятия как экологически чистое производство.

Литература:

• Е.И.Егорова. Ферментативная активность почв Брянской области, пострадавшей в результате аварии на Чернобыльской АЭС. Изв.ВУЗов. Ядерная энергетика, 1995. №3. С.72-77.
• Е.И.Егорова, С.М.Полякова. Ферментативная активность почв при сочетанном действии гаммаизлучения и тяжелых металлов. Радиац.биологии. Радиоэкология, 1996. Т.36. - Вып.2. - С.227-233.
• Е.И.Егорова, А.Л.Степанов. Влияние гаммаизлучения на выживаемость и денитрифицирующую активность культуры Pseudomonas fluorescens в дерново-подзолистой почве.  Вестник МГУ, 1991. - Сер.17. №3. - С. 61-64.
• Е.И.Егорова. Активность азотфиксации, денитрификации и эмиссии СО2 при сочетанном действии гамма-излучения и тяжелых металлов в почве. Рад.биология. Радиоэкология, 1996. - Т.36. - Вып.2. - С.218-226.

---