Размещено на http://www.allbest.ru/

2

4

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Курганский государственный университет,

Курган, Россия

ВЛИЯНИЕ НЕУТИЛИЗИРОВАННЫХ ОТХОДОВ НА РАСТИТЕЛЬНЫЕ СООБЩЕСТВА

Васильев Т.А.

Руководитель - к.п.н., доцент

Федорова Татьяна Александровна



СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Глава I. Воздействие отходов на окружающую среду

1.1.Виды воздействий человека на окружающую среду

1.2 Деятельность человека, изменяющая равновесие в природной

экосистеме

1.3 Виды отходов, их образование, воздействие на окружающую среду

и способы решения проблем

Глава II. Взаимодействие почв и растительных сообществ

2.1 Влияние фитоценоза на почву

2.2 Влияние почв на растительные сообщества

ГЛАВА Ш. Результаты исследования и их обсуждение

3.1. Результаты инвентаризации свалок г. Кургана

3.2. Результаты сравнительного анализа свалок г. Кургана и санатория

Сосновая Роща

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА



ВВЕДЕНИЕ

АКТУАЛЬНОСТЬ: Неутилизированные отходы скапливаются по всему миру в огромных количествах. В Курганской области наблюдается большое количество нелокализованных мест складирования отходов. Места свалок способствуют серьёзным изменением в жизни среды обитания растительных сообществ.

В наше время самой актуальной стала тема утилизации и переработки отходов.Ежегодно потребляется большое количество товаров, соответственно растет количество отходов от использованных продуктов. По статистическим данным, за последние несколько лет уровень загрязненности окружающей среды увеличился вдвое [4]. Как следствие этого, наблюдается загрязнение окружающей среды, которое пагубно влияет на нашу фауну и флору и здоровье человека.

Объектом нашего исследования являются несколько крупных свалок в окрестностях г Кургана и санитарной зоны санатория «Сосновая роща» п. Искра.

Цель исследования: выявить возможное влияние несанкционированных свалок окрестностей г. Кургана и санитарной зоны санатория «Сосновая роща» п. Искра на окружающую среду и сравнить полученные результаты.

Исходя из цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить влияние отходов на растительные сообщества; роль человечества в его давлении на природу; выяснить какие методы можно использовать для поддержания чистоты окружающей среды.

2. Дать характеристику отходам с описанием их происхождения и воздействия на окружающую среду, в том числе и на растительные сообщества.

3. Из всех видов отходов тяжёлые металлы имеют самую большую роль в жизни растений.

4. Изучить взаимодействие фитоценоза и почвы на прилегающей территории свалки.

Методы исследования: полевые наблюдения, биотестирование (определение общего микробного числа).

Отбор проб был проведен:

1)Г. Курган в 3 точках: свалка №1 - на юго-западе от г. Кургана в 100 метрах от реки Тобол (дачный кооператив); свалка №2 - на северо-западе от г. Кургана, в 100 метрах от трассы Курган-Челябинск ( 50 м от жилой зоны); свалка №3 - по ул. Промышленной д. 3 , в 100 метрах от дороги и 15 метрах от предприятия ООО Атомкор Профлист, Альтроник.

2)П. Искра в 3 точках: свалка №1- юго-запад санитарной зоны, 100 метров от котельной; свалка №2 - юго-запад санитарной зоны, 200 метров от котельной и 100 м от жилой зоны; свалка №3 - северо-восток санитарной зоны, 20 метров от жилой зоны, гаражи.

фитоценоз почва отходы свалка



Глава 1. Воздействие отходов на окружающую среду

1.1 Виды воздействия человека на окружающую среду

Антропогенные факторы реализуются через различные виды воздействия человека на Природу, которые можно разделить на несколько видов.

1. Прямое воздействие, состоящее в том, что человек разрушает биогеоценоз за счет распашки целины с целью выращивания культурных растений, занимает территорию под строительство жилищ, дорог и т. Д.

2. Косвенное воздействие состоит в том, что на Природу человек влияет не непосредственно, а опосредованно, через продукты своей производственной деятельности: сжигая топливо в ТЭЦ

(теплоэлектроцентралях) человек прямо не контактирует с организмами, однако выделяемая при сжигании топлива тепловая энергия, попадая в окружающую среду, вызывает «тепловое загрязнение» атмосферы, которое воздействует на те или иные организмы.

3. Комплексное воздействие состоит в том, что влияя на какой-то вид организмов непосредственно, через него, не контактируя с другим видом, человек оказывает на него определенное воздействие, например, воздействуя на мышевидных грызунов ядохимикатом ДДТ, человек уничтожил часть этих грызунов (прямое воздействие), но ДДТ плохо разрушается в природных условиях, накапливается в некоторых организмах (грибах) и может попадать с пищей другим организмам, в том числе и человеку, вызывая их отравление (это косвенное воздействие).

4. Стихийное (бессознательное) воздействие состоит в том, что человек, не ставя цели, даже не желая этого, воздействует на Природу. Так, не желая оказывать отрицательное воздействие, человек, гуляя в поле или в лесу, может топтать траву, наступать на мелких животных (насекомых), рвать цветы и т. Д.

5. Сознательное (целеустремленное, планомерное) состоит в организации деятельности, направленной на формирование человеком таких биоценозов, которые будут ему максимально полезны, например, возделывание поля для выращивания злаков или овощей, окультуривание луга посадкой на нем люцерны и других кормовых культур, выведение новых сортов растений и пород животных и т. Д. Такое воздействие может носить как позитивный (например создание заповедников), так и негативный (разработка полезных ископаемых, строительство гидростанций и т. Д.) характер.

Деятельность человека, изменяющая равновесие в природной экосистеме

Деятельность человека разнообразна и многие ее виды приводят к резкому изменению равновесных экологических процессов в природных экосистемах. Рассмотрим некоторые из них.

1. Организация различных производств, строительство предприятий и реализация деятельности по выпуску той или иной продукции.

Этот вид деятельности оказывает прямое и косвенное воздействие на природные экосистемы. На территории, где строится предприятие, практически полностью разрушается биоценоз, включая и растительное сообщество, хотя в настоящее время и делаются попытки сохранять растительный покров, животные покидают места своего обитания и могут полностью погибнуть, возникает особый биоценоз из животных и растений, способных к сосуществованию с человеком. Как правило, рядом строится населенный пункт (рабочий поселок, город), который оказывает аналогичное воздействие на природные экологические процессы. Косвенное воздействие состоит в том, что при функционировании предприятия могут образовываться различные соединения, бесконтрольно попадающие в природную окружающую среду, оказывающие воздействие и на людей, и на различные организмы, проживающие на данной территории.

2. Создание искусственных биоценозов -- агроценозов в процессе реализации задач сельскохозяйственного производства.

Сельское хозяйство является условием решения продовольственной проблемы, которая все более остро стоит в связи с ростом народонаселения. Выращивание культурных растений с целью получения больших урожаев, создающих базу и для производства растительных продуктов питания, и для эффективного развития животноводства, делает необходимым создание высокоэффективных агроценозов.

Агроценоз -- это биоценоз, созданный человеком искусственно на основе культурного растения (одного или нескольких), находящихся на естественном субстрате (почве) в контакте с сорняками и другими организмами, проживающими на данной территории. Этот биоценоз испытывает влияние комплекса абиотических факторов, характерных для данной географической зоны, а также ряд воздействий от деятельности человека, направленных на повышение продуктивности главных организмов его образующих (прополка, полив, подкормка удобрениями, борьба с сорняками и другими вредителями биологическими и химическими методами и т. д.).

3. Транспортировка различных веществ.

В деятельности человека большую роль играет перемещение различных предметов и химических соединений. Удобрения, топливо, ядохимикаты, нефть и другие вещества перемещаются из одного региона в другой и даже с одного континента на другой. В процессе перевозок происходят потери веществ из-за нарушения условий перевозок или из-за аварий, что приводит к загрязнению природной окружающей среды. Так, возможно попадание нефти на поверхность водоемов, газов -- в атмосферу из-за нарушения целостности трубопроводов, рассеяние пылеватого цемента и т.д. Нарушение технологии перевозок способствует разрушению природных биогеоценозов, нарушает экологическое равновесие в регионах, наносит большой экономический ущерб народному хозяйству, поэтому необходимо строго соблюдать правила техники безопасности работ на транспорте и исключать в максимально возможной степени нарушение технологии перевозок.

4. Добыча полезных ископаемых как сырья для различных производств.

Для успешного функционирования производственной деятельности необходимо сырье и энергетические ресурсы, которые добывают из недр Земли. Добыча полезных ископаемых может осуществляться открытым или закрытым способом. При любом способе добычи происходит нарушение природных биоценозов, ландшафтов, разрушение растительных сообществ. Возникают горы отвалов, которые требуют рекультивации, т.е. работ по восстановлению растительных насаждений и элементов фауны. Добыча полезных ископаемых также сопряжена с поступлением на поверхность газов, отрицательно воздействующих на природную среду (метана, сероводорода, сернистого газа, оксидов углерода). Нефть, попадая на поверхность, оказывает гибельное воздействие и на растения, и на животных. Груды мусора и различных отходов, образующихся при добыче твердых полезных ископаемых, приводят к загрязнению среды обитания организмов и человека.

5. Внесение в среду химических соединений, оказывающих на нее отрицательное воздействие.

Человек для облегчения некоторых видов деятельности использует вещества, которые могут нанести вред природной окружающей среде. Так, в городах для облегчения работ по уборке снега и борьбы с оледенением дорог применяют хлориды натрия и кальция, а эти соли вызывают засоление почвы и грунтовых вод, что в свою очередь ухудшает качество природных вод, изменяет соленость пресноводных водоемов и отрицательно воздействует на фауну водоемов и т. д.

Выше было показано, что применение избытка минеральных удобрений и нерациональное использование химических средств защиты растений в агроценозах также приводит к загрязнению природной среды и к ухудшению качества продукции сельского хозяйства.

Для защиты металлических изделий от коррозии применяют ингибиторы, которые (например дихромат калия) являются ядами для многих организмов.

Для улучшения работы двигателей автомобилей используют детонаторы, в частности диэтилсвинец, который загрязняет среду обитания, являясь ядом и для человека, и для теплокровных животных.

Все это делает необходимым более глубокое изучение роли соединений, применяемых в деятельности человека, на природные экологические процессы, а также нахождение способов замены тех веществ, которые негативно воздействует на среду обитания человека.

1.2. Виды отходов, их образование, воздействие на окружающую среду, способы решений проблем

Специфика организации производства на территории мегаполиса требует наличия большого числа ремонтно-строительных и связанных с ними предприятий и организаций строительного комплекса города.

Образующиеся строительные отходы состоят из тяжелого и легкого железобетона, кирпича, каменных материалов, утеплителей, гипсолита, древесины, картона, бумаги, полимерных материалов, раствора, битума, асфальта, замусоренного фунта и т. д. Например, в цивилизованных странах такого понятия, как строительный мусор, уже не существует. Там он - сырье для полезной и нужной продукции.

Обращение с отходами (включая строительные) является одним из основных направлений экологической деятельности хозяйствующего субъекта, как активно влияющего на окружающую среду фактора. Выделяются следующие основные типы отходов: промышленные отходы; строительные отходы; осадки очистных сооружений ливнестока, водопроводных станций и станций аэрации; медицинские отходы; биологические отходы; твердые бытовые отходы (ТБО).

Обычные твердые бытовые отходы крупного современного города содержат более 100 наименований токсичных соединений. Среди них - красители, пестициды, ртуть и ее соединения, растворители, свинец и его соли, лекарства, кадмий, мышьяковистые соединения, формальдегид, соли талия и др. Особое место среди твердых отходов занимают пластмассы и синтетические материалы, они не подвергаются процессам биологического разрушения и могут длительное время (десятки лет) находиться в объектах окружающей среды. При горении пластмасс и синтетических материалов выделяются многочисленные токсиканты, в том числе полихлорбифенилы (диоксины), фтористые соединения, кадмий и др.

Промышленные отходы, как и твердые бытовые, разнообразны по химическому составу. Особенно опасны отходы химической и нефтеперерабатывающей промышленности и биохимических производств, имеющих дело с высокотоксичными химическими элементами и соединениями, бактериями и вирусами. К таким химическим элементам относятся прежде всего тяжелые металлы, ввиду того, что они не подвержены биохимическому разложению и легко проникают в организм человека и пищевую цепь.

Наибольшую опасность представляют жидкие промышленные стоки, которые характеризуются высокими концентрациями многих токсичных веществ и могут проникать в гидрографическую сеть и подземные воды, загрязняя их и отрицательно влияя на почвенно-растительный покров. Одним из наиболее распространенных компонентов жидких отходов являются нефтепродукты.

Не менее опасны сточные воды и фекальные стоки промышленных зон. Снижение негативного воздействия таких сточных вод на окружающую природную среду является важной проблемой всех урбанизированных территорий. Особая опасность в этом случае связана с бактериальным загрязнением среды обитания и возможностью вспышек различных эпидемических заболеваний.

Учитывая нерешенность многих базовых проблем, связанных с вывозом и утилизацией всех видов отходов, можно с уверенностью сказать, что в настоящее время любой город находится практически на пороге биологического и бактериологического отравления своими же отходами. И, в первую очередь, любая авария на очистных сооружениях, системах водо- и теплоснабжения, систематический невывоз мусора или его утилизация на неприспособленных для этого полигонах приводят к распространению вредоносных бактерий, ведущему к резкому увеличению граждан, пораженных инфекционными заболеваниями желудочно-кишечного тракта, ассоциированных с дисбактериозом кишечника.

К числу обязательных этапов в управлении отходами относятся: программы по снижению объемов образования отходов; широкое внедрение вторичного использования фракций отходов, обладающих потребительскими свойствами; использование соответствующих фракций отходов в качестве сырья для производственных процессов; извлечение и использование энергетического потенциала отходов; захоронение остатков отходов, не обладающих никакими полезными свойствами, на экологически нейтральных полигонах.

Следует отметить, что, как и на всех мусоросжигательных заводах мира, происходит накопление сотен тонн токсичной золы и тысячи тонн супертоксичной пыли. Проблема их переработки в мире не решена. В связи с этим, концентрация переработки отходов в отдельных районах города вызывает негативную реакцию у населения и экологически ориентированных организаций и создает дополнительную социальную напряженность в городе.

За редким исключением пригородные полигоны производят подавляющее психологическое впечатление, отравляют атмосферу и гидросферу, губят растительный покров, формируют неблагоприятную жизненную среду.

При хранении все отходы претерпевают изменения, вызванные как внутренними физико-химическими процессами, так и влиянием внешних условий, в том числе - колониями эндогенных. В результате этого могут образовываться как новые экологически опасные вещества, так и новые виды микроорганизмов, которые представляют серьезную угрозу для окружающей природной среды и здоровья горожан.

Наиболее опасным считается фильтрат, формирующийся в теле свалки при взаимодействии отходов с инфильтрующимися атмосферными осадками. Фильтрат содержит многочисленные компоненты распада органических и минеральных веществ. В результате многочисленных данных установлено, что сроки выхода фильтрата в зависимости от гидрогеологического строения участка могут колебаться от 1 (для песчаных) до 25 (для глинистых фунтов) лет после захоронения отходов на свалках. Загрязнению фильтратом особенно подвержены зоны активного водообмена, приуроченные к верхней части разреза, и прежде всего фунтовые воды.

До последнего времени при организации свалок основную роль играли факторы, учитывающие интересы, главным был принцип экономии средств, в связи с этим многие объекты расположены в отработанных карьерах и других неиспользуемых землях. Основная масса объектов находится в критическом или потенциально опасном состоянии.

Основные направления в области сокращения объемов производства и наращивания объемов утилизации отходов следующие: повышение эффективности контроля за образованием, размещением и утилизацией отходов; создание единой для города и области системы учета перемещения, сортировки, размещения, утилизации, переработки отходов производства и потребления; совершенствование системы стимулирования управления отходами, в том числе развитие малоотходных производств; совершенствование технологии сбора и вывоза мусора и отходов; наращивание мощностей наиболее эффективных предприятий по переработке вторичного сырья, мусороперерабатывающих заводов, полигонов, мусороперегрузочных и мусоробрикетирующих станций; увеличение количества хорошо обустроенных свалок, реконструкция, ликвидация и последующая их рекультивация.

1.3. Влияние тяжелых металлов на растения

Химический состав растений, как известно, отражает элементный состав почв. Поэтому избыточное накопление тяжёлых металлов растениями обусловлено, прежде всего, их высокими концентрациями в почвах (в данном случае -- в прилегающих территориях свалки). В своей жизнедеятельности растения контактируют только с доступными формами, количество которых, в свою очередь, тесно связано с буферностью почв. Однако способность почв связывать и инактивировать тяжёлых металлов имеет свои пределы, и когда они уже не справляются с поступающим потоком металлов, важное значение приобретает наличие у самих растений физиолого-биохимических механизмов, препятствующих их поступлению.

Механизмы устойчивости растений к избытку тяжёлых металлов могут проявляться по разным направлениям: одни виды способны накапливать высокие концентрации тяжёлых металлов, но проявлять к ним толерантность; другие стремятся снизить их поступления путем максимального использования своих барьерных функций. Для большинства растений первым барьерным уровнем являются корни, где задерживается наибольшее количества тяжёлых металлов, следующий - стебли и листья затем органы и части растений, отвечающие за воспроизводительные функции. Уровень накопления тяжёлых металлов разными растениями в зависимости от их генетических и видовых особенностей при одинаковом содержании тяжёлых металлов в почвах.

Отмечаются случаи, когда разные виды, произрастающие на одинаково загрязненной почве, содержали различное количество тяжёлых металлов. Данный факт, по-видимому, обусловлен присущим всем живым организмам внутривидовым полиморфизмом, способным проявить себя и при техногенном загрязнении природной среды. Это свойство у растения может стать основой генетически - селекционных исследований с целью создания сортов с повышенными защитными возможностями по отношению к избыточным концентрациям тяжёлых металлов.

Несмотря на существенную изменчивость различных растений к накоплению тяжёлых металлов, биоаккумуляция элементов имеет определенную тенденцию, позволяющую упорядочить их в несколько групп:

1) Cd, Cs, Rb - элементы интенсивного поглощения;

2) Zn, Mo, Cu, Pb, As - средней степени поглощения;

3) Mn, Ni - слабого поглощения;

4) Se, Fe, Ва - элементы, труднодоступные растениям.

Поступления тяжёлых металлов в растения могут проходить через некорневое поглощение из воздушных потоков. Оно имеет место при значительном выпадении металлов из атмосферы на листовой аппарат, чаще всего вблизи крупных промышленных предприятий. Поступление элементов в растения через листья (или фолиарное поглощение) происходит, главным образом, путем неметаболического проникновения через кутикулу. тяжёлые металлы, поглощенные листьями, могут переноситься в другие органы и ткани и включаться в обмен веществ.

Токсичность тяжелых металлов связана с их физико-химическими свойствами, со способностью к образованию прочных соединений с рядом функциональных группировок на поверхности и внутри клеток.

Таким образом, действие металлов на растительный организм зависит от природы элемента, содержание его в окружающей среде, характера почвы, формы химического соединения, срока от момента загрязнения. Формирование химического состава растительного организма определяется биохимическими особенностями различных видов организмов, их возрастом и биохимическими закономерностями связи между элементами в организме. Содержание одних и тех химических элементов в различных частях растений.

Важную роль в защите растений от избытка поступающих из почвы в корни ТМ выполняет корневая система. Задерживая избыточные ионы, корни тем самым способствуют сохранению в наземных органах невредных (благоприятных) концентрации химических элементов.

Связывание ТМ органическими соединениями не всегда означает перевод в малоподвижное состояние. Отмечается, что некоторые комплексы ТМ с органическими лигандами способны проходить через мембраны легче, чем ионы этих металлов, и затем внутри клетки распадаться.

При сильном загрязнении среды обитания поток ТМ становится столь большим, что может наблюдаться повышенное содержание их не только в вегетативных органах, но и в органах запаса ассимилятов. Растения выглядят угнетенными (хлорозы, некрозы), снижается их продуктивность. Это указывает на нарушение течения метаболических процессов. При очень сильном загрязнении среды обитания растения прекращают развитие, гибнут.

Растения загрязняются также с поверхности в результате оседания из воздуха на листья и стебли металлосодержащих частиц. Поверхностное загрязнение может быть значительным.

Накопление ТМ растениями, произрастающими на загрязненных почвах, в значительной степени зависит от уровня загрязнения. Однако сильная прямая корреляция между этими показателями обнаруживается не всегда, поскольку поток ТМ из почвы в растения определяется не только валовым содержанием, но и концентрацией в почве их подвижной формы, что тесно связано с химическим составом техногенных выбросов, защитными (буферными) возможностями почвы. Свинец в растения в основном поступает через корни, тем не менее, он способен поглощаться и через листья. Накопление атмосферного свинца у растений свалок может достигать 40% от его количества в растениях. Основное количество свинца сосредоточено в вегетативных органах, тогда как в репродуктивных органах накапливается 4-7% от его количества в растениях.

Под влиянием марганца целый ряд почвенных микроорганизмов, участвующих в усвоении растениями атмосферного азота, усиливают свою активность.

Среднее содержание марганца в растениях равно 0,00 1%. Марганец служит катализатором процессов дыхания растений, принимает участие в процессе фотосинтеза. Марганец входит в состав либо является активатором ряда ферментативных систем; регулирует отношение железа, тем самым влияя на окислительно-восстановительные процессы, совершающиеся с помощью железа.

Марганец усиливает гидролитические процессы, в результате чего нарастает количество аминокислот, способствует продвижению ассимилятов, образующихся в процессе фотосинтеза от листьев к корням и другим органам.

Токсичные для растений концентрации ТМ в зависимости от свойств почв могут варьировать в значительной степени. Эти уровни колеблются в 25 раз для различных ТМ. Критические уровни содержания ТМ в сухих растениях (мг/кг вещества): для свинца -10-20 и 10-30; для никеля 26-154.

Уровень содержания ТМ в почве, при котором происходит снижение продуктивности растений в 5-6 раз, называется токсичным.

Наряду с физиологическими системами, ограничивающими поступление ТМ, растения располагает мощным аппаратом, выводящим их при выделении метаболитов. От избыточного количества ТМ растения могут освобождаться с корневыми выделениями, в процессе транспирации и дыхания. Растения транспортируют вместе с влагой значительное количество ТМ, составляющее целые проценты от их содержания в растительном организме.

Проблема избыточного накопления ТМ в растениях затрагивает широкий круг вопросов, касающихся механизмов поглощения, транспорта, метаболизма и распределения его в органах и тканях. Биогенные элементы играют существенную роль в обеспечении физико-биохимических барьеров, при проникновении ТМ в растения.

Избыточные концентрации ТМ отрицательно влияют на синтез и функции многих биохимических активных соединений: ферментов, витаминов, пигментов и др. Повышенные по сравнению с фоном концентрации ТМ существенно влияют на фотосинтетическую деятельность растений.

При изучении белкового обмена растений показано, что избыточная концентрация ТМ влияет на уменьшение содержания альбуминов и возрастает количество проламинов, глютелинов и нерастворимого остатка. Это указывает на снижение содержания лизина. Растения обладают способностью ограничивать накопление элементов - загрязнителей в надземных органах, особенно в органах запасания ассимилятов.

Растения являются хорошими индикаторами, позволяющими определить степень загрязнения почв соединениями тяжелых металлов. Степень накопления соединений тяжелых металлов в растениях определяется уровнем загрязнения почв, расстоянием от техногенного источника, количеством атмосферных выпадений и видовыми особенностями растений. При этом повышенные концентрации соединений ТМ содержатся в корнях и листьях.

Содержание соединений ТМ в растениях сельскохозяйственных районов в семь раз меньше, чем в растениях, растущих в зоне городов.

В связи с тем, что многие растения используются в пищу или корма возникает проблема взаимоотношения растений и тяжелых металлов в окружающей среде, она является актуальной и требует дальнейшего ее изучения.

Оценка уровней безопасного загрязнения почв ТМ проводится исходя из недопустимости повышения порога адаптационной возможности наиболее чувствительной группы населения и экологической адаптационной способности почвы. Почва служит естественным барьером на пути ТМ и сдерживает их поступление в растения и сопредельные среды.



Глава 2. Взаимодействие почв и растительных сообществ

2.1 Влияние растительных сообществ на почву

Растения -- главный источник снабжения почвы органическими веществами. Без органических веществ было бы невозможным формирование плодородного слоя почвенного горизонта -- биогумуса, а это, в свою очередь, сделало бы невозможным существование как земной флоры, так и фауны.

Другая важная функция растений -- переработка солнечной энергии, к чему не имеют способности животные организмы. В результате такой трансформации почва снабжается значительным количеством необходимых питательных веществ.

Растения являются источником пищи для огромного количества живых существ. В результате переработки их организмами растительной пищи происходит удобрение почвы. Жизнедеятельность множества подземных существ обеспечивает почву воздухом и влагой, а ведь эта деятельность возможна лишь при наличии растительной пищи.

Остатки растений служат хорошим укрытием не только для всевозможных живых существ, но и создают особый мульчирующий слой для почвы. Также растения нужны большому количеству почвенных бактерий и грибов, без которых не могли бы осуществляться многие экологические и природные процессы.

Растения оказывают огромное влияние на количество влаги, солей, минеральных элементов в почве, влияют на температуру и затененность, и на многие другие факторы. В большинстве своем растительные организмы забирают из почвы минеральные элементы и снабжают органическими.

Корни растений служат крепежным материалом для многих видов грунтов, препятствуя овражному механизму эрозии почвы.

Растения могут выводить из почвы значительное количество лишних солей, а также менять кислотно-щелочной показатель грунта.

Деревья вокруг сельскохозяйственных угодий оказывают защитный эффект, предохраняя почву от ветровой эрозии (так называемых пылевых бурь). Растения являются прекрасными удобрениями и основой для плодородных слоев почвы, а также пищей для множества живых организмов, в том числе бактерий и грибов. Особенно актуально снабжение органическими веществами на песчаных и супесчаных видах почвы.

В пустынных районах почвенную эрозию предотвращают специфические виды растений с хорошо разветвленной вширь корневой системой. Благодаря корневой системе растительных организмов почва приобретает определенную структуру: зернистую, комковатую, ореховатую или иную.

Главное отрицательное воздействие на почву -- обеднение грунта вследствие истощения биогумуса. Это происходит при несоблюдении агротехнических правил и нарушении норм севооборота, то есть при вмешательстве человека.

Таким образом, для сохранения почвы и обеспечения нормального функционирования природной экосистемы нужно внимательно изучать характеристики почвы и заниматься сельским хозяйством без нарушения экологических норм взаимодействия с землей.

2.2 Влияние почвы на растения

Эдафические условия определяются свойствами субстрата, на котором произрастают растения. Субстрат может быть лишь незначительно затронут процессами почвообразования (скалы, подвижные пески), или же в результате действия физического выветривания и живых организмов поверхностный слой горной породы может превратиться в почву.

Почвы играют для растений крайне важное значение. Во-первых, в большинстве случаев почвы являются тем субстратом, в котором происходит механическое закрепление растений. Во-вторых, именно почвы обеспечивают водоснабжение и минеральное питание растений. В третьих, через почвы осуществляются многие типы взаимодействий растений друг с другом, а также с другими организмами (почвенными микроорганизмами, грибами, животными). Почвы характеризуются рядом физико-химических характеристик, имеющих существенное значение для роста и развития растений, а также для формирования того или иного типа растительного сообщества.

Воздушный режимпочв определяет обеспеченность корней растений кислородом, необходимым для дыхания. Он зависит от механического состава почв: чем большие размеры имеют частицы субстрата, тем большая воздухопроницаемость. К примеру, высокая воздухопроницаемость характерна для песчаных грунтов, а для глинистых - значительно более низкая.

Водный режимгрунтов определяет запасы доступной для растения почвенной влаги. Всю воду, находящуюся в почве, можно разделить на две категории: доступная для растений капиллярная влага и недоступная физически и химически связанная влага. Но даже если в почве имеется влага в достаточном или избыточном количестве, она не всегда может быть доступна для растений. В этом случае говорят о так называемой физиологической сухости почвы. Вызывать это явление могут несколько абиотических факторов. Так, физиологически сухими являются богатые влагой, но имеющие очень низкую температуру почвы тундр. На верховых болотах с обильным сфагновым покровом вода оказывается недоступной для многих видов из-за ее низкой температуры, высокой кислотности, слабой аэрации и наличия токсических веществ. Все это в совокупности нарушает функционирование корневой системы растений. Физиологически сухими являются также и засоленные почвы, в которых влага благодаря высокому осмотическому давлению почвенного раствора не может быть использована растениями. Физиологически сухие местообитания экстремальны, и поэтому произрастающие в них растения должны быть приспособлены либо к повышенному содержанию в почве легкорастворимых солей, либо к очень низкой температуре почвы.

Кислотность почвы, так же как и ее физические особенности, сильно влияет на рост и развитие растений. Кислотность почвы выражается отрицательным логарифмом концентрации водородных ионов рН. При рН почвы в диапазоне 2,4-6,7 она считается кислой, 6,7-7,0 - нейтральной, выше 7,0 - щелочной. Большинство почв Беларуси являются кислыми.

Кислотность грунтов может быть вызвана многими причинами: химическим составом материнских пород, выделений растений и растительных остатков, степенью аэрации и др. Так, кислые грунты формируются в условиях чрезмерного увлажнения. На гранитах, гнейсах, андезитах также формируются кислые почвы, тогда как на лёссах, мелах, мергелях - нейтральные или щелочные. Почвы под еловыми лесами, по сравнению с широколиственными, будут иметь более кислую реакцию, так как продукты разложения растительных остатков хвойных пород (хвоя, древесина) имеют более кислую реакцию.

По отношению к кислотности почвы как к экологическому фактору выделяются следующие группы растений (Braun-Blanquet, 1951):

ацидофилы- растения, предпочитающие кислые почвы (рН 2,4-6,7). В пределах этой группы выделяются экологические подгруппы с более узкими значениями, которые точнее характеризуют природные условия:крайние ацидофилы(рН 2,4-5,0),умеренные ацидофилы(рН 5,0-6,2) ислабые ацидофилы(рН 6,2-6,7); нейтрофилы- растения нейтральных почв (рН 6,7-7,0). Это чина луговая (Lathyruspratensis), тимофеевка луговая (Phleumpratense), ежа сборная

(Dactylisglomerata) и др.; базифилы- растения щелочных почв (рН 7,0 и выше). Их можно разделить наслабые базифилы(рН 7,0-8,0) ивыраженные базифилы(рН 8,0-14,0, как правило, это растения, произрастающие на мелах и имеющие довольно узкое распространение); индифферентные видыне имеют определенной приуроченности к тому или иному значению рН почвы и встречаются в очень широких пределах рН - начиная от щелочных и кончая сильнокислыми. Типичными представителями этой группы являются ландыш майский

(Convallariamajalis), сосна обыкновенная (Pinussylvestris), дуб черешчатый (Quercusrobur) и др. Валовое содержание питательных веществ (богатство почвы)определяет плодородие почвы и, следовательно, уровень обеспечения растений питательными веществами. Отсутствие или недостаток того или иного элемента питания (азота, калия, фосфора, кальция, железа, магния, других макро- и микроэлементов) приводит к нарушениям метаболизма растений. К примеру, при недостатке магния, являющегося структурным компонентом хлорофилла, последний разрушается, что приводит к нарушениям процессов фотосинтеза.

По отношению к богатству почвы как к экологическому фактору выделяются следующие группы растений:

эвтрофы- растения, нормально развивающиеся только на почвах, богатых питательными веществами. Индикаторами богатства грунта могут служить крапива двудомная (Urticadioica), чистотел большой

(Chelidoniummajus), липа (Tiliacordata), ясень (Fraxinusexcelsior) и т.д. К этой группе относятся такженитрофилы- растения, нуждающиеся в повышенном содержании в почве азота. Они поселяются на свалках у жилья человека, около животноводческих ферм, на перегное в широколиственных лесах и др. Типичными нитрофилами являются многие виды лебеды (Atriplex), мари (Chenopodium), бузина красная (Sambucusracemosa), хмель

(Humuluslupulus) и др.; мезотрофы- растения, обитающие на почвах с умеренным содержанием элементов минерального питания. К мезотрофам относятся многие культурные растения: морковь (Daucussativus), яблоня (Malusdomestica), картофель (Solanumtuberosum) и др., а также большая часть дикорастущих видов растений; олиготрофы- растения, мало требовательные к плодородию почвы и поэтому могущие произрастать на грунтах с минимальным содержанием доступного азота и зольных элементов. К олиготрофам относятся растения экстремальных местообитаний - верховых болот, песков, скал. Содержание солей в почве.Процессы засоления почв могут идти в различных природноклиматических условиях при преобладании в почве восходящего тока воды, несущего с собой легкорастворимые соли, над нисходящим током. Благодаря этому перемещение солей из верхних горизонтов в нижние становится невозможным, и легкорастворимые соли постепенно накапливаются в верхних горизонтах грунта. Эти процессы характерны для сухих областей земного шара, где испарение резко превышает количество выпадающих осадков, а также по берегам океанов и морей.

Растения, приспособленные к высокому содержанию солей в почве, носят названиегалофитов. Они характеризуются высоким осмотическим давлением клеточного сока (у некоторых видов до 100 атм. и выше), что дает им возможность извлекать воду из концентрированного солевого раствора почвы. Большинство галофитов либо имеет суккулентное, либо ксероморфное строение. Растения незасоленных почв называютсягликофитами.

Среди легкорастворимых солей, участвующих в засолении грунта в аридных областях, наиболее обычны соли натрия (NaCl, Na₂SO₄, NaHCO₃и Na₂CO₃), хлориды и сульфаты кальция и магния. Значительно реже встречаются соли калия и азотнокислые соли. На морских и океанических побережьях основным фактором засоления является хлорид натрия, количество которого в различных географических зонах может варьировать в широких пределах. Так, к примеру, на берегу Балтийского моря почвы могут иметь концентрацию хлористого натрия не выше, чем в питательном растворе Кноппа, на побережье Северного моря - до 6%, а у берегов океана в экваториальной зоне при интенсивном испарении воды во время приливов - до 12%.

Засоленные почвы делятся на два типа: солончаки и солонцы. Солончаки характеризуются высоким содержанием легкорастворимых солей у самой поверхности. На солончаках произрастают преимущественно типичные галофиты. В отличие от солончаков, солонцы содержат легкорастворимые соли на некоторой глубине (20-50 см и глубже), верхние же горизонты их промыты атмосферными осадками и почти лишены легкорастворимых солей. На солончаках произрастают главным образом растения-ксерофилы, приспособленные к существованию на сухих почвах. Типичные же галофиты на солонцах встречаются довольно редко.

Отмеханического состава субстрата, на котором растут растения, в значительной степени зависят его воздушный, водный, температурный режимы и др. Так, песчаные почвы воздухо- и водопроницаемы, легко прогреваются и так же легко остывают. Это приводит к тому, что органика в таких почвах быстро минерализуется, и питательные вещества вместе с нисходящим током воды вымываются в нижние горизонты почвы. Глинистые почвы, наоборот, обладают сильной водоудерживающей способностью, их температурный режим более стабилен, восходящий и нисходящий ток более или менее уравновешен и основная масса питательных веществ сохраняется в верхних слоях почвы. Как мы видим, механически состав субстрата играет для растений чаще всего опосредованную роль. Однако существуют субстраты, где механический состав является основным лимитирующим фактором для растений: открытые пески и скалы.

Псаммофиты(растения подвижных песков) обладают целым рядом приспособлений, обеспечивающих им возможность произрастания на подвижных субстратах, имеющих рыхлую структуру. Они способны образовывать придаточные корни на засыпанных песком стеблях и придаточные почки на корнях, оказавшихся на поверхности в связи с выдуванием песка. У некоторых кустарников побеги способны очень быстро расти и ускользать от заноса песком. Многие виды имеют длинные быстрорастущие корневища, что позволяет им быстро расселяться и закреплять песок. Корни псаммофитов имеют многочисленные корневые волоски и одеты чехликами из частиц песка, надежно защищающими их от высыхания. Листья псаммофитов узкие, жесткие, а у многих видов полностью отсутствуют, что облегчает сопротивление ветру, нередко несущему тучи песка. Тем не менее, многие псаммофиты очень сильно транспирируют, что позволяет им уменьшать нагрев зеленых фотосинтезирующих частей. Воду при этом они получают за счет сильно развитой корневой системы. Плоды и семена псаммофитов имеют различные придатки, которые обеспечивают их распространение, быстрое заглубление в грунт, прорастание и укоренение молодых проростков.

Литофиты(петрофиты) - растения, приспособленные к жизни на камнях, скалах или в их трещинах. Обычно на камне сначала поселяются бактерии и водоросли, затем накипные лишайники, потом листоватые лишайники и мхи, и, наконец, высшие растения. Литофиты могут поселяться на поверхности камня, не разрушая его (эпилиты), способны разрушать горные породы химическими выделениями (особенно кислотами) своих ризоидов или корней (литофагофиты), или же поселяться на детрите и первичной почве в углублениях и трещинах скал (хазмофиты). В любом случае эти растения имеют ряд общих приспособлений, которые им позволяют расти в подобных экстремальных условиях. Так, подавляющее большинство литофитов - суккуленты (камнеломки), эуксерофиты (эдельвейсы, овсяницы, колокольчики и др.) или пойкилоксерофиты (большинство видов лишайников и мхов), зачастую способные впитывать воду всей поверхностью своего тела. Практически все литофиты являются олиготрофами, причем многие растения способны получать минеральные вещества прямо из камня, растворяя материнскую породу выделениями своих корневых волосков или ризоидов. Литофиты играют в природе очень важную роль, так как они являются пионерами, способствующими разрушению горных пород, их отмершие остатки создают основу для формирования гумуса и образования полноценной почвы.

Все вышеперечисленное очень важно для понимания взаимоотношений между растениями и почвенной средой. Выше кратко рассмотрено, как почвы влияют на рост, развитие растений и их распределение на поверхности планеты. Но не следует забывать и о том, что растения тоже влияют на почвы. Растительные остатки, перегнивая, формируют основу гумуса - бесструктурную органическую составляющую почвы. Возникновению структуры почвы во многом способствуют корни растений. Пронизывая толщу субстрата, они оказывают механическое давление и уплотняют его, то есть, сеть корней в определенной мере способствует обособлению структурных частиц почвы. Постоянное потребление воды растениями приводит к изменению водного режима почвы, дыхание корней растений влияет на состав почвенного воздуха и, следовательно, на состав почвенного раствора. Минеральное питание растений является обменным процессом: избирательно поглощая из почвы те или иные минеральные вещества в виде ионов, растение выделяет в почву эквивалентное количество других ионов (чаще всего Н⁺и НСО₃^-). Кроме того, корни растений выделяют в почву большое количество органических веществ. Все это приводит к тому, что растения в процессе жизнедеятельности в той или иной степени меняют химический состав почвы. Поглощенные растениями минеральные вещества вместе с опадом (отмершие ветви, листья, плоды и др.) попадают на поверхность почвы или в самые верхние ее слои в составе сложных органических соединений, где они разрушаются сапротрофными организмами. Это приводит к перераспределению минеральных веществ в почве, то есть обогащению верхних слоев за счет более глубоких.



ГЛАВА 3. Результаты исследования и их обсуждение

3.1. Результаты инвентаризации свалок г. Кургана

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

4

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Рис.1. Результаты инвентаризации свалок по виду отходов (%)

В процессе инвентаризации свалок нами выяснено, что в окрестностях города Кургана существует лишь один санкционированных полигон твердых бытовых отходов, к юго-западу от города, за пределами городских границ.

Все остальные свалки в других местах являются стихийными, не санкционированными. Площадь первой свалки составляет 65 м². В ней преобладают пластиковые отходы ( 50%), бытовые отходы составляют 30%, пищевых отходов 15%, металлических - 10%, макулатуры - 5 % (рис.1).

На свалке №2, площадью 20 м² преобладающим видом мусора является бытовой (75%), отходы стекла - 15%, металлических отходов - 10%.

Свалка №3 имеет площадь более 80 м². Строительные отходы составляют 70%, пластиковые изделия - 20%, бытовые отходы - 4%, металлические - 3%,макулатуры - 3% (рис.1).

Результаты инвентаризации состава свалок показывают, что на свалках преобладают те отходы, которые напрямую связаны с жизнедеятельностью людей, проживающих на прилегающей территории: пластиковые изделия - у дачного кооператива -отходы от ремонта домиков, например, куски сайдинга, бытовой мусор чаще встречается вдоль автомобильной трассы, строительные отходы сложены у предприятия, специализирующегося на стройматериалах.

В то же время, свалки не являются узкоспециализированными. На каждой свалке присутствует целый спектр отходов, в том числе бытовые и металлические это является свидетельством о том, что в городе не принята сортировка отходов, так как отсутствует система утилизации, т. е. не предпринимаются мероприятия по сортировке мусора и дальнейшей его утилизации.

В целом образование этих свалок носит стихийный характер, т.к. специальные контейнеры на обследованных двух территориях не

обнаружены, а на третьей, хотя контейнеры есть, но мусор накапливается и регулярно не вывозится.

Нас интересовал так же вопрос: как свалки влияют на окружающую среду. В литературных данных делаются обобщенные выводы, что свалки оказывают огромнейшее влияние на окружающую среду. В первую очередь под влияние попадает почвенный покров. Почва - наименее подвижная среда, обладающая определенными функциями самоочищения и большой сорбционной ёмкостью. В итоге она проявляет себя как мощный и долговременный источник вторичного загрязнения [2].

Первыми на все изменения в почве реагируют микроорганизмы - чуткие индикаторы качества почвенной среды. Негативные воздействия на микробное сообщество почвы приводят к выпадению наиболее чувствительных звеньев, нарушению естественного равновесия между отдельными группами почвенных микроорганизмов. В свою очередь, это меняет интенсивность отдельных стадий процесса круговорота биогенных элементов, что становится причиной деградации почв, минерализации гумуса, нарушения экологической функции почвы, ее плодородия [3].

В процессе исследования микрофлоры почвы, было установлено что, суммарное количество видов микроорганизмов во всех 3 свалках составило 3-4 вида. Из всех свалок в структурах микробоценозов городских окрестностей, независимо от их уровня загрязнения, доминируют микроорганизмы Mcrococcus и дрожжи (Actinomyces). Можно сделать предположение о том, что в составе свалок существуют пищевые отходы, которые либо уже разложись, либо находятся в стадии разложения.

Коэффициент биоразнообразия микроорганизмов на всех трёх свалках варьирует от 0,02 до 0,04, что указывает на низкое разнообразие видов при высокой их численности. Максимальное общее количество микроорганизмов в воздухе обнаружено на свалке №1 (120637 шт/м³⁾. Это подтверждает выявленное в процессе инвентаризации большое скопление бытовых отходов вблизи дачных построек (рис.2).

В целом, на свалках создаются благоприятные условия для развития микроорганизмов, что в свою очередь может оказывать негативное влияние на состояние окружающей среды и человека.

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

4

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Рис.2. Содержание микроорганизмов в воздухе свалок в окрестностях г. Кургана (шт/м³)



Подводя итоги, необходимо отметить, что в наше время уже не обойтись без утилизации и инвентаризации отходов производства. Благодаря инвентаризации отходов организации имеют возможность вести их учет по соответствующим показателям, выявляя при этом соотношение между фактическим количеством отходов и их нормативным показателем.

Немаловажна утилизация отходов, их вторичная переработка. При утилизации продукты тщательно обрабатываются, очищаются и измельчаются. Лишь после такой многоэтапной работы из них делают новые продукты пользования, что в свою очередь, не только способствует уменьшению загрязнения окружающей среды, но и позволяет увеличить количество выпускаемой продукции, затратив при этом незначительные средства, а также уменьшить влияние микроорганизмов на здоровье человека.

3.2. Результаты сравнительного анализа свалок г. Кургана и санатория Сосновая Роща

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

4

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Рис.1. Результаты инвентаризации свалок по виду отходов (%)



В процессе исследования нами выяснено, что свалки в обоих населенных пунктах наблюдения носят стихийный характер, т. е. являются не санкционированными.

Исследуя состав мусора, мы составили каталог отходов (Рис.1) . Весь мусор мы подразделили на несколько видов: бытовые, промышленные, металлические, строительные и бумажные. Бытовой мусор присутствует на всех свалках, как и в г. Кургане так и в п. Искра. В его составе были обнаружены: полиэтилен, пластиковые бутылки, битое стекло, пластмасса, тряпичные отходы. Многие свалки содержали и строительный мусор: битый кирпич, остатки бетона, остатки шифера, трубы, рубероид, опил. Реже можно было увидеть промышленные отходы такие, как используемые шины, шлак, зола. Шлак и зола в “Системе классификации и кодирования отходов” отнесены к промышленным отходам (5). Используя общепринятую классификацию, мы оставили эти вещества в группе промышленных отходов, хотя по происхождению их скорее можно было бы отнести к бытовым. В нашем случае и шлак и зола - остатки дров и угля, которыми топят котельную в санатории «Соснова роща» или остатки сжигаемого растительного мусора.

В окрестностях города Кургана площадь первой свалки составляет 65 м2. В ней преобладают пластиковые отходы 50%, бытовые отходы составляют 30%, пищевых отходов 15%, металлических - 10%, макулатуры - 5 % т. е. в целом состоит из бытовых и бумажных отходов.

На свалке №2, площадью 20 м2 преобладающим видом мусора является бытовой (75%), отходы стекла - 15%, металлических отходов - 10%,( бытовые и металлические отходы).