Размер шрифта

A
A

Межстрочный интервал

A
A

Цвет

A
A

"Регион аграрный и промышленный - неприятное соседство" - исследования почв РО

22.07.2015

Ученые-биологи, сотрудники кафедры почвоведения и оценки земельных ресурсов Южного федерального университета рассказали об основных экологических проблемах почвы в Ростовской области и поделились своими успехами в решении проблем почвоведения.

Главный научный сотрудник, профессор, доктор биологических наук Татьяна Минкина:

- Мы изучаем влияние окружающей среды на природные системы, в частности, на центральное звено всей экосистемы: почву. Рассматриваем влияние органических и неорганических поллютантов (загрязняющие вещества. - прим. авт.), в основном, тяжелых металлов и полициклических ароматических углеводородов. Совместно с  профессором Института наук о Земле Юрием Александровичем Федоровым мы проводим исследования, которые рассматривают геохимическое поведение поллютантов в барьерной зоне вода-суша. Хотелось бы отметить, что почва - самая сложная среда для изучения, так как это многокомпонентная гетерогенная полидисперсная система. Это не простая смесь различных веществ, а очень сложно организованная органо-минеральная система, которая обладает особыми уникальными свойствами,  резко отличающие ее от других природных систем. Поэтому известные методы химического и физического анализа окружающей среды к ней сложно применимы и зачастую полученные с их помощью результаты трудно интерпретируемы.

Уже сегодня можно назвать несколько достижений наших ученых в изучении неорганических поллютантов? Во-первых, мы предложили новую классификацию соединений тяжелых металлов почвы, разработали понятийно-терминологический аппарат для оценки состояния тяжелых металлов в почве. Во-вторых, разработали новые методы анализа состава соединений тяжелых металлов  и полициклических ароматических углеводородов в почве. Обосновали новые способы восстановления  почв при химическом загрязнении. Мы разрабатываем методы и подходы, которые дают возможность улучшить экологическую обстановку, не дать металлам поступать по пищевой цепи в организм человека. Создаем практические рекомендации  на базе результатов, полученных в условиях модельных экспериментов, вегетационных и полевых опытов, многолетних мониторинговых исследований.

Все исследования в области молекулярного почвоведения мы проводим с использованием синхротронных методов совместно с учеными физического факультета под руководством профессора Солдатова Александра Владимировича. Для России эти работы пионерские - потому что они требуют уникального оборудования, основанного на синхротронном излучении.  Оборудование, которым располагает НОЦ «Наноразмерная структура вещества» нашего университета и НИЦ «Курчатовский институт» г. Мосвы, позволили нам впервые установить на ионно-молекулярном уровне механизмы поглощения и трансформации веществ при поступлении  в почву тяжелых металлов.

Вдвойне важны наши исследования для Юга России. Ведь Ростовская область - черноземная зона с самыми плодородными почвами мира, мониторинг которых ведется крайне редко и не систематически. Наша область не только аграрная, а еще и промышленная, а потому испытывает серьезный техногенный прессинг. Почва очищает все природные среды, поглощая поступающие из окружающей среды вредные элементы, но сама в процессе поглощения подвергается деградации. В этом отношении, загрязнение почв органическими поллютантами проблема менее острая - они  сов ременем разлагаются,  хоть и крайне токсичны, а вот тяжелые металлы опасны тем, что могут сохраняться в почве сотни и тысячи лет.

Старший научный сотрудник, кандидат биологических наук Саглара Манджиева:

- Наши исследования направлены на изучение тяжелых металлов не только в почве, но также и в воде, в донных отложениях. Мы изучаем поведение тяжелых металлов в почве и их взаимодействие с сопредельными средами, механизмы взаимодействия тяжелых металлов с почвенными компонентами. Для предотвращения загрязнения мы исследуем мелиоранты, какие из них лучше всего применять в нашем регионе, чтобы прочно связать металлы, помешать им переходить в сопредельные среды - растения, подземные воды. Проводим мониторинговые исследования вокруг Новочеркасской ГРЭС: смотрим влияние загрязнения на почву, воду, донные отложения, растения. В долгосрочных планах - выявить взаимосвязь техногенных выбросов со здоровьем проживающих там людей.

Мы разрабатываем систему показателей, которые бы адекватно оценивали состояние окружающей среды, учитывая нюансы: свойства почвы, как эту почву используют; растения, которые там произрастают, и с какими другими объектами окружающей среды поллютанты могут взаимодействовать; близко ли грунтовые воды; есть ли рядом реки; содержатся ли загрязняющие вещества в донных отложениях. Мы стараемся разработать именно комплексную систему, которая учитывала бы все необходимые детали.

Младший научный сотрудник Татьяна Бауэр:

- Я занимаюсь исследованиями влияния различных факторов на поглощение и трансформацию тяжелых металлов в почвах. Одним из основных таких факторов является форма, в которой поллютант туда поступает. Тяжелые металлы попадают в почву не в чистом виде, а, как правило, с выбросами предприятий и транспорта, при сжигании мусора, в формах растворимых и нерастворимых соединений - ацетатов, нитратов, хлоридов, оксидов металлов. Оксиды в почве растворяются крайне долго (от 10 до 100 лет).

В 2009 у меня был заложен модельный эксперимент, выбраны три металла: цинк, свинец и медь - основные поллютанты Ростовской области. В рамках эксперимента почва была искусственно загрязнена различными соединения меди, цинка и свинца в дозе 300 миллиграмм на килограмм (это доза реально встречающегося загрязнения почв данными металлами в Ростовской области) и до 2000 миллиграмм на килограмм (при которой наступает полное угнетение злаковых растений). Почву опыта мы поливали и увлажняли и в течение 5 лет ежегодно отбираем образцы для исследования. Нами было установлено, что содержание подвижных форм тяжелых металлов в почве, поступающих в форме оксидов, было во много раз меньше, чем при внесении их в форме растворимых солей. Это может быть связано со временем растворения поступающих извне в почву соединений тяжелых металлов Вероятно,  растворение оксидов свинца, меди и цинка в почве очень длительный процесс, который может происходить 10 -15 и более лет, и даже спустя 5 лет с начала исследования данный процесс в нашем эксперименте далек от завершения . Это свидетельствует о том, что металлы, поступившие в форме оксидов менее опасны с экологической точки зрения, чем другие их соединения.

Младший научный сотрудник Виктор Чаплыгин:

– В качестве одного из объектов исследований мы выбрали Новочеркасскую ГРЭС – крупную электростанцию, которая не только питает весь город, но и Ростовскую область и даже соседние регионы. Новочеркасская ГРЭС  – это объект с непрерывным производством. Статистика показывает, что на ГРЭС приходится 1% выбросов всех предприятий России; в масштабах Ростовской области она ответственна за 50% всех выбросов, а в масштабах Новочеркасска и вовсе 99%.  

Мы начали изучать вначале почву, поскольку наш регион и аграрный, и промышленный - довольно неприятное соседство. Затем стали более детально рассматривать растительный покров. Постепенно расширяя опыт исследования, мы обратили внимание на то, как разные виды растений, которые приспособились к этим условиям, реагируют на выбросы тяжелых металлов.

Растительный покров территории нашего исследования представлен, главным образом, семейства Астровые и Злаковые. Астровые, в общем, являются скорее лесостепными растениями, чем растениями полей.  Мы установили, что одни виды растений, даже одного семейства - имеют совершенно разные тенденции накопления тяжелых металлов, как в своей наземной части, так и в корнях.

Известно, что в почве тяжелые металлы накапливаются, но никуда не исчезают. На залежных участках сбор урожая не идет, потому металлы остаются в земле, попадают лишь в организм животных при выпасе скота, но этот вынос веществ небольшой и лишь преумножает наносимый поллютантами вред. Мы пробуем применить полученные нами знания для фиторемедиации - очищения почвы от загрязнителей путем высаживания определенных видов растений и их последующего скашивания, с которым из нее выходят накопленные почвой вредные элементы.

Плохая сторона вопроса в том, что эти растения очищают почву медленно, и при нынешних объемах выбросов ожидание результата будет очень растянуто во времени. Кроме того, подавляющее большинство растений, которые используются для фиторемедиации, являются сельскохозяйственными культурами, которые нуждаются в постоянном уходе. Хорошая сторона вопроса состоит в том, что мы предлагаем использовать дикорастущие растения, поэтому затраты сводятся к минимуму, так как данные растения благополучно прорастают и без нас. Наша задача – подобрать травянистые растения, наиболее интенсивно извлекающие поллютанты из почвы в надземные органы, и правильно их утилизировать.

Проект далек от завершения, пока мы изучаем распространенные растения, которые можно рассматривать как фиторемедиаторы. Но, тем не менее, мы постепенно расширяем опыт как в плане территории, которую исследуем, так и в плане увеличения разнообразия рассматриваемых видов растений.

Тимофей Бычков