Влияние несанкционированных свалок бытовых отходов на экологическое состояние почв (на примере территории г. Ульяновска)




Скачать 448.68 Kb.
НазваниеВлияние несанкционированных свалок бытовых отходов на экологическое состояние почв (на примере территории г. Ульяновска)
страница1/5
Дата22.11.2012
Размер448.68 Kb.
ТипАвтореферат
  1   2   3   4   5
На правах рукописи


ИВАНОВА ЮЛИЯ СЕРГЕЕВНА


ВЛИЯНИЕ НЕСАНКЦИОНИРОВАННЫХ СВАЛОК БЫТОВЫХ ОТХОДОВ НА ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ПОЧВ
(НА ПРИМЕРЕ ТЕРРИТОРИИ Г. УЛЬЯНОВСКА)



03.02.08 – экология (биология)

03.02.13 – почвоведение


Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук


Ульяновск - 2012

Р


абота выполнена на кафедре общей экологии Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Ульяновский государственный университет»


Научный руководитель:


доктор биологических наук, профессор

Горбачев Владимир Николаевич


Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор

Романова Елена Михайловна










доктор биологических наук, профессор Щеглов Дмитрий Иванович







Ведущая организация:

Государственное научное учреждение Ульяновский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Россельхозакадемии




Защита диссертации состоится «27» января 2012 года в 12.30 часов на заседании диссертационного совета Д 212.278.07 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ульяновский государственный университет» по адресу: г. Ульяновск, Набережная реки Свияги, 106, корп. 1, ауд. 703.


С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ульяновского государственного университета, с авторефератом на сайте ВУЗа - http://www.uni.ulsu.ru и на сайте Высшей аттестационной комиссии при Министерстве образования и науки Российской Федерации - http://vak.ed.gov.ru.


Отзывы на автореферат направлять по адресу: 432017, г. Ульяновск, ул. Л. Толстого, 42, Ульяновский государственный университет, Отдел послевузовского и профессионального образования.


Автореферат разослан «____» _________________ 20__ г.


Учёный секретарь диссертационного совета

кандидат биологических наук, доцент С.В. Пантелеев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Урбоэкосистема как среда обитания человека, первоначально описанная в рамках географической науки (Лихачева, 1996; Максаковский, 2006), в настоящее время является весьма популярным объектом исследований в экологии (Тетиор, 2006; Урбоэкосистемы…, 2008, 2009, 2010 и др.). Наряду с абиотическими и биотическими факторами для урбоэкосистем характерны антропогенные (техногенные) факторы, действие которых может быть как управляемым и контролируемым, так и неуправляемым, или стихийным. Среди стихийных антропогенных факторов выделяется такое широко распространенное явление как формирование несанкционированных свалок при бесконтрольном размещении бытового мусора в окружающей среде. Известно, что формирование таких свалок является одной из экологических проблем, сопровождающих развитие урбоэкосистем, и в то же время понятно, что неконтролируемое накопление бытового мусора на многочисленных локальных свалках воздействует на почвенный покров, а значит, изменяет эдафические факторы среды обитания человека. Однако в настоящее время весьма слабо изучено влияние несанкционированных свалок на почвенный покров урбанизированных территорий и, соответственно, изменения в среде обитания человека, которые происходят под данным влиянием.

С одной стороны, факторы окружающей среды, влияющие на человека, являются предметом исследования токсикологии, медицинской экологии и др., однако в рамках данных направлений почти не уделяется внимания изучению почвенных (эдафических) факторов, которые, как и все компоненты биосферы, приобретают в результате антропогенного влияния новые, требующие тщательного изучения, свойства. С другой стороны, некоторые сведения по данной проблеме приводятся в работах по почвоведению (Антропогенные почвы…, 2003; Добровольский, Никитин, 2006 и др.), биогеохимии (Добровольский, 2003), экологической геохимии (Алексеенко, 2006; Галицкая и др., 2004), однако на сегодняшний день ощущается явный недостаток таких исследований для ответа на возникающие вопросы и предотвращения негативных (стихийных) процессов, разрушающих почвенный покров планеты.

Цель и задачи работы

Цель работы: исследовать влияние несанкционированных свалок бытовых отходов на экологическое состояние почв (на примере территории г. Ульяновска).

Для достижения указанной цели были поставлены и решались следующие задачи:

  1. Охарактеризовать морфологические свойства почв г. Ульяновска, занятых свалками бытовых отходов.

  2. Исследовать структуру и микроморфологические особенности почв и охарактеризовать отражение антропогенных процессов в их «памяти».

  3. Исследовать влияние свалок бытовых отходов на химический состав почв.

  4. Установить геохимические показатели бытового органического загрязнения городских почв.

  5. Оценить вклад свалок бытовых отходов в загрязнение почв тяжелыми металлами и изменение эколого-геохимических условий на территории г. Ульяновска.

Научная новизна работы

Впервые на территории г. Ульяновска проведено исследование локальных несанкционированных свалок бытовых отходов как источника воздействия на почвенный покров. Для данных объектов впервые применен метод литолого-микроморфологического анализа для оценки антропогенного изменения почв и изучены структурно-минералогические особенности данных почв. Дана оценка эколого-геохимических изменений, происходящих в среде обитания человека при бесконтрольном загрязнении окружающей среды бытовыми отходами.

Практическая значимость полученных результатов

Материалы исследований могут быть использованы:

  • специалистами в области экологии и почвоведения при планировании и проведении мероприятий по комплексному экологическому мониторингу состояния окружающей среды;

  • специалистами в области экологической геохимии и геоэкологии при районировании урбанизированных территорий по степени геохимической опасности, для выявления участков техногенных геохимических аномалий;

  • грунтоведами для исследования свойств поверхностных техногенных грунтов;

  • при проведении почвенно-экологической экспертизы по фактам нарушений земельного и экологического законодательства;

  • при разработке мероприятий по ограничению землепользования по экологическим условиям.

Материалы исследований включены в программу учебного курса «Влияние отходов производства и потребления на окружающую среду» для студентов Ульяновского государственного университета, обучающихся по специальности «экология».

На защиту выносятся следующие положения:

  • Локальные несанкционированные свалки бытовых отходов приводят к деградации почвы как природного объекта, что проявляется в разрушении многих почвенных компонентов, ответственных за выполнение экологических функций почвенного покрова;

  • Геохимическими индикаторами загрязнения почвы бытовыми отходами являются высокие концентрации органического вещества, азота, фосфора, серы и реже - мышьяка, а также тяжелых металлов - цинка, меди, кадмия, свинца и хрома;

  • В почвенном покрове под влиянием свалок бытовых отходов формируются локальные высоко-контрастные геохимические аномалии, что способствует локальному изменению эколого-геохимической обстановки в сторону неблагоприятных условий для живых организмов, включая человека.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на международных (Владивосток, 2007; Ишим, 2008-2010; Пермь, 2009; Тольятти, 2010, 2011), всероссийских (Краснодар, 2007; Майкоп, 2007; Миасс, 2009-2011; Москва, 2009; Сыктывкар, 2009; Екатеринбург, 2010; Томск, 2010; Ярославль-Ивантеевка, 2010) и региональных (Ульяновск, 2009-2011) научно-практических конференциях, научных чтениях и семинарах.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 34 работы, из них 3 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Личный вклад автора. Автор принимал непосредственное участие в постановке темы, разработке программы исследований, отборе почвенных образцов. При личном участии автора проведены лабораторные анализы, обработка и интерпретация полученных результатов. Под руководством автора выполнены эколого-геохимические исследования в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 – 2013 годы, ГК № П1691.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и списка использованных источников, содержит 208 страниц машинописного текста, 14 рисунков, 34 таблицы и 3 приложения. Список использованных источников включает 162 наименования, в том числе 6 на иностранных языках.


СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1 - Обзор литературы

Глава включает описание уброэкосистемы как феномена и объекта современных экологических исследований, содержит характеристику антропогенного фактора образования и накопления отходов, а также описание специфики твердых бытовых отходов (ТБО) как основного компонента исследуемых несанкционированных свалок, включая исторический аспект данной проблемы. Даны основные термины и определения, описание свойств ТБО на различных уровнях образования (индивидуальная жизнедеятельность, отдельная функциональная зона городской территории и город в целом). В главе представлено описание свалки бытовых отходов как необходимой функциональной зоны в структуре населенного пункта. Основная часть главы посвящена характеристике изменений почв под влиянием свалок бытовых отходов на примере захламленных земель, культурного слоя, свалочного грунта, антропогенных почв, содержащих в профиле компоненты бытового мусора.

Глава 2 - Объекты и методы исследования

В качестве объектов исследования были выбраны несанкционированные свалки, которые согласно классификации, разработанной Комитетом охраны окружающей среды и природопользования мэрии г. Ульяновска, относятся к свалкам I и II категорий (объемом более 100 м3 и от 10 до 100 м3 соответственно). Несанкционированные свалки представляют собой открытый способ размещения отходов навалом, насыпью, в смеси (Методические указания…, 2007). В литературе такие объекты обозначаются как точечные навалы мусора, диагностируемые с поверхности, ликвидируемые или рекультивируемые городскими службами (Викторова, 2005), однако в г. Ульяновске, согласно номенклатуре, принятой экологической службой администрации города, «точечные» навалы мусора относят так же к несанкционированным свалкам. Последние могут значительно варьировать в размерах и занимать различные элементы ландшафта. Нами исследовались преимущественно участки свалок, расположенных в зоне индивидуальной жилой застройки, которые в течение многих лет используются населением для конечного размещения бытового мусора, и, по сути, являются наименее изученным фактором антропогенного воздействия на почвенный покров урбоэкосистемы.

Контрольные (фоновые) участки выбирались на ландшафтно-геохимической основе (Алексеенко, 2003, 2006) с соблюдением основных требований идентичности геологических, геоморфологических, гидрогеологических, ландшафтных, почвенных условий таких участков по отношению к объектам исследования. В качестве фоновых были выбраны участки особо охраняемых природных территорий местного и регионального значения, испытывающие на момент проведения исследований минимальное техногенное воздействие.

Для изучения микроморфологических, минералогических особенностей и структуры твердой фазы почв использовался метод литолого-микроморфологического анализа (метод оптического исследования образцов в прозрачных шлифах ненарушенного сложения) (Каздым, 2006, 2008, 2010). Количество образцов и глубина их отбора для указанного анализа определялись в соответствии с задачами исследования. Для оптимизации объема работ отбор проводили по основным горизонтам и разнородным участкам, визуально выделяемым в профиле. Всего на 9 несанкционированных свалках в черте г. Ульяновска было отобрано 34 почвенных образца ненарушенного сложения. Сушка, транспортировка, препарирование и подготовка образцов к анализу проводились в соответствии с методическими указаниями по изготовлению прозрачных шлифов (Каздым, 2005, 2006). Микроскопические исследования шлифов проводились с применением поляризационного микроскопа ПОЛАМ-213 с использованием объективов с увеличением от 2.5 до 60, при окулярах кратностью от 5 до 15. Степень антропогенного изменения почвы устанавливалась по преобладанию в шлифе признаков нарушенных (или ненарушенных) почв. Микроскопические исследования представлены микрофотографиями шлифов и фрагментов нарушенных почв при различных увеличениях.

Отбор образцов для эколого-геохимического анализа, составление средних проб и первичная пробоподготовка проводились в соответствии с ГОСТ 17.4.3.01-83 и ГОСТ 17.4.4.02-84. Отбор проб производился на ландшафтно-геохимической основе. Каждая локальная свалка рассматривалась как пробная площадка. На участках, относительно свободных от поверхностных мусорных отложений, методом «конверта» либо «по диагонали» отбирались пять точечных проб почвы массой 200 г каждая, из которых составлялись средние пробы. В случае если свалка располагалась на склоне, каждый средний образец представлял только определенную часть ландшафта - элювиальную (автономную), трансэлювиальную (транзитную) или аккумулятивную. Группы проб объединялись в выборки по ландшафтно-геохимическому принципу и по глубине отбора. Для каждой группы проб отбирался представительный фоновый образец из почв, слабо измененных антропогенным воздействием на территории г. Ульяновска. Всего на 17 несанкционированных свалках ТБО г. Ульяновска с двух глубин 0-5 и 5-20 см было отобрано 280 точечных проб, из которых составлено 56 смешанных проб. Высушенные до воздушно-сухого состояния образцы поступали в аккредитованные лаборатории научно-исследовательских учреждений (ФГУП «ВИМС», Москва и НИТИ, г. Ульяновск). Для определения общего элементного состава проб был проведен рентгеноспектральный анализ образцов. В ходе детальных исследований выполнено определение рН потенциометрическим методом; содержания органического вещества и аммонийного азота спектрофотометрическим методом; валовых форм Zn, Cu, Pb, Cd, Cr, а также P, S и As методом спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой с применением микроволнового способа разложения проб; подвижных форм Zn, Cu, Pb, Cd, Cr методом спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой с извлечением ацетатно-аммонийным буферным раствором с рН 4,8; массовой доли общей ртути фотометрическим методом с дитизоном.

Обработка результатов проводилась с использованием компьютерной программы Microsoft Excel 2007.

Глава 3 - Ландшафтно-экологическая характеристика местности и морфология исследуемых почв

В главе дана общая географическая характеристика территории г. Ульяновска, описание геологических, почвенных и гидрогеологические условий, а также представлены результаты полевых исследований на участках несанкционированных свалок и фоновых территориях.

Морфологический анализ почв фоновых участков не выявил видимых признаков их антропогенного изменения или нарушения. Рекреационная дигрессия не выражена. Хорошо развит горизонт подстилки. Почвы средне-суглинистые, свежие, окраска однородная, равномерная, цвет серо-бурый преимущественно темного оттенка, при высыхании светлеет. Почвы хорошо оструктурены, сложение рыхлое. Искусственные включения отсутствуют, а почвы в целом сохраняют морфологические признаки зональных среднемощных черноземов и серых лесных почв.

Ландшафтно-экологическая характеристика участков несанкционированных свалок на территории г. Ульяновска. Мощность антропогенных поверхностных (мусорных) отложений на участках исследованных свалок составляет 0,1-1,5 м. Состав отложений представлен всеми основными компонентами ТБО: пищевые отходы, бумага, металлы, текстиль, полимеры, стекло, дерево, кости, кожа, резина, камни, отходы ремонта помещений и другие, включая крупногабаритные отходы (не помещающиеся в стандартные контейнеры объемом 0,75-1,1 м3).

Свалки занимают различные элементы мезорельефа, развитые на территории города: участки речной поймы, крутые (более 10о) и пологие (от 2 до 5о) склоны балок и оврагов, днища балок, а также плоские водораздельные территории. Преобладают случаи захламления оврагов, искусственных котлованов, пойменных участков, прибрежной и оползневой зоны Куйбышевского водохранилища. Свалочные толщи формируются в автономных и транзитных частях ландшафтов, с глубиной залегания грунтовых вод от 2 до 10 м, и достигают аккумулятивных и супераквальных зон с близким залеганием грунтовых вод (менее 2 м).

Антропогенному изменению в результате захламления бытовым мусором подвергаются выщелоченные черноземы, серые лесные и аллювиальные пойменные почвы с соответствующим типом растительности. Растительность изученных свалок, приуроченных к склонам балок в автономных и транзитных частях ландшафтов, представлена спонтанно формирующимися неоднородными сообществами с доминированием крапивы двудомной (Urtica dioica L.), мари белой (Chenopodium album L.) и лебеды лоснящейся (Atriplex sagittata Borkh.). На относительно ненарушенных участках по склонам балок сохраняется степная злаково-разнотравная растительность на почвах черноземного типа. Участки свалок, расположенных в пойменной части р. Свияги, представляют собой пустыри с бурьянной рудеральной растительностью с доминированием лопуха паутинистого (Arctium tomentosum Mill.) и пустырника пятилопастного (Leonurus quinquelobatus Gilib.); на незахламленных мусором участках сохраняется луговая растительность, характерная для пойменных (аллювиальных) почв. На участках городских парков, занятых свалками, травянистый ярус развит слабо (проективное покрытие менее 10%), флористический состав характеризуется сочетанием типичной для широколиственных лесов и рудеральной растительности. Среди рудеральных видов, отмеченных на участках свалок, также обильно представлены чистотел большой (Chelidonium majus L.), щирица запрокинутая (Amaranthus retroflexus L.), полынь горькая (Artemisia absinthium L.), сныть обыкновенная (Aegopodium podagraria L.), циклахена дурнишниколистная (Cyclachaena xanthiifolia (Nutt.) Fresen.); на уплотненных местах отмечаются подорожник большой (Plantago major L.), горец птичий (Poligonum persicaria L.) и др.

Морфологические свойства городских почв, занятых несанкционированными свалками бытовых отходов. Морфологически почвенно-грунтовый материал на участках свалок весьма неоднороден по площади и по глубине. Глубина, ниже которой отмечаются визуально ненарушенные почвенные горизонты, различна: от 6-50 см в случае формирования свалок на естественных почвах и до 190-200 см в случае, если свалки возникли на поверхности ранее появившихся техногенных отложений.

Влажность почв варьирует от свежей до мокрой. Окраска зависит от минерального состава и прогумусированности исходных почв, от аналогичных характеристик насыпных грунтов, степени увлажненности, антропогенных примесей, - поэтому цветовые характеристики исследованных почв так же чрезвычайно варьируют. Структура неоднородна, однако более выражена в суглинистых образцах и может быть зернистой, ореховатой, плитчатой. Чаще всего структура лучше выражена по корням растений. Плотность варьирует от нормальной до переуплотненной, но большинство исследованных разрезов характеризовались рыхлым субстратом, уплотненным либо с поверхности, либо на небольшой глубине. По гранулометрическому составу все исследованные образцы правобережной части характеризовались как средне- и легко-суглинистые, левобережной части - как супесчаные. Включения, преимущественно антропогенные, различной крупности - от нескольких десятков сантиметров (отдельные предметы) до нескольких миллиметров (фрагменты предметов).

Так, под влиянием несанкционированных свалок ТБО участки почвенного покрова становятся либо антропогенно-измененными почвами, в ряде случаев визуально слабо нарушенными, либо претерпевают настолько глубокие изменения, что на месте почв формируется субстрат, сложенный исключительно компонентами ТБО, пересыпанными мелкоземом, условно обозначаемый как «современный культурный слой», не несущий, однако, в настоящее время серьезной исторической информации.

  1   2   3   4   5

Похожие:

Влияние несанкционированных свалок бытовых отходов на экологическое состояние почв (на примере территории г. Ульяновска)  icon«Оценка необходимости внедрения селективного сбора твердых бытовых отходов с последующей переработкой на территории Пермского края»
Состояние системы обращения с отходами потребления на территории Пермском крае
Влияние несанкционированных свалок бытовых отходов на экологическое состояние почв (на примере территории г. Ульяновска)  iconЭколого-геологические условия полигонов твердых бытовых отходов среднего урала
Охватывает все компоненты природно-технической системы «полигон твердых бытовых отходов – окружающая среда» на разных этапах ее существования....
Влияние несанкционированных свалок бытовых отходов на экологическое состояние почв (на примере территории г. Ульяновска)  iconИсследовательская работа «Проблемы утилизации твёрдых бытовых отходов в селе Малое Щербедино»
Классификация твёрдых бытовых отходов
Влияние несанкционированных свалок бытовых отходов на экологическое состояние почв (на примере территории г. Ульяновска)  iconАналитическая записка по обращению с твердыми бытовыми и промышленными отходами и по реализации пилотных проектов переработки отходов в субъектах Российской Федерации
По официальным данным ежегодно в России образуется более 3,5 млрд тонн отходов, в том числе 35-40 млн тонн коммунальных (твердых...
Влияние несанкционированных свалок бытовых отходов на экологическое состояние почв (на примере территории г. Ульяновска)  iconБиотестирование ФильтратА от свалок древесных отходов
Поэтому снижение негативного воздействия фильтрата от склада древесных отходов должно стать важной задачей при проведении мониторинга...
Влияние несанкционированных свалок бытовых отходов на экологическое состояние почв (на примере территории г. Ульяновска)  iconВлияние отходов ураноперерабатывающих предприятий северного казахстана на состояние компонентов экосистем

Влияние несанкционированных свалок бытовых отходов на экологическое состояние почв (на примере территории г. Ульяновска)  iconПрограмма вступительного экзамена в магистратуру
Поглотительная способность почв. Емкость катионного обмена почв и факторы, ее определяющие. Кислотность и щелочность почв. Буферность...
Влияние несанкционированных свалок бытовых отходов на экологическое состояние почв (на примере территории г. Ульяновска)  iconИсследовательская работа Предметная область экология ученица 11 б класса, Кургузова Елена Александровна, член ноу «Аква»
«Влияние внешних факторов на степень разложения твердых бытовых отходов. Экологическая в современном обществе»
Влияние несанкционированных свалок бытовых отходов на экологическое состояние почв (на примере территории г. Ульяновска)  iconИсследовательская работа «Исследование почв пришкольной территории и города Будённовска»
Общие исследования почв и растительности на территории моу сош №2 г. Будённовска
Влияние несанкционированных свалок бытовых отходов на экологическое состояние почв (на примере территории г. Ульяновска)  iconОценка состояния нефтезагрязненных почв территории водоохранной зоны (на примере реки Хугот Октябрьского района хмао-югры)

Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница