Выпускная квалификационная работа (ВКР) на тему "Экологическая оценка содержания кадмия и свинца в системе почва-растение на территории национального парка «Таганай»"

Дипломная работа (ВКР) Тюмгу (Тюменский Государственный Университет). Готовая дипломная работа на тему "Экологическая оценка содержания кадмия и свинца в системе почва-растение на территории национального парка «Таганай»"

Описание работы

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА
бакалаврская работа

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОДЕРЖАНИЯ КАДМИЯ И СВИНЦА В СИСТЕМЕ ПОЧВА-РАСТЕНИЕ НА ТЕРРИТОРИИ НАЦИОНАЛЬНОГО ПАРКА «ТАГАНАЙ»
05.03.06 Экология и природопользование Профиль «Природопользование»

Выполнили работу студенты 4 курса очной формы обучения

Руководитель
Доктор биологических наук, до

Консультант
кандидат биологических наук, доцент

Тюмень 2023

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИЗУЧЕНИЯ СВИНЦА И КАДМИЯ В ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ) 6
1.1. РОЛЬ СВИНЦА И КАДМИЯ В СИСТЕМЕ ПОЧВА-РАСТЕНИЯ- ЖИВОТНЫЕ 6
1.1.1. Основные физико химические свойства и распространение свинца в природе 6
1.1.2. Содержание свинца в почвах и почвообразующих породах 7
1.1.3. Влияние свинца на растительность 12
1.1.4. Экологическая геохимия свинца, опасные свойства, пути воздействия и последствия 13
1.2. РОЛЬ КАДМИЯ В СИСТЕМЕ ПОЧВА-РАСТЕНИЯ-ЖИВОТНЫЕ 16
1.2.1. Содержание кадмия в почвах и почвообразующих породах 16
1.2.2. Распространенность и подвижность кадмия в природе 17
1.2.3. Кадмий в почве: источники, распределение и последствия 19
1.2.4. Экологическая геохимия кадмия 22
1.2.5. Влияние кадмия на растительность 24
1.3. РОЛЬ БИОИНДИКАЦИИ В ОЦЕНКЕ СОСТОЯНИЯ ЭКОСИСТЕМ 25
1.3.1. Биоиндикация в оценке окружающей среды 25
1.3.2. Применение растений для оценки экологического состояния почв 27
1.3.3. Ботаническая характеристика пихты сибирской (Abies sibirica) 29
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ, УСЛОВИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 31
2.1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НАЦИОНАЛЬНОГО ПАРКА «ТАГАНАЙ» 31
2.1.1. Географическое положение и рельеф 31
2.1.2. Климатические условия 33
2.1.3. Растительный и животный мир 36

2.1.4. Почвенный покров 41
2.2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ 44
2.2.1. Полевые методы исследования 44
2.2.2. Лабораторные методы исследования 50
ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ СОДЕРЖАНИЯ КАДМИЯ И СВИНЦА В СИСТЕМЕ ПОЧВА-РАСТЕНИЕ 56
3.1. ВАЛОВОЕ И ПОДВИЖНЫЕ ФОРМЫ ТЯЖЁЛЫХ МЕТАЛЛОВ 56
3.1.1. Кадмий 56
3.1.2. Свинец 59
3.2. рH ПОЧВЕННОГО РАСТВОРА В ПОЧВАХ НП «ТАГАНАЙ» 60
3.3. СОДЕРЖАНИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА 61
3.4. ЗАВИСИМОСТЬ МЕЖДУ PH И ГУМУСОМ, И СОДЕРЖАНИЕМ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВАХ И РАСТЕНИЯХ 62
3.4.1. Кадмий 63
3.4.2. Свинец 66
ГЛАВА 4. ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ТЕРРИТОРИИ НП «ТАГАНАЙ» МЕТОДАМИ БИОИНДИКАЦИИ 72
4.1. ХАРАКТЕРИСТИКА РАСТИТЕЛЬНОСТИ В ТОЧКАХ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ 72
4.2. ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ ПО БИОИНДИКАЦИОННЫМ ПАРАМЕТРАМ ХВОИ ПИХЫ СИБИРСКОЙ
(Abies sibirica) 76
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 82
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 84

ВВЕДЕНИЕ


Актуальность. Богатейшие природные условия и выгодное экономико- географическое положение поставили Челябинскую область в ряд регионов, где природные ресурсы используется наиболее интенсивно.
Расположение промышленных предприятий вблизи жилых районов, пренебрежение элементарными требованиями и нормами экологического менеджмента привели к неблагоприятной экологической ситуации во многих районах региона. Единственные участки земли, где сохраняется экологический баланс — особо охраняемые природные территории (ООПТ).
Большинство промышленных выбросов непосредственно из атмосферы, растительности или окружающих предметов оседают на земле в виде газовых осадков или в виде газов. Под действие силы тяжести пыль также оседает на земле. В почве эти загрязнители не остаются без последствий, т.к. их воздействие зависит от количества, длительности и типа загрязнителей, а также свойств почв, что приводит к различным негативным последствиям. Территории с комплексным нарушением природной среды загрязнены тяжелыми металлами.
Деятельность металлургических комбинатов оказывает существенное воздействие на экосистемы парка, приводящая к их деградации. Таким образом, стоит отметить, что негативное влияние распространяется не только на почвенный покров, флору и фауну НП «Таганай», но и, непосредственно на человека [53].
Цель исследования: эколого-геохимическая оценка содержания кадмия и свинца в системе почва-растения в условиях Южного Урала (на примере Национального парка (НП) «Таганай»).
Задачи исследования:
1. Проанализировать литературу о содержании и миграции кадмия и свинца в системе почва-растение и дать физико-географическую характеристику НП «Таганай».

2. Освоить и применить методику отбора, подготовки, анализа почв и растительности Национального парка «Таганай» по запланированным трансектам.
3. Оценить валовое содержание и подвижную форму химических элементов (кадмий свинец) в почве и в растительности Национального парка
«Таганай» по участкам в зависимости от установленных функциональных зон (фоновая, буферная, импактная).
4. Выявить зависимость между свойствами почв и содержанием тяжелых металлов (кадмий и свинец).
5. Оценить экологическое состояние окружающей среды по биоиндикационным параметрам пихты сибирской (наличие повреждения и усыхания хвоинок, анализ заболеваемости деревьев).
Объект исследования: почвы и растительность Национального парка
«Таганай».
Предмет исследования: действие кадмия и свинца в системе почва – растение.
Методы исследования: в работе использовались такие методы теоретического уровня, как анализ, синтез, обобщение; статистические методы. Эмпирический уровень: геоботанические, полевые и лабораторные работы.
Вклад авторов:
Козлова А.В. – обзор литературы по растительности (пихта сибирская), изучение биоиндикационных методов в условиях промышленного комплекса Южного Урала на примере Национального парка «Таганай». Биоиндикационный анализ территории Национального парка «Таганай». Сбор проб (хвоя пихты сибирской). Лабораторные работы с собранным материалом.
Поляков А.В. и Лактюшин С.С. – обзор литературы по тяжёлым металлам (кадмий и свинец), отбор проб почвы на территории НП «Таганай», лабораторные работы с собранным материалом.
Введение, характеристика объектов, анализирование данных, заключение
— выполнены совместной работой авторов.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК


Книжные издания
1. Алексеев Ю.В. Тяжёлые металлы в почвах и растениях, 1987, с. 6-7,
35.
2. Ашихмина Т.Я., Скугорева С. Г., Огородникова С. Ю., Головко Т. К.
Фитотоксичность фосфорорганических соединений и ртути. Екатеринбург: Изд- во УрО РАН, 2008.
3. Братухин С. В. Экологический аудит национального парка
«Таганай».
4. Бузук Г.Н., Созинов О.В. Определение ресурсных показателей растений: регрессионные зависимости и проективный вес Vaccinium vitis-idaea.
5. Бурков Н.А., Прикладная экология: учеб. пособие для специалистов- экологов и студентов вузов.
6. Виноградов А.П., Т. 4. Геохимия редких и рассеянных элементов в почвах — М.: РАН — 2021. - 298 с.
7. Водяницкий Ю.Н. Изучение тяжёлых металлов в почвах. Москва, 2005, 112 с.
8. ГН 2.1.7.2041-06. Гигиенические нормативы «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве». Дата введения: с 1 апреля 2006 г. Москва.
9. ГН 2.1.7.2042-06. Гигиенические нормативы «Ориентировочно- допустимые концентрации (ОДК) химических веществ в почве». Дата введения: с 1 апреля 2006 г. Москва.
10. Глазунов В.А. Зависимость структуры биоты от климата на территории Ямало-Ненецкого автономного округа.
11. Глинка Н.Л. Общая химия: Учебное пособие для вузов – М.; Интеграл-Пресс, 2003. – 728 с.
12. Горышина Т.К. Экология растений: Учеб. Пособие. – М.: Высшая школа, 1979. – 368 с.

13. Жигальский О.А., Белан О.Р. Пространственно – временная динамика полевок в гетеро-генных местообитаниях Иремельского горного массива. Известия АН. Серия биол., 2004, № 2.
14. Зенина О.В. Общая характеристика флоры национального парка
«Таганай».
15. Иванов В.В. Экологическая геохимия элементов: книга 5. Москва, 1997. 289 с.
16. Ильин В.Б. Мониторинг тяжелых металлов применительно к крупным промышленным городам: Агрохимия, 1997, с. 81-86
17. Ильин В.Б. Тяжёлые металлы в системе почва-растение. Новосибирск: Институт почвоведения и агрохимии, 1991. - 152 с.
18. Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях. Москва, 1989. - 440 с.
19. Книжникова В.А. Роль свинца в формировании кальцийдефицитных.
20. Ковальский В.В. Андрианова Г.А. Микроэлементы в почвах СССР. Москва, 1970.
21. Комаров В.Л., Ильин М.М. Флора СССР, т.1, с. 139–140.
22. Корженевский В.В., Квитницкая А.А. Биоценология и биология видов.
23. Кошелева Н.Е. Математическое моделирование ландшафтно- геохимических процессов// География, общество, окружающая среда. Том II: Функционирование и современное состояние ландшафтов. М: Изд. дом
«Городец», 2004. - 565 с.
24. Лукина Н.В., Артемкина Н.А., Орлова М.А. Химический состав хвои Juniperus Sibirica (Cupressaceae) в экотоне лес-тундра, Хибинские горы // Экология, № 4. 2016, - 250 с.
25. Макаров Ю. И. Свинец и его влияние на окружающую среду / ФГБОУ ВО Приморская ГСХА, 2016. – 121 с.
26. Минеев В.Г. Основные научные выводы в отношении свинца. – 12с.

27. Никифорова Е. М. Определение содержания свинца в почвах г. Саратова методом рентгенофлуоресцентного анализа. – 14 с.
28. Овчаренко М.М. Содержание свинца в почвах локального агроэкологического мониторинга и его влияние на качество растениеводческой продукции. – 5 с.
29. Опекунова М.Г. Биоиндикация загрязнений: учеб. Пособие – СПб: изд-во С-Петерб. Ун-та, 2016. – 300 с.
30. Павличенко Л.М., Есполаева А.Р., Изтаева А.М. Содержание тяжелых металлов в «Мангистауской области» / Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2016. – № 2-1. –– 60 с.
31. Путилина В.С. Сорбционные процессы при загрязнении подземных вод тяжелыми металлами и радиоактивными элементами. Федер. гос. бюджет. учреждение науки Гос. публич. науч.-техн. б-ка Сиб. отд-ния Рос. акад. наук, Федер. гос. бюджет. учреждение науки Ин-т геоэкологии им. Е. М. Сергеева Рос. акад. наук. – Новосибирск : ГПНТБ СО РАН, 2012. – 110 с.
32. Рассадина Е. В. Биоиндикация и ее место в системе мониторинга окружающей среды. – 53 с.
33. СанПиН 2.1.7.1287-03. Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы. Дата введения: с15 июня 2003 г., Москва
34. Самофалова И.А. Химический состав почв и почвообразующих пород / ФГОУ ВПО «Пермская ГСХА», 2009, с. 89-91.
35. Сауков А.А. Геохимия свинца в осадках водоемов. - с. 42
36. Станцо В.В.,Черненко М.Б., Популярная библиотека химических элементов: В 2 кн. - 2-е изд., испр. и доп. - Москва : Наука, 1977.
37. Тановицкая Н.И., Кадацкий В.Б., Васильева Л.И., Головатый С.Е.. Распределение форм тяжелых металлов в естественных ландшафтах Беларуси./ Экология, 2001
38. Тарабрин В.П. Физиология устойчивости древесных растений в условиях загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами. с. 17

39. Шуберт, Р. Биоиндикация загрязнений наземных экосистем / Р. Шуберта. -М.: Мир, 1988. – 348 с.
40. Ферсман А.Е. Периодический закон Менделеева в геохимии. с.207
Электронные ресурсы
41. Дж. М. Пачина, А. Семб и Дж. Э. Ханссен, «Эмиссия и перенос микроэлементов на большие расстояния в Европе», Tellus B, том 36, № 3, 1984, стр. 163-178. – Режим доступа: https://www.scirp.org/reference/ReferencesPapers.aspx?ReferenceID=920098
42. Журавлёва В.В. Элементарный состав и оценка загрязнения почв на территории национального парка «Таганай» // Самарская Лука проблемы региональной и глобальной экологии. – Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/elementarnyy-sostav-i-otsenka-zagryazneniya-pochv- na-territorii-natsionalnogo-parka-taganay
43. Министерство экологии Челябинской области // Комплексный доклад о состоянии окружающей среды Челябинской области в 2014 году, Челябинск, 2015. – Режим доступа: https://mineco.gov74.ru/
44. Научный журнал «Известия Самарского научного центра РАН», 2013, том 15, №3(2). – Режим доступа: http://www.ssc.smr.ru/izv_2013_3.html
45. Национальный парк «Таганай»: официальный сайт. г.Златоуст. – Режим доступа: https://www.taganay.org
46. Официальный сайт г.Златоуст. - Режим доступа: http://www.zlatoust.ru/a/taganay2/taganay.html
47. Официальный сайт НП «Таганай» – Режим доступа: https://taganay.org/climate
48. Официальный сайт НП «Таганай» – Режим доступа: https://taganay.org/relief
49. Погода. – Режим доступа: https://rp5.ru/
50. Плеханова В.А. Проблема нормирования содержания кадмия в почве
// Вестник Казанского государственного энергетического университета, 2010. –

Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/problema-normirovaniya- soderzhaniya-kadmiya-v-pochve
51. Рассказова Н.С. Приоритетные экологические проблемы особо охраняемых природных территорий Челябинской области и пути их решения // Южно-Уральский национальный исследовательский университет, Челябинск, 2013. – Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/prioritetnye-ekologicheskie- problemy-osobo-ohranyaemyh-prirodnyh-territoriy-chelyabinskoy-oblasti-i-puti-ih- resheniya
52. Синдирева А.В., Бурмистрова А.С., Клименко В.В., Нуртазина В.К., Середа М.С. Распределение цинка и меди в почвах национального парка
«Таганай» (Южный Урал) // Журнал «Окружающая среда и человек: экологические исследования», 2022. – Режим доступа: http://soc-ecol.ru/zinc-and- copper-distribution-in-soils-of-taganay-national-park-southern-urals/
53. Синдирева А.В., Бурмистрова А.С., Иеронова В.В., Середа М.С. Геохимические и биоиндикационные аспекты экологического состояния национального парка «Таганай» // Журнал «Проблемы региональной экологии», 2022. – Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/geohimicheskie-i- bioindikatsionnye-aspekty-ekologicheskogo-sostoyaniya-natsionalnogo-parka- taganay