 |
Глава 3. Комплексное обследование ферментативной активности почвы как инструмент мониторинга эколого-функционального состояния почвы
|
|
|
|
Общие представления о мониторинге окружающей среды (ОС)
Мониторинг окружающей среды – организованная сеть наблюдений для сбора данных о состоянии окружающей среды. Одна из главных его задач – накопление и обработка результатов информации о состоянии окружающей среды.
Контролируемые объекты и компоненты. В сферу экологического контроля входят следующие контролируемые объекты:
1) воды – пресные, поверхностные, морские, подземные, атмосферные осадки, талые, сточные;
2) воздух – атмосферный, природных заповедников (фон), городов и промышленных зон, рабочей зоны;
3) почвы;
4) донные отложения;
5) растения, пища и корма, животные ткани.
Наиболее сложным и трудоемким является почвенно-химический или почвенно-экологический мониторинг.[24]
Принципы почвенно-экологического мониторинга
Оценку эколого-функционального состояния почв можно рассматривать как часть почвенно-экологического мониторинга. В основе почвенного мониторинга должны лежать следующие основные принципы:
1) разработка методов контроля наиболее уязвимых свойств почв, изменение которых может вызвать потерю плодородия, ухудшение качества растительной и животной продукции, деградацию почвенного покрова;
2) постоянный контроль важнейших показателей почвенного плодородия;
3) ранняя диагностика негативных изменений почвенных свойств;
4) разработка методов контроля сезонной динамики почвенных процессов, изменением свойств почв при длительных антропогенных нагрузках.
Среди наиболее уязвимых свойств почв и особо опасных процессов, которые проявляются во всех почвах любых природных зон, - потеря гумуса и изменение его качественного состава, увеличение кислотности или щелочности, изменения состава обменных катионов, загрязнение почв пестицидами, детергентами и другими органическими соединениями, угнетение почвенной биоты.
|
|
|
Невозможно организовать в целях экологического мониторинга эффективные наблюдения, не учитывая взаимосвязь и постоянное взаимодействие природных компонентов, изменение структурно-функциональных характеристик их отдельных звеньев при поступлении ксенобиотиков, которые вызывают изменение других звеньев, функционально с ними связанных. Поэтому выбор чувствительных к антропогенному воздействию показателей состояния экосистемы может меняться в зависимости от задач исследования. Однако, на любом уровне – микроскопическом, локальном или глобальном в ходе почвенно-экологического мониторинга особого внимания заслуживают методы исследования процессов образования и перераспределения в почвах химических веществ.[24]
Исследование ферментативной активности почвы
Как уже говорилось выше, при проведении мониторинга и диагностики состояния почв, в первую очередь, следует определять биохимические показатели: рекомендуются показатели изменения ферментативной активности. Определение ферментативной активности основано на учете количества переработанного в процессе реакции субстрата или образующегося продукта реакции в оптимальных условиях температуры, рН среды, концентрации субстратов, величины навески почвы, времени инкубации. Для количественного определения конечных продуктов реакции применяются различные химические, фотометрические, колометрические, и другие методы. Для качественных измерений наличия ферментов в почве широко используются хроматографические методы.
Сущность методов определения активности ферментов почвы заключается в следующем: навеску почвы насыщают антисептиком, добавляют буферный раствор с рН, оптимальным для данного фермента, и определенное количество субстрата. Реакционную смесь в основном при температуре 30 - 370С выдерживают в термостате в течение определенного времени при периодическом перемешивании и после этого проводят количественный учёт или качественную идентификацию продуктов реакции. Активность фермента выражают в количествах переработанного субстрата или образующегося продукта реакции в течение определенного промежутка времени и рассчитывают на единицу веса почвы или гумуса. Такие условия позволяют определить максимальную потенциальную ферментативную активность почвы. [25]
|
|
|
Таким образом, определив активность некоторого комплекса ферментов (табл.5) можно судить об эколого-функциональном состоянии почвы, а исследовав период восстановления ферментативной активности можно судить о последствиях воздействия загрязняющих веществ на почву (табл.6). Подробно методы определения ферментативной активности будут описаны ниже.
Таблица 5
Шкала сравнительной оценки ферментативной активности почвы[26]
| Активность | Каталаза, см3 О2 на г за 1 мин | Дегидрогеназа, мг ТФФ на 10 г за 24 ч | Фосфатаза, мг Р2О5 на 10 г за 24 ч | Уреаза, мг NН3 на 10 г за 24 ч | Протеаза, мг альбумина на 10 г за 24 ч | Инвертаза, мг глюкозы на 1 г за 24 ч |
| Очень слабая | <1 | 0-3 | >0,5 | >3 | 0-0,5 | >5 |
| Слабая | 1-3 | 3-7 | 0,5-1,5 | 3-10 | 0,5-1,0 | 5-15 |
| Средняя | 3-10 | 7-15 | 1,5-5,0 | 10-30 | 1-2 | 15-50 |
| Высокая | 10-30 | 15-22 | 5-15 | 30-100 | 2-3 | 50-150 |
| Очень высокая | >30 | >22 | >15 | >100 | >3 | >150 |
Таблица 6
Оценка воздействия загрязняющих веществ на почву[26]
| Период восстановления ферментативной активности, дни | Оценка последствий | |
| Лабораторные условия | Полевые условия | |
| Не оказывает влияния | ||
| 15 – 30 | 30 – 60 | Незначительное влияние, но возможны отрицательные последствия |
| >30 | >60 | Существенное влияние, возможны серьезные экологические последствия |
Глава 4. Материалы и методы
|
|
|
