Актуальность темы
Техногенная миграция и аккумуляция макрои микроэлементов изменяет естественные биогеохимические характеристики экосистем и может приводить к деградации почвенного и растительного покрова на достаточно обширных территориях, что особенно остро проявляется в урбоэкосистемах. В этой связи особое значение приобретает количественная оценка эколого-биогеохимической трансформации урбосреды, результаты которой необходимы для научно-обоснованной организации экологического мониторинга и разработки адекватных мер по снижению загрязнения ее природных компонентов конкретными поллютантами (Кабата-Пендиас, Пендиас, 1989; Битюцкий, 2005), в том числе тяжелыми металлами и соединениями азота.
В ближайших к промышленным предприятиям зонах, возле транспортных магистралей содержание тяжелых металлов часто значительно превышает ПДК, изменяются их нормальные соотношения, что может стать причиной деградации растительного покрова, усиленной эрозии и дефляции почв (Горышина, 1991, Горохов, 2005). Несмотря на активное изучение этих эколого-биогеохимических проблем, закономерности накопления и распределения тяжелых металлов в почвах и растениях конкретных городов достаточно индивидуальны и не раскрыты в должной мере (Безносов и др., 2005; Кулагин, Шагиева, 2005).
Еще одной эколого-биогеохимической проблемой селитебных зон является распространение азота и его соединений в соотношениях, не свойственных естественным природным условиям. Роль азота для процессов жизнедеятельности общеизвестна, но в настоящее время в его биогеохимии наметились опасные для человека тенденции. Химизация сельского хозяйства, быстрое развитие индустрии, транспорта, животноводства, птицеводства, рыбного хозяйства, увеличение доли зернобобовых в посевах значительно увеличили поступление азота в воздух, воды и почвы. Возникла угроза локального и регионального повышения концентрации соединений азота до токсичных для человека уровней (Ковда, 1985).
Недостаточная изученность данных эколого-биогеохимических проблем для крупных промышленных городов Самарской области определяет актуальность настоящего исследования.
Цель исследования — сравнительный анализ эколого-биогеохимических особенностей промышленных и рекреационных (парковых) зон г. Самары.
Задачи исследования:
1) провести сравнительный анализ уровней накопления, пространственной и временной динамики содержания тяжелых металлов, нитратных и нитритных форм азота в почвах промышленных и рекреационных зон г. Самары;
2) осуществить оценку микробиологической активности почв разных функциональных зон города на основе изучения бактерий рода азотобактер (АгоШЪааег Веиеппск, 1901);
3) выявить особенности фитоаккумуляции тяжелых металлов в промышленных и рекреационных зонах г. Самары.
Научная новизна работы. Получены некоторые новые данные о накоплении и динамике содержания тяжелых металлов в почвах и растениях промышленных и рекреационных зон г. Самары. Впервые для Самарской области исследована динамика накопления соединений азота в городских почвах и осуществлена оценка их микробиологической активности в отношении бактерий рода азотобактер в зависимости от функциональной принадлежности городских территорий. Проанализированы возможные связи круговорота тяжелых металлов и азота в городских почвах.
Теоретическое значение. Материалы, изложенные в диссертации, дополняют эколого-биогеохимические аспекты урбоэкологии, вносят определенный вклад в экологическую геохимию и биогеохимию, а также в экологию микроорганизмов. Они расширяют представления об эколого-биогеохимических свойствах городских почв и растений, об особенностях круговорота соединений азота и активности почвенной микробиоты в урбосреде.
Практическое значение. Экспериментальный материал и выводы диссертации могут быть использованы для экологического мониторинга разных функциональных зон города, для разработки программ эколого-биогеохимической реабилитации городских территорий, для экологического обоснования размещения новых промышленных и рекреационных зон г. Самары, а также в учебном процессе в ВУЗах Самарской области.
Связь диссертации с плановыми исследованиями. Диссертационные исследования связаны с планом основных научно-исследовательских работ Самарской государственной областной академии (Наяновой) по теме «Биоэкологические основы устойчивости древесных растений в городских насаждениях». Они также связаны с планом основных научно-исследовательских работ Самарского государственного университета по теме «Проблемы охраны экосистем и биомониторинг в условиях лесостепной и степной зоны» по приоритетному направлению фундаментальных исследований в области биологических наук «Биология популяций, биоценозы, биоразнообразие», включенной в планы работы РАН по программе «Проблемы экологии биологических систем» Головного совета «Охрана окружающей среды» Министерства образования и науки РФ по программе «Фундаментальные проблемы окружающей среды и экологии человека».
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на 9 научных конференциях: на Молодежной научной конференции Самарского муниципального университета Наяновой «Наука. Творчество» (Самара, 2005), III Международной научно-практической конференции «Урбоэкосистемы: проблемы и перспективы развития» (Ишим, 2008), II Молодежной научной конференции «Актуальные проблемы экологии Волжского бассейна» (Тольятти, 2009), Международной конференции «Экологические проблемы промышленных городов» (Саратов, 2009), V.
Международной научной конференции «Наука, Творчество» (Самара, 2009), Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы региональной экологии в условиях устойчивого развития» (Киров, 2009), IV Международной научно-практической конференции «Тяжелые металлы и радионуклиды в окружающей среде» (Семипалатинск, 2010), Всероссийской заочной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы изучения естественных и антропогенных экосистем Урала и прилегающих регионов» (Стерлитамак, 2010), III Молодежной научной конференции «Актуальные проблемы экологии Волжского бассейна» (Тольятти, 2011).
Декларация личного участия автора. Автор лично осуществил всю программу полевых и лабораторных исследований, обработал и проанализировал полученные результаты. Текст диссертационной работы был написан по плану, согласованному с научным руководителем. Доля участия автора в совместных публикациях пропорциональна числу соавторов.
Публикации. Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 12 печатных работах, из них 3 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ при защите кандидатских диссертаций.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, списка использованных источников, приложений. Диссертация изложена на 170 страницах машинописного текста, включает 8 таблиц, 41 рисунок, 48 приложений. В библиографическом списке представлено 251 наименование, в том числе 37 — на иностранных языках.
