DisCollection.ru

Авторефераты и темы диссертаций

Поступления 10.05.2011

Материалы

загрузка...

Влияние электромагнитных полей на биологические свойства почв

Денисова Татьяна Викторовна, 10.05.2011

 

Почвы разного генезиса и свойств, обладающие различным уровнем биологической активности, проявляют разную устойчивость к неионизирующим электромагнитным полям. По устойчивости к низкочастотному магнитному полю почвы юга России образуют следующую последовательность: бурая лесная почва > чернозем обыкновенный > рендзина типичная > серопески; по устойчивости к СВЧ-излучению: серопески > чернозем обыкновенный > каштановая почва >бурая лесная почва.

Бoльшая чувствительность и информативность к электромагнитным воздействиям характерна для микрофлоры, обычно грибов. Показатели ферментативной активности являются более устойчивыми и менее информативными.

Научная новизна. Впервые по единой методике проведено комплексное исследование влияния электромагнитных полей различной природы (ионизирующей: гамма-излучение и рентгеновское излучение и неионизирующей: сверхвысокочастотные излучения, низкочастотные излучения, постоянные магнитные поля) на биологические свойства почв юга России. Изучена динамика восстановления биологических свойств чернозема обыкновенного после воздействия гамма-излучения. Для оценки отклика почвы на электромагнитное воздействие был использован единый набор биологических показателей, а также проведена интегральная оценка с использованием интегрального показателя биологического состояния (ИПБС) почвы. Исследовано влияние ЭМП на широкий диапазон различающихся по свойствам, генезису и сельскохозяйственному использованию почв: черноземы, каштановые, бурые лесные, серые лесные, горно-луговые, дерново-карбонатные почвы, серопески. Установлены наиболее информативные показатели биологической активности почвы для использования в целях биомониторинга и биодиагностики почв, подвергнутых электромагнитному воздействию. Составлены ряды устойчивости почв к СВЧ-излучению и низкочастотному магнитному полю. Предложены подходы к экологическому нормированию электромагнитного воздействия на почву.

Практическая значимость. Теоретические положения, подходы и разработки, представленные в работе, могут быть использованы и уже используются научными и природоохранными организациями при проведении мониторинга и диагностики биологического состояния почв под влиянием электромагнитных полей. Полученные результаты используются в учебном процессе при чтении курсов лекций: «Экология», «Радиоэкология», «Почвоведение», «Природопользование», «Охрана окружающей среды», «Экологическая экспертиза», «Мониторинг и биоиндикация» в Южном федеральном университете.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены более чем на 30 научных конференциях, симпозиумах, съездах и конгрессах, основные из которых: Международная научная конференция «Экология и биология почв Юга России» (Ростов-на-Дону, 2003, 2004, 2005, 2006, 2007); I, II Международная научная конференция «Современные проблемы загрязнения почв» (Москва, 2004, 2007); IV, V Съезды Общества почвоведов им В.В. Докучаева (Новосибирск, 2004; Ростов-на-Дону, 2008); Научная конференция «Экологические проблемы. Взгляд в будущее» (Абрау-Дюрсо, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010); III Международная научно-практическая конференции «Медицинские и экологические эффекты ионизирующего излучения» (Томск, 2005); 13, 14, 15 International Symposium «Environmental Pollution and its Impact on Life in the Mediterranean Region» (Салоники, Греция, 2005; Севилья, Испания, 2007; Бари, Италия, 2009); Всероссийская конференция «Экспериментальная информация в почвоведении» (Москва, 2005); The World Congress of Soil Science (Филадельфия, США, 2006); IV Международный симпозиум «Степи северной Евразии» (Оренбург, 2006); Всероссийская научная конференция «Черноземы России: экологическое состояние и современные почвенные процессы» (Воронеж, 2006); Международная научная конференция «Пространственно-временная организация почвенного покрова: теоретические и прикладные аспекты» (Санкт-Петербург, 2007); III Международная научно-практическая конференция «Эволюция и деградация почвенного покрова» (Ставрополь, 2007); Eurosoil Symposium (Вена, Австрия, 2008); V, VI Съезды по радиационным исследованиям (радиобиология, радиоэкология, радиационная безопасность) (Москва, 2006, 2010).

Конкурсная поддержка работы. Автор как руководитель и ответственный исполнитель участвовал в работе по грантам и конкурсным проектам по тематике исследований, поддержанных РФФИ (№ 06-05-64722а, 07-04-00690а, 07-04-10132к, 07-05-10101к, 08-04-10080к), ФЦП «Развитие сети федеральных университетов» (№ К-08-Т-25, К-08-У-2, К-08-Т-19), ФПЦ «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг. (№ П1298, П2383), «Ведущие научные школы» (НШ-5316.2010.4).

Личный вклад автора. Основу диссертации составляют данные, полученные автором в 2002-2011 гг. Автор принимал личное участие на всех этапах работы, а именно: формулировка проблемы, постановка целей и задач, планирование экспедиционных и полевых исследований, модельных экспериментов и аналитических работ. По результатам исследований автором или научным коллективом с участием автора опубликованы научные работы, где проанализированы и определены основные результаты диссертации.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 117 научных работ, среди которых 11 статей в изданиях из перечня ВАК, 4 монографии, 4 статьи на английском языке, 4 главы в коллективных монографиях. Общий объем публикаций составляет 81 п.л.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 367 страницах печатного текста, состоит из введения, 8 глав, выводов, списка литературы и приложения; содержит 32 таблицы, 55 рисунков, 6 фотографий. Приложение включает 45 таблиц. Список литературы включает 637 источников, из них 157 на иностранных языках.

Автор выражает глубокую признательность за помощь в работе своему научному консультанту д.г.н., профессору К.Ш. Казееву, а также коллегам: к.б.н., доценту Р.В. Кузнецову, зав. Лабораторией ядерной физики НИИ Физики РГУ д.ф.-м.н., чл.-корр. РИА М.Г. Давыдову, д.б.н., профессору Г.Г. Корниенко, В.М. Денисову, всем преподавателям и сотрудникам кафедры экологии и природопользования Южного федерального университета.

Особую благодарность за научные консультации, ценные рекомендации и неоценимую моральную поддержку автор выражает д.б.н., профессору В.Ф. Валькову и д.с.-х.н., профессору, зав. кафедрой экологии и природопользования С.И. Колесникову.

содержание работы

ГЛАВА 1. Экологические последствия влияния электромагнитных полей ионизирующей и неионизирующей природы на биологические объекты и почву

В 7-ми подглавах представлен обзор отечественной и зарубежной литературы по проблеме. Дана характеристика ионизирующих излучений (ИИ) и ЭМП неионизирующей природы как факторов окружающей среды. Представлен обзор механизмов действия ИИ и ЭМП неионизирующей природы. Проведен анализ литературных данных, касающихся влияния ЭМП на различные биологические объекты, особое внимание уделено влиянию излучений на свойства почв. Охарактеризованы магнитные свойства почв.

ГЛАВА 2. Объекты исследований

Широкий спектр физико-географических условий юга России обусловливает сложность и оригинальность почвенного покрова. Биоклиматический потенциал варьирует от влажных субтропиков Черноморского побережья до полупустынь Прикаспия, от просторов Русской равнины и степей Предкавказья до горных лесов и альпийских лугов Кавказа. Все это предопределяет разнообразие и огромное богатство почв и земельного фонда региона (Вальков и др., 2008).

В 6-ти подглавах дана характеристика почв, использованных в качестве основных объектов исследования: черноземы, каштановые почвы, бурые лесные почвы, серые лесные почвы, горно-луговые почвы, дерново-карбонатные почвы (рендзины) и серопески.

Эти почвы занимают основную территорию юга России и подробно описаны (Вальков, 1977; Безуглова, 1994; Вальков и др., 1996; 2002, 2007, 2008; Казеев и др., 2004, 2007; Безуглова, Хырхырова, 2008). Они существенно различаются между собой по содержанию гумуса, реакции среды (pH), содержанию карбонатов, гранулометрическому составу, поглотительной способности, биологической активности и другим свойствам, определяющим устойчивость почвы к антропогенному воздействию.

Изменение биологических свойств почв юга России под влиянием различных антропогенных факторов описано в ряде монографий: влияние тяжелых металлов (Колесников и др., 2000, 2001, 2006, 2007, 2008; Попович, Колесников, 2006; Минкина и др., 2009); влияние переувлажнения (Минкин и др., 1981; Назаренко, 2002; Казеев и др., 2006), влияние сельскохозяйственного использования, внесения сверхвысоких доз удобрений (Казеев и др., 2004, 2007), влияние нефтезагрязнения (Колесников и др., 2007), влияние ЭМП неионизирующей природы (Казеев и др., 2004, 2007), влияние ионизирующего излучения (Денисова, Казеев, 2007).

Таблица 1

Характеристика мест отбора почв, использованных в качестве объектов исследования

Название

почвы Площадь на юге России, тыс. га* Место отбора Угодье pH Содержание гумуса, %

Зональные почвы

Чернозем обыкно-

венный (северо-приазовский) 9026,6 Ростовская обл., Октябрьский р-он, учхоз «Донской» ДонГАУ пашня 7,8 4,2

Чернозем обыкно-

венный (северо-приазовский)

г. Ростов-на-Дону, Ботанический сад ЮФУ пашня 7,7 4,9

Чернозем обыкно-

венный (предкавказзский)

ст. Кущевская,

Краснодарский край пашня 7,7 5,2

Чернозем выщело-

ченный 793,9 Республика Адыгея,

окрестности с. Белое пашня 6,3 5,7

Каштановая почва 1145,8 Ростовская обл.,

Зимовниковский р-он пашня 8,2 1,6

Бурая лесная почва 1748,5 Республика Адыгея,

п. Гузерипль пашня 5,3 2,2