897

Попытки реконструкции климата и эволюции ландшафтов были проведены для территории Среднего Урала на примере хребта Басеги [3]. По данным РА, анализа изотопной кривой, характеристик гранулометрического состава и др. методов установлен возраст иллювиального горизонта бурозема (р. 30) на глубине 32-50 см

1440±70 л.н [3].

Индикаторами особенностей функционирования почв и ландшафтов в целом, могут быть микробиоморфы [6]. Установлено, что в почвах часто встречаются споры и пыльцевые зерна, спикулы губок, панцирей диамитовых водорослей [6]. Соответственно, почвы с таким составом на нижнем уровне в луговых полянах на высоте 630-650 м подгольцового пояса возможно являются реликтовыми долинами рек, поднявшимся в результате орогенеза горной системы [6].

Таким образом, возможно использование разнообразных данных свойств почв для характеристики почв, как индикатора изменения климата. Выделено три группы индикаторов. Для получения достоверной картины необходимо использовать индикаторы в комплексе.

Литература

1.Ковалева Н.О., Евдокимова Т.И. Характеристика органического вещества почв северного склона Киргизского хребта Тянь-Шаня // Почвоведение. 10. 1995. С. 1239-1247.

2.Ковалева Н.О. Почвы как индикатор изменений климата последних 30 тысяч лет в горных регионах средней Азии // Доклады по экологическому почвоведению. 2006. Т. 2. №2. С. 1-20.

3.Лузянина О.А. Эволюция почвенного покрова заповедника "Басеги" в голоцене : западный макросклон Среднего Урала : автореферат дис. кандидата биологических наук. Москва, 2016. 26 с.

4.Максимов Е.В. Ледниковое прошлое хребта Киргизский Ала-Тау. Ленинград: Изд-во Ленинград. ун-та, 1980. 160 с.

5.Таргульян В.О., Горячкин С.В. Память почв: Почва как память биосферно-геосферно- антропосферных взаимодействий. М: Издательство ЛКИ. 2008, 692 с.

6.Самофалова И.А. Пространственно-структурная организация почвенного покрова западного макросклона Среднего Урала : диссертация ... доктора биологических наук. Пермь, 2021. 483 с.

7.Столпникова Е.М., Ковалева Н.О. Горные архивы палеоэкологической информации на примере раннепалеолитических стоянок Карахач (малый Кавказ, Армения) и Мухкай IIA (Сев. Кавказ, Дагестан) // Пути эволюционной географии: мат-ы Всерос. науч. конф. посвящ. памяти профессора А. А. Величко, Москва, 23–25 ноября 2016 года. М.а: ФГБУН Институт географии РАН, 2016. С. 722-725.

8.Страхов Н.М. Основы теории литогенеза. Т. 1. Москва: Изд-во АН СССР 1960. 212 с.

9.Таргульян В.О., Соколов И.А. Структурный и функциональный подход к почве: почва-па- мять и почва-момент // Математическое моделирование в экологии. Москва: Наука, 1978. С. 17-33.

УДК 528.942

Л. С. Ермакова – магистр 2 курса; М. А. Кондратьева – научный руководитель, доцент,

ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ, г. Пермь, Россия

ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ ПОЧВ ПЕРМСКОГО КРАЯ К ЗАГРЯЗНЕНИЮ УГЛЕВОДОРОДАМИ

Аннотация. Выполнена оценка факторов, определяющих устойчивость почв Пермского края к загрязнению углеводородами, в том числе интенсивности разложения и механического рассеивания углеводородов в почвах. Дана интегральная оценка устойчивости почв к загрязнению углеводородами. Полученные показатели

201

отражены на трех мелкомасштабных картах. Почвы Пермского края характеризуются преимущественно средней и хорошей устойчивостью к загрязнению углеводородами.

Ключевые слова: углеводороды, устойчивость почв к загрязнению, разложение углеводородов, рассеяние углеводородов

Загрязнение окружающей среды, и почвенного покрова в частности, техногенными углеводородами стало одной из актуальных геоэкологических задач. Высокое содержание углеводородов резко ухудшает водно-физические свойства почв, что в свою очередь создает опасность загрязнения подземных и поверхностных вод, наносит ущерб сельскому и лесному хозяйству, а также и здоровью людей и животных. Регулирование допустимых концентраций загрязняющих веществ, выбор метода рекультивации загрязненных земель, организация почвенного мониторинга во многом зависят от устойчивости почв, потенциала их самоочищения.

Цель исследования – изучить и оценить устойчивость почв Пермского края к загрязнению углеводородами с помощью ГИС-технологий.

Объект исследования – почвы Пермского края, общее количество почвенных единиц составило 31.

База данных свойств почв составлена на основе данных ЕГРПР с привлечением региональных источников [3,8,11]. Все карты и атрибутивные базы данных к ним созданы с помощью программы QGIS версии 3.16 в системе координат: EPSG:32640–WGS 84 / UTM zone 40N; координатная сетка построена на основе системы координат: EPSG:4326–WGS 84.

Методические аспекты создания карт устойчивости почв к загрязнению углеводородами рассмотрены в работах [4,5]. Методика построения карт базируется на воздействии трёх групп факторов, определяющих вынос, рассеяние и возможность закрепления в ландшафтах продуктов техногенеза, сформулированном М.А. Глазовской [5].

Интенсивность разложения углеводородов включает процессы окисления и испарения легких фракций [4]. Для территориального разделения почвенного покрова по относительной скорости физико-химического окисления углеводородов и испарения легких фракций был использован окислительно-восстановительный режим (ОВР) почв [10] и среднегодовая сумма температур на поверхности почвы, превышающая +10°С. Главные условия, определяющие интенсивность и направленность ОВР – состояние увлажнения и аэрации почв, содержание в них органического вещества и температура, при которой протекают биохимические реакции. Ухудшение аэрации в результате повышения влажности почвы ведет к снижению окислительно-восстановительного процесса. Чем выше температура воздуха, тем выше скорость окислительных процессов, посредством которых разлагается нефть. Сумма активных температур на поверхности почвы более 10°С возрастает с 1564°С на северо-востоке до 2316°С на юго-западе Пермского края [9].

202

В качестве факторов, способствующих биодеградации углеводородов, относятся влажность почв, продолжительность вегетационного периода и продолжительность безморозного периода почвы (на высоте 2 см) в днях. Продолжительность вегетационного периода увеличивается с 142 дней на северо-востоке до 186 на юге [1], показатель увлажнения (Ку) варьирует в пределах 1,33-1,11 [6], продолжительность безморозного периода увеличивается с 82 дней на северо-востоке до 96 на юго-западе [7].

Механическое рассеяние неразложившихся углеводородов (ИМР) и продуктов их метаболизма водными потоками – важный фактор самоочищения почв. Закреплению углеводородов в основном способствует сорбционная способность почв. Иммобилизация углеводородов в почве осуществляется за счет их удерживания в почвенных порах, в объеме почвенного органического вещества и сорбционного связывания [12]. При высоком содержании органического вещества процессы сорбции усиливаются, и доступность нефтяных углеводородов для биодеградации и механического рассеяния существенно снижаются [13]. Главные факторы, обеспечивающие потенциальную способность почв к выносу углеводородов за пределы почвенного профиля – это годовое количество осадков и водный режим почв, определяющий характер промывания почвенного профиля. На территории Пермского края ИМР углеводородов повышается с запада на восток, возрастая в горной части края, где количество осадков превышает 1000 мм в год, способствуя формированию интенсивно-промывного водного режима [2].

Оценка перечисленных факторов производилась по пятибалльной шкале. Интегральный балл рассчитывался как сумма индивидуальных баллов (табл. 1).

Таблица 1

Преобразование баллов вспомогательных карт

Примечание * - отрицательные значения получились вследствие разности индивидуальных баллов, т.е сорбционной способности - рассеяние водный режим, годовое количествово осадков.

Полученные оценки факторов отражены на картах интенсивности разложения и механического рассеивания углеводородов, а также на карте устойчивости почв к загрязнению углеводородами (рис. 1, 2).

203

Рис. 2. Карта устойчивости почв к загрязнению углеводородами

Неустойчивы к загрязнению углеводородами почвы с очень низкой интенсивностью разложения и ИМР, характеризующиеся водозастойным режимом и повышенной и высокой сорбционной способностью, переменным и преимуще- ственно-восстановительным режимом. Почвы северных районов Пермского края характеризуются преимущественно средней устойчивостью к загрязнению углеводородами, к югу устойчивость возрастает до повышенной и высокой (рис. 2). Высокой

204

устойчивости способствуют: промывной режим, низкая сорбционная способность, более продолжительные безморозный и вегетационный периоды, повышенная теплообеспеченность, преимущественно-окислительный режим почв.

В целом почвы Пермского края имеют хорошую устойчивость к загрязнению углеводородами, исключением являются гидроморфные почвы, основные ареалы которых приурочены к северным районам края и долине р. Кама.

Литература

1.Агроклиматический справочник по Пермской области. - Ленинград: Гидрометеоиздат,

1959. - 132 с.

2.Атлас Пермского края/ Коллектив. авторов. Перм. гос. нац. исслед. ун-т. – Пермь: 2012.

-124 с.

3.Вологжанина Т.В. Серые лесные почвы зоны широколиственных лесов Русской равнины. Пермь: Пермская ГСХА, 2005. 454 с.

4.Геннадиев, А. Н., Пиковский Ю. И. Карты устойчивости почв к загрязнению нефтепродуктами и полициклическими ароматическими углеводородами: метод и опыт составления. Москва: МГУ, Почвоведение. – 2007. – № 1. – С. 80-92.

5.Глазовская М.А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР. М.: Высшая школа, 1988. 326 с.

6.Земельные ресурсы СССР: Природное с.-х. районирование территории областей, краев, АССР и республик / Гос. НИИ земел. Ресурсов. - Майкоп: Изд.-полигр. и книготорг. произв. объедие "Адыгея", 1990. – 261 с.

7.Зубков Е. Ф. Агроклимат Молотовской области и сроки полевых работ. Молотовское книжное издательство. Молотов, 1956 г.

8.Коротаев Н.Я. Почвы Пермской области. Пермь: Пермское книжное издательство, 1962.

280 с.

9.Научно-прикладной справочник по климату СССР. Серия 3, Многолетние данные. Гос. ком. СССР по гидрометеорологии. Выпуск 9: Пермская, Свердловская, Челябинская, Курганская области, Башкирская АССР. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1990. – 556 с.

10.Орлов Д. С., Кауричев И. С. Окислительно-восстановительные процессы и их контроль в генезисе и плодородии почв. М.: Колос, 1982. 246 с.

11.Протасова Л.А. Генетическая характеристика и диагностика дерново-бурых и дерновокарбонатных почв Пермского края: монография. Пермь: Пермская ГСХА, 2008. 157 с.

12.Barnes D.L., Chuvilin E. Migration of Petroleum in Permafrost-Affected Regions // Soil Biol. 2008. V. 16. P. 263–278.

13.Wu G., Zhu X., Ji H., Chen D. Molecular modeling of interactions between heavy crude oil and the soil organic matter coated quartz surface // Chemosphere. 2015. V. 119. P. 242–249.

УДК 631. 434

Л.С. Ермакова – магистр 2 курса; Е.С. Лобанова – научный руководитель, доцент,

ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ, г. Пермь, Россия

ПРОСТРАНСТВЕННОЕ ВАРЬИРОВАНИЕ СТРУКТУРНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОЧВ ТЕРРИТОРИИ ЗЕМЕЛЬНЫХ УЧАСТКОВ ФГБОУ ВО ПЕРМСКИЙ ГАТУ

Аннотация. Для визуальной оценки оструктуренности дерново-подзоли- стых, дерново-бурых, дерново-глеевых и дерново-карбонатных почв территории земельных участков ФГБОУ ВО Пермского ГАТУ были составлены картограммы по структурным показателям почв: коэффициенту структурности, содержанию агрономически ценных структурных и водопрочных агрегатов.

Ключевые слова: картограмма, агрономически ценный агрегат, коэффициент структурности.

205

Одним из ключевых факторов функционирования почвы является её отструктуренность. При наличии агрономически ценной структуры в ней создается благоприятное сочетание капиллярной и некапиллярной пористости [2], одновременно присутствуют в достаточном количестве вода и воздух, она богата доступными для растений питательными веществами. Агрономически ценная структура придает почве рыхлое сложение, что облегчает прорастание семян и распространение корней растений, а также уменьшает энергетические затраты на механическую обработку почвы [4].

Агрегаты размером 10-0,25 мм - самые важные, они придают почвенной структуре ее уникальный вид в виде почвенных комочков и определяют почвенное плодородие. Поэтому их называют агрономически ценными. Для оценки структуры также используется коэффициент структурности [3, 4].

Благоприятная почвенная структура и высокая агрегатная стабильность важны для повышения плодородия почвы, повышения агрономической продуктивности и снижения эродируемости.

Цель исследования – рассмотреть варьирование структурных показателей на территории земельных участков ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ с помощью ГИСтехнологий.

Задачи исследования: определить агрегатный состав почв, построить картограммы по структурным показателям с помощью программы QGIS.

Объект исследования – дерново-подзолистые, дерново-бурые, дерново-кар- бонатные и дерново-глеевые почвы территории земельных участков ФГБОУ ВО Пермского ГАТУ. Всего было изучено 13 почвенных разрезов.

Агрегатный состав почв определен по методу И. И. Саввинова [3]. С помощью программы QGIS были расставлены точки (разрезы) по исследуемой территории (создание shape-файла, тип геометрии – точка), при редактировании слоя, через атрибуты данных вводились определенные показатели: коэффициент структурности, содержание агрономически ценных агрегатов, как структурных так и водопрочных. В заключение проведена интерполяция (b-spline interpolation) и получены картограммы [1].

Рис. 1. Картограмма варьирования коэффициента структурности почв

206

При анализе полученных результатов по картограмме (рис. 1) установлено, что коэффициент структурности почв варьирует в пределах от 0,4 до 7,5. Половина обследуемой территории характеризуется преимущественно хорошим агрегатным состоянием (50,7 %), 19 % – отличным, а 30,4 % – неудовлетворительным (табл. 1).

Таблица 1

Оценка коэффициента структурности почв

Картограмма пространственного варьирования агрономически ценных структурных агрегатов (рис. 2) показала, что большая часть территории, 63,8 % площади, характеризуется удовлетворительным их содержанием в пределах 40-60 %. К неудовлетворительному их содержанию относится 20,3 % территории, к хорошему – 14,5 %, а к отличному – 1,4 % (табл. 2).

Рис. 2. Картосхема содержания структурных агрегатов 0,25-10 мм, %

Таблица 2 Оценка содержания структурных агрегатов 0,25-10 мм, %

По содержанию агрономически ценных водопрочных агрегатов наибольшая площадь территории относится к удовлетворительной оценке и составляет 64,1%

207

(рис. 3). С неудовлетворительным содержанием агрономически ценных водопрочных агрегатов 7,5 % почв территории, хорошим – 28,3 %, отличным всего лишь 0,2 % территории (табл. 3).

На картограммах структурных показателей почв исследуемой территории четко прослеживается их взаимосвязь с рельефом территории. Почвы, расположенные на склонах крутизной более 3-50, обладают в основном неудовлетворительным структурным состоянием, а на выровненных территориях или понижениях – отличным и хорошим.

Рис. 3. Картограмма содержания водопрочных агрегатов 0,25-10 мм, % Таблица 3

Оценка содержания водопрочных агрегатов 0,25-10 мм, %

Таким образом, обследованная территория характеризуется преимущественно хорошим коэффициентом структурности, но по содержанию агрономически ценных структурных и водопрочных агрегатов преобладают площади с удовлетворительной оценкой.

Литература

1.Васильев, А.А., Лобанова Е. С., Чащин А. Н. Магнитометрическая съемка почв урбанизированных территорий. Пермь : ИПЦ «ПрокростЪ», 2019. 74 с.

2.Титовская Алла Ивановна Изменение структурного состояния почвы в зависимости от систем обработки // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. 2014. №7.

URL: https://cyberleninka.ru/article/n/izmenenie-strukturnogo-sostoyaniya-pochvy-v-zavisimosti-ot- sistem-obrabotki (дата обращения: 18.02.2022).

3.Шеин Е.В. Курс физики почв. М.: Изд-во МГУ. 2005. 432 с.

4.Шеин Е.В., Гончаров В.М. Агрофизика. - Ростов-на-Дону: Феникс, 2006. 400 с.

208

УДК 543.554:635.071

П.А. Жикина, А.С. Кудрявцев – студенты; И.Д. Якимова – научный руководитель, доцент, ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ, г. Пермь, Россия

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НИТРАТОВ В ОВОЩНЫХ КУЛЬТУРАХ

Аннотация. В статье представлены результаты исследования содержания нитратов в овощах потенциометрическим методом с применением ионселективного электрода и использованием алюмокалиевых квасцов в качестве фонового электролита при построении калибровочного графика.

Ключевые слова: нитраты, овощные культуры, потенциометрия, электроды, предельно-допустимые концентрации.

Целью данного исследования было изучение литературы о воздействии нитратов на организм человека, определение методом прямой потенциометрии концентрации нитратов в овощах и сравнение результатов с предельно-допусти- мыми концентрациями (ПДК).

Известно, что некачественные продукты питания могут нанести непоправимый вред здоровью человека, поэтому важно при выращивании овощей и фруктов соблюдать нормы внесения удобрений в почву. Например, превышение нормы нитратов в продуктах может негативно отразиться на работе сердечно-сосудистой и пищеварительной систем, может привести к снижению мышечной активности, сонливости и головным болям [4].

Нитраты образуются в растениях в процессе роста, а также после применения азотистых удобрений. Для организма сами нитраты не так опасны, как их метаболиты – нитриты, опасность нитритов в том, что они блокируют насыщение клеток кислородом, в результате связывается гемоглобин, возрастает содержание холестерина и молочной кислоты. Нитраты попадают в организм человека через различные пути, например через питьевую воду, продукты питания, лекарственные препараты и в процессе обмена веществ в самом организме человека. Согласно заключению Всемирной организации здравоохранения, безопасным считается количество 5 мг нитратов на 1 кг человеческого тела, так для взрослого человека токсичной дозой становится 600 мг, а для отравления грудного ребенка будет достаточно 10 мг [6].

Следует помнить, что нитраты распределены в разных частях растения неравномерно, так у свеклы до 65% нитратов находится в верхней части, у капусты – в кочерыжке, у картофеля под кожурой, у моркови до 90 % – в сердцевине [5].

Известны различные методики потенциометрического определения нитратов в овощах, так, например ГОСТ 34570-2019 «Фрукты, овощи и продукты их переработки. Потенциометрический метод определения нитратов» предусматривает измерение концентрации нитратов методом стандартной добавки (метод Грана) [1]. В некоторых методиках определения нитратов калибровочный график строят по растворам нитрата калия в диапазоне концентрации 10-1 – 1-4 М [1], а в других предлагают использовать также фоновые электролиты, например – сульфата натрия [2] или алюмокалиевых квасцов [7] для создания постоянной ионной силы раствора.

209

Экспериментальные исследования

Объектами исследования являются овощи, реализующиеся торговыми сетями магазинов «Пятерочка» и «Магнит», закупка была проведена в феврале

2022 г.

Для определения нитратов используют мембранный NO3- - селективный электрод в паре с хлоридсеребрянным электродом сравнения. Измерения проводят на приборе «Анион-4100». Экстракцию нитратов из растительного сырья производят 1%-ным раствором алюмокалиевых квасцов. Предварительно строят калибровочный график в координатах рNO3 – Е (мВ), для этого методом последовательного разбавления исходного 0,1М раствора КNO3 в мерных колбах ёмкостью 50 мл готовят серию стандартных растворов нитрата калия с постоянной ионной силой растворов, в качестве фонового электролита используют 1% раствор алюмокалиевых квасцов. Затем измеряют потенциал на приборе и строят калибровочный график в соответствии с таблицей (1).

Для определения содержания нитратов отбирают пробу 5 г, заливают 50 мл 1%-ного раствора алюмокалиевых квасцов, перемешивают 15 минут на магнитной мешалке и затем измеряют потенциал на приборе.

где m - масса навески (5 г); V – объём раствора (50 мл); М – молярная масса нитратиона, г-моль (62 г/моль).

Результаты исследований по исследованию содержания нитратов в исследуемых объектах приведены в таблице (2).