Распространенность соединений азота в системе почва – подземные воды в условиях агроландшафтов (на примере Томского района)
Цель работы – изучение поведения соединений азота в системе почва – подземные воды в пределах сельскохозяйственных ландшафтов. Описаны физико-географические, геологические и гидрогеологические условия района исследований, изучен химический, микробиологический составы подземных вод и почв, также изучен изотопный состав нитратов, растворенных в подземных водах. Полученные данные использованы для описания миграции соединений азота в системе почва–подземные воды.
Азот является одним из наиболее распространенных элементов всех
земных оболочек. От соединений азота во многом зависит продуктивность
ландшафтов их экологическое состояние. Широкое использование
соединений азота в сельском хозяйстве и их поступление в подземные воды
часто приводит к проблеме загрязнения подземных и поверхностных вод.
Поскольку элементы геохимического цикла азота являются важными
показателями при выявлении антропогенного воздействия на экосистемы,
они активно изучаются учеными из разных областей науки. Опубликовано
довольно большое количество работ, посвященных обогащению
соединениями азота подземных вод и почв, их преобразованию под влиянием
жизнедеятельности микроорганизмов, выявлению источников азотного
загрязнения, накоплен большой объем информации об изотопном составе
соединений азота в различных веществах.
Актуальность работы. Систему почва–подземные воды необходимо
рассматривать как единое целое, поскольку формирование химического
состава подземных вод начинается еще в почвенном горизонте. То есть,
внесение удобрений в почву и хранение отходов животноводства на
поверхности земли может негативно влиять на состав подземных вод,
особенно грунтовых. При этом подземные воды неглубокого залегания часто
являются основным источником питьевой воды в сельской местности. Кроме
того, в сельской местности не везде есть централизованная система
канализации, а значит, бытовые стоки также могут попадать в подземные
воды, обогащая их соединениями азота. Исследуемая территория не является
исключением в этом отношении. Несмотря на наличие Томского водозабора,
значительная часть населения Томского района Томской области использует
децентрализованные источники водоснабжения без предварительной
водоподготовки. Изучение системы почва–подземные воды, знание
механизмов трансформации и особенностей миграции соединений азота
Содержание
Введение……………………………………………………………………………………………………………………………. 11
1 Обзор литературы по тематике исследования …………………………………………………………………….. 14
2 Природные условия исследуемого района ………………………………………………………………………….. 18
2.1 Административное положение исследуемого района …………………………………………………….. 18
2.2 Климат ……………………………………………………………………………………………………………………… 19
2.3 Геоморфология ………………………………………………………………………………………………………….. 20
2.4 Гидрология ……………………………………………………………………………………………………………….. 23
2.5 Почвенный и растительный покровы …………………………………………………………………………… 24
2.6 Геологическое строение ……………………………………………………………………………………………… 26
2.7 Гидрогеологические условия ………………………………………………………………………………………. 29
3 Методика получения и обработки геохимической информации ……………………………………………. 34
3.1 Полевые методы ………………………………………………………………………………………………………… 34
3.2 Методики химического анализа подземных вод и изотопного анализа растворенных
компонентов …………………………………………………………………………………………………………………… 36
3.3 Методика химического анализа почв …………………………………………………………………………… 38
3.4 Методика микробиологического анализа проб воды ……………………………………………………… 41
3.5 Методика микробиологического анализа проб почвы ……………………………………………………. 42
3.6 Камеральная обработка данных…………………………………………………………………………………… 43
4 Химический состав подземных вод и почв района исследований …………………………………………. 46
4.1 Химический состав подземных вод района исследований ……………………………………………… 46
4.2. Химический состав почв района исследований ……………………………………………………………. 54
5 Микробиологический состав подземных вод и почв района исследований ……………………………. 57
5.1 Микробиологический состав подземных вод района исследований ………………………………… 57
6 Изотопный состав нитратов, растворенных в подземных водах ……………………………………………. 63
7 Модель миграции соединений азота в системе почва–подземные воды ………………………………… 67
8 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение ………………………………. 74
9 Социальная ответственность …………………………………………………………………………………………….107
Заключение ……………………………………………………………………………………………………………………….121
Список публикаций автора ………………………………………………………………………………………………….122
Список литературы …………………………………………………………………………………………………………….123
Приложение А ……………………………………………………………………………………………………………………132
Приложение Б ……………………………………………………………………………………………………………………144
Приложение В ……………………………………………………………………………………………………………………145
Приложение Г ……………………………………………………………………………………………………………………146
Приложение Д ……………………………………………………………………………………………………………………147
Графический материал
Лист 1
Введение
В ходе исследования были рассмотрены физико-географические
условия Томского района, изучены особенности химического и
микробиологического составов подземных вод и почв, а также создана
описательная модель миграции соединений азота.
Согласно полученным данным исследований подземные воды
Томского района являются в основном умеренно пресными. По кислотно-
щелочным свойствам подземные воды преимущественно являются
нейтральными. По химическому типу в большей степени относятся к
гидрокарбонатным кальциевым. Что касается соединений азота, то
превышения концентраций относительно фоновых выявлены только для
нитрат-иона (до 14 мг/л). Превышений относительно ПДК выявлено не было.
Анализ исследуемых почв показал, что реакция среды в основном
нейтральная, либо слабокислая. Прослеживается снижение концентрации
азота общего, аммонийного азота и нитратов к осени.
Анализ химического состава проб подземных вод и почв показал, что
процессы гумификации и минерализации органических веществ идут на
протяжении всего сельскохозяйственного сезона, продолжаясь и в осенний
период. Микробиологический состав почв и химический состав подземных
вод, в частности высокая активность азотфиксирующих микроорганизмов и
относительно низкие концентрации соединений азота, указывают на то, что,
несмотря на ведение сельскохозяйственной деятельности, природные
процессы обогащение почвы соединениями азота играют большую роль.
Согласно анализу химического состава почв и подземных вод, а также
изотопного состава растворенного в воде нитрат-иона в качестве основного
антропогенного фактора выступает не столько сельскохозяйственная
деятельность, сколько сопутствующее ей поступление бытовых сточных вод
частных садовых хозяйств. Ведущим процессом, который оказывает влияние
на баланс форм азота в подземных водах, является нитрификация.
Список публикаций автора
1) Зиновик К.В., Кицула А.М. Химический состав подземных вод в
районе расположения предприятий агропромышленного комплекса (Томский
район) // Проблемы геологии и освоения недр: труды XXII Международного
симпозиума имени академика М. А. Усова студентов и молодых ученых,
посвященного 155-летию со дня рождения академика В.А. Обручева, 135-
летию со дня рождения академика М.А. Усова, основателей Сибирской
горно-геологической школы, и 110-летию первого выпуска горных
инженеров в Сибири, Томск, 2-7 апреля 2018 г. : в 2 т. – Томск : Изд-во ТПУ,
2018. – Т. 1. – [С. 570-572].
2) Зиновик К.В., Поведение соединений азота в почвах
сельскохозяйственного назначения Томского района// Проблемы геологии и
освоения недр: труды XXIII Международного симпозиума имени академика
М. А. Усова студентов и молодых ученых, посвященном 120-летию со дня
рождения академика К.И. Сатпаева, 120-летию со дня рождения профессора
К. В. Радугина, Томск, 8-12 апреля 2019 г. [Принята к печати].
3) Зиновик К.В., Хващевская А.А., Солдатова Е.А. Химический состав
подземных вод нецентрализованных источников водоснабжения Томского
района Томской области// Вопросы естествознания. –Иркутск : Изд-во
Иркутский государственный университет путей сообщения – 2018. – С. 97-
102.
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.7 (46 отзывов)
4.6 (30 отзывов)
4.6 (92 отзыва)
5 (174 отзыва)
4.9 (37 отзывов)
5 (14 отзывов)
4.5 (330 отзывов)
5 (158 отзывов)
4.8 (9 отзывов)
