Geum.ru

Денисова Татьяна Викторовна

Вид материалаАвтореферат
3.1. Методика модельных экспериментов
Влияние гамма-излучения.
Влияние рентгеновского излучения
Восстановление облученной почвы.
3.2. Описание установок, использованных при постановке экспериментов
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

3.1. Методика модельных экспериментов


В работе проведено комплексное исследование влияния ЭМП ионизирующей природы (гамма-излучения и рентгеновского излучения) и неионизирующей природы: сверхвысокочастотного излучения (СВЧ-излучения), низкочастотных МП промышленной и других частот и постоянных магнитных полей на биологические свойства почв юга России (табл. 1). Для этого был поставлен ряд модельных экспериментов.

1-е Направление исследований. Изучение влияния ионизирующего излучения (рис. 1). Объектом исследования был чернозем обыкновенный карбонатный (Учхоз ДонГАУ, Ростовской обл.). Образцы почвы отобраны из пахотного горизонта (Апах, 0-20 см).

Влияние гамма-излучения. Воздушно-сухие образцы почвы (чернозем обыкновенный) подвергали воздействию гамма-излучения (острое облучение) в Лаборатории ядерной физики (ЛЯФ) НИИ Физики ЮФУ (РГУ). В качестве источника облучения использовали микротрон – электронный ускоритель с энергией до 22 МэВ и током пучка до 20 мкА ФИШ-СТ-22. Контролем служили образцы почвы, не подвергавшиеся воздействию гамма-излучения. Воздушно-сухие образцы почвы одновременно облучались тормозным излучением микротрона с максимальной энергией 20 МэВ. После набора заданной дозы облучения образец почвы убирали из пучка ускорителя. Погрешность определения дозы не превышала 10% (обусловлена вариацией тока пучка ускорителя во время облучения). Дозы воздействия: 1, 5, 10 и 20 КГр.

Влияние рентгеновского излучения. Воздушно-сухие образцы почвы (чернозем обыкновенный) подвергали острому облучению рентгеновским излучением (острое облучение) 0,04; 2,68 и 4,64 мЗв. Контролем служили образцы почвы, не подвергавшиеся воздействию рентгеновского излучения.



Рис. 1. Влияние ионизирующих излучений – схема. (Соотношение единиц: 1 Зв = 1 Гр)


Восстановление облученной почвы. Для изучения динамики изменения биологических свойств почвы и процессов восстановления после облучения были заложены модельные эксперименты на 3, 30, 90 и 180 суток. Облученные и контрольные образцы почвы помещали в стеклянные сосуды, увлажняли стерильной водой (60% от полной влагоемкости). Набивку сосудов проводили в соответствии с общепринятыми методиками проведения вегетационных опытов (Методы полевых и вегетационных опытов…, 1967; Журбицкий, 1968; Агрохимические методы исследования почв, 1975). Инкубирование осуществляли при температуре +20-22оС и оптимальной влажности почвы. Полив осуществляли по мере необходимости стерильной водой.

2-е Направление исследований. Изучение влияния сверхвысокочастотного излучения (СВЧ-излучения) (рис. 2). Объекты исследования представлены в таблице 1. Образцы почвы отобраны из горизонта 0-20 см. Воздушно-сухие образцы почвы в стеклянных сосудах, подвергали воздействию СВЧ-излучения помещением в микроволновую печь марки LG, магнетрон которой работает на частоте 2450 МГц. Изучали влияние СВЧ-излучения мощностью 800 Вт длительностью воздействия 30 секунд, 1, 10 и 60 минут и СВЧ-излучения мощностью 450 Вт длительностью воздействия 10, 20, 30, 40, 50 и 60 секунд.

3-е Направление исследований. Изучение влияния низкочастотных и постоянных магнитных полей (рис. 2). Было исследовано влияние «сильных» (>1000 мкТл) и «слабых» (<1000 мкТл) низкочастотных магнитных полей (НЧ МП) и постоянных магнитных полей (ПМП). Объекты исследования представлены в таблице 1. Образцы почвы отобраны из горизонта 0-20 см.

Воздушно-сухие образцы почвы увлажняли водой (60% от полной влагоемкости), помещали в стеклянные сосуды, затем в установку (№ 1-4), создающую МП (см. раздел 3.2). Воздействию МП также подвергали почвенную суспензию чернозема обыкновенного и суспензии чистых культур бактерий (Bacillus mycoides) и грибов (Penicillum sp.), сухие и прорастающие семена пшеницы и редиса. После окончания срока экспозиции в опытных и контрольных образцах почв исследовали различные показатели, характеризующие биологические свойства почвы. Было исследовано влияние следующих уровней МП: НЧ МП промышленной частоты (50 Гц) индукцией 5, 10, 25, 50, 100, 200, 250, 300, 500, 800, 1000, 1500, 2000, 6000 мкТл; НЧ МП (частота 90, 100 Гц) индукцией 1500 мкТл; ПМП индукцией 10, 50, 100, 200, 300, 500, 800, 6000, 15000 мкТл. Длительность воздействия составляла от 10 минут до 5 суток.

3.2. Описание установок, использованных при постановке экспериментов


В настоящей главе в диссертации приводятся принципы работы и фотографии приборов и 4-х оригинальных установок, которые были использованы при постановке экспериментов. Микротрон - электронный ускоритель с энергией до 22 МэВ и током пучка до 20 мкА ФИШ-СТ-22. Рентгеновский аппарат (12Ф9). Микроволнавая печь марки LG, магнетрон которой работает на частоте 2450 МГц. Установка № 1 (соленоид), создающая МП ПЧ. Установка № 2 (соленоид), создающая МП ПЧ и ПМП. Установка № 3, создающая МП разных частот и ПМП, работающая на основе синтезатора, разработанного В.М. Денисовым и В.В. Поповым (2005), который управляется микроконтроллером на микросхеме 16F628. Установка № 4 (соленоид), создающая МП ПЧ и ПМП.










Рис. 2. Влияние неионизирующих излучений - схема экспериментов

3.3. Методы определения биологических свойств почвы

Лабораторно-аналитические исследования выполнены лично автором или под его непосредственным руководством на кафедре экологии и природопользования ЮФУ (РГУ) с использованием общепринятых в биологии, экологии и почвоведении и методов (Галстян, 1974, 1978; Хазиев, 1990, 2005; Методы почвенной микробиологии и биохимии, 1991; Казеев и др., 2003).

Было поставлено 46 модельных экспериментов, о биологической активности почвы судили по 21 показателю. Модельные эксперименты ставили в 3-х-кратной повторности. Аналитические определения биологических свойств почвы выполняли в 3-18-кратной повторности.

Численность бактерий и микроскопических грибов учитывали методом глубинного посева почвенной суспензии на плотные питательные среды по числу колониеобразующих единиц (КОЕ). На МПА (мясо-пептонном агаре) выделяли аммонифицирующих бактерий, на КАА (крахмало-аммиачном агаре) — амилолитических бактерий. Численность спорообразующих бактерий учитывали на МПА из предварительно пастеризованной суспензии. Численность грибов учитывали на подкисленной среде Чапека. Численность азотфиксирующих бактерий рода Azotobacter учитывали методом комочков обрастания на среде Эшби. «Дыхание» почвы определяли по Карпачевскому, Киселевой (1969) и по Галстяну (1961). Скорость разложения в почве мочевины по Аристовской и Чугуновой (1989). О ферментативной активности почвы судили по активности каталазы, инвертазы, дегидрогеназы. Активность каталазы и дегидрогеназы определяли по Галстяну (1978), инвертазы – по Галстяну в модификации Хазиева (1990). Содержание общего гумуса определяли по методу И.В. Тюрина в модификации Никитина (1972). Определение группового фракционного состава гумуса определяли по Тюрину в модификации Пономаревой и Плотниковой (1968). О фитотоксичности почвы судили по изменению показателей прорастания семян и интенсивности начального роста тест-объктов (Бабьева, Зенова, 1989; Казеев и др., 2003). В качестве тест-объектов использовали озимую пшеницу и редис. Для объединения различных показателей была использована методика определения интегрального показателя биологического состояния почвы (ИПБС), разработанная на кафедре экологии и природопользования ЮФУ (РГУ) (Вальков и др., 1999; Колесников и др., 2000, 2001; Казеев и др., 2003).

3.4. Статистическая обработка результатов

Статистическая обработка данных выполнена с использованием статистического пакета Statistica 6.0 для персонального компьютера. Использовали дисперсионный и корреляционный анализы. Чувствительность показателя оценивали по степени его снижения в зависимости от дозы (уровня) ЭМП, информативность - по степени корреляции значения показателя и дозы (уровня) воздействия.