Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Выбор тестовых участков при контроле состояния загрязненных почв

Принципы выбора точек пробоотбора на фоновой и загрязненной территории различаются. На фоновой территории местоположение тестовых участков о пределяют в зависимости от ландшафтных особенностей района, для этого проводится рекогносцировочное обследование территории. Обследование должно выявить тип почвообразующих пород, рельеф, тип растительности и почвообразования. Количество и расположение тестовых участков зависит от ландшафтно-геохимических и почвенных особенностей территории. Характер миграции элементов определяется родом геохимического ландшафта. Наиболее распространенными являются следующие три рода:

- плоские равнины с замедленным водообменом, слабым эрозионным расчленением или без него (приморские низменности, аллювиальные равнины, вулканические и другие плато) – нет выраженных зон аккумуляции, местоположение участка зависит только от свойств почвы;

- чередование плоских поверхностей со склонами, поверхностный и подземный сток более энергичен (эрозионные возвышенности, расчлененные плато) – тестовые участки располагаются и в аккумулятивном, и в элювиальном ландшафте;

- склоновые участки, плоских поверхностей почти нет, характеризуются энергичным водообменом (горный и сильно холмистый рельеф) – тестовые участки располагаются и в аккумулятивном, и в элювиальном ландшафте.

Таким образом, тестовые участки для ландшафтов 2 и 3-го рода должны располагаться и в аккумулятивном, и в элювиальном ландшафтах. Контрольный тестовый участок приурочен к элювиальному ландшафту. Содержание поллютантов в почвах аккумулятивных ландшафтов свидетельствует об их миграции в данных условиях.

На загрязненной территории точки для отбора почвенных проб размещают на разном расстоянии от источников загрязнения и с учетом розы ветров. Частота размещения точек опробования больше вблизи источника загрязнения (50, 100, 200, 300 м) и сокращается по мере удаления. Форма ареала обследования не является кругом, а представляет собой неправильную форму, вытянутую по розе ветров. Сложность организации ландшафта на загрязненной территории тоже должна приниматься во внимание, тестирование зон аккумуляции необходимо для составления полной картины миграции веществ.

На тестовых участках проводятся регулярные и периодические наблюдения. Периодичность определяется степенью промышленной освоенности территории, удаленностью от крупных загрязняющих объектов, особенностями контролируемого элемента.

5.5. Экологическое нормирование качества загрязненных почв

Задачей экологического мониторинга является оценка состояния окружающей среды на основе регулярных наблюдений. «Ценой» при этом являются нормативы качества окружающей среды. Различают два основных подхода к оценке качества среды (в том числе и почв). При антропоцентрическом подходе«нормальной» считается среда (почва), обеспечивающая требуемое качество жизни человека. Примером антропоцентрического подхода является санитарно-гигиеническое нормирование. При экосистемном подходе «нормальной» считается экосистема, во всех звеньях которой отсутствуют значимые антропогенные нарушения. Экосистемный подход служит гарантией сохранения как живых организмов, так и человека.

Санитарно-гигиеническим критерием качества окружающей среды служат предельно допустимые количества (ПДК) химических веществ в изучаемых объектах. ПДК соответствуют максимальному содержанию химического вещества в природных объектах, которое не вызывает негативного (прямого или косвенного) влияния на здоровье человека. Впервые ПДК стали определять в воздухе рабочих помещений (1925 г.); к 1989 г. были разработаны ПДК более 300 веществ, содержащихся в атмосферном воздухе, и почти 1000 ПДК веществ для воды. Для почв к этому моменту было разработано ПДК около 30 веществ, это отставание в количестве нормативов для химических веществ в почвах связано с неоднородностью почвенного покрова и почвенных свойств, существенно влияющих на растворимость, реакционную способность и подвижность веществ в почве. Прямые контакты человека с почвой несущественны или вообще отсутствуют. Человек контактирует с почвой опосредованно через другие среды или живые организмы в следующих вариантах: почва-растение-человек; почва-растение-животное-человек; почва-воздух-человек, почва-вода-человек. Определение ПДК химических веществ в почвах фактически сводится к экспериментальному определению способности этих веществ поддерживать допустимую для живых организмов концентрацию веществ в воде, воздухе и растениях, контактирующих с почвой. Поэтому ПДК веществ для почв устанавливается не только по общесанитарному показателю (как это принято для воздуха и воды), а еще и по транслокационному,миграционному водному и миграционному воздушному показателям.

Общий санитарный показатель определяют на основе полулетальной дозы ЛД 50 (доза химического вещества, вызывающая гибель 50 % подопытных животных). Транслокационный показатель определяют по способности почв обеспечивать содержание химических веществ на допустимом уровне в растениях. Миграционный водный показатель определяют по способности обеспечивать безопасное (не выше ПДК) содержание загрязняющих веществ в воде. Миграционный воздушный показатель определяют по способности обеспечивать безопасное (не выше ПДК) содержание загрязняющих веществ в воздухе. Норматив для почв устанавливается по наименьшему из всех экспериментально найденных показателей. Уровни ПДК, установленные по разным показателям, отражают как токсичность химических веществ, так и доминирующий механизм их распространения в природных средах.

Система нормирования на основе ПДК имеет ряд недостатков, вот основные из них:

- условия модельного эксперимента, в которых идет их лабораторное определение, существенно отличаются от природных;

- выводы о воздействии ПДК веществ на лабораторные объекты (животные, растения) переносятся без полного основания на человека, что недостаточно обоснованно;

- при установлении ПДК моделируется действие одного фактора (в крайнем случае, не более двух – трех), в реальных условиях организм подвергается комплексному воздействию ряда факторов, которые не учитываются;

- не учитывается взаимодействие химических веществ, при разных видах взаимодействия (антагонизм, синергизм, аддитивность) могут образовываться вещества более опасные, чем исходные;

- не учитывается возможность кумулятивного эффекта веществ;

- не учитываются свойства почв, сильно различающиеся в разных регионах страны.

В настоящее время для преодоления несовершенств в системе экологического нормирования предлагаются различные подходы. Одним из них является разработка ориентировочных допустимых концентраций (ОДК) химических элементов для почв, различающихся по важнейшим свойствам (кислотности и гранулометрическому составу). ОДК разрабатывали на основе обобщения имеющихся сведений о взаимосвязи между уровнем нагрузки на почвы и состоянием почв и сопредельных сред.

В основу группировки почв по устойчивости их к тяжелым металлам положены кислотно-щелочные условия, преобладающие в тех или иных почвах. Для группировки почв было принято во внимание распространение основных геохимических ассоциаций почв на территории России. Наибольшую площадь распространения имеют геохимические ассоциации почв с кислой и нейтральной реакцией среды, которые можно разделить на две группы: почвы с очень кислой и кислой реакцией среды (рН водной вытяжки < 5); почвы со слабокислой и нейтральной средой (рН 5–7). В эти две ассоциации, занимающие 60–70 % площади России, войдут практически все подзолистые, дерново-подзолистые, серые лесные и часть черноземов. Важен учет гранулометрического состава почв, особенно для первой группы, в которой выделили подгруппу песчаных и супесчаных почв (наименее устойчивых к загрязнению) и подгруппу суглинистых и глинистых (более устойчивых). Уровни ОДК для одного и того же элемента для почв с разными свойствами различаются в 4–5 раз.

Медико-географический подход лежит в основе биогеохимического нормирования. Этот вид нормирования основан на натурных наблюдениях в биогеохимических провинциях, где самой природой созданы условия избытка или недостатка тех или иных химических элементов. Результаты регулярных наблюдений за состоянием живых организмов и здоровьем людей на таких территориях позволяют установить их связь с содержанием элементов в природных средах. Ценность этого подхода в опоре на фактический, а не экспериментальный материал. Результатом исследований стало разделение нашей страны на биогеохимические зоны: таежно-лесную нечерноземную, лесостепную и степную черноземную, сухостепную, полупустынную и пустынную, горную. Каждая из зон мозаична, в ней могут быть выделены биогеохимические провинции с различным уровнем содержания химических веществ в природных средах. Для выделенных провинций проведен анализ экологических параметров, определены те концентрации химических элементов в почвах, водах, растениях, выше или ниже которых нарушаются обменные процессы в живых организмах. На основе биогеохимического районирования В. В. Ковальским установлены пороговые концентрации ряда химических элементов в почве.

Нормирование состояния загрязненных почв может проводиться и на основании концепции экологического риска. Риск от химического загрязнения – это нежелательные для человека и почв последствия антропогенной деятельности, которые могут произойти с определенной долей вероятности. Оценка экологического риска для определенного ландшафта вследствие загрязнения почв химическими веществами проводится на основе сведений о реальной нагрузке загрязняющих веществ на почвы (общей и критической, выраженной в т/га), их миграции в ландшафте и учете устойчивости почв к загрязнению. При этом принимаются во внимание следующие факторы, характеризующие ландшафт: тип почв, гранулометрический состав, положение в рельефе, водный режим, тип растительности, почвообразующие породы. Негативный эффект влияния повышенной нагрузки на почвы оценивается по реакции чувствительных живых организмов, чаще всего – микроорганизмов. Ориентировочный показатель экологического риска можно найти как отношение общей химической нагрузки на почвенный покров к критической нагрузке этих веществ на эту же территорию. Уровни показателя экологического риска загрязнения почв измеряются величинами, превышающими единицу, колеблются в широких пределах (от 1 до 1000) и могут быть классифицированы. Нормирование на основе концепции экологического риска имеет прямой выход в практику, так как позволяет учитывать опасность загрязнения почвы при расчете кадастровой стоимости (чем выше риск загрязнения почвы, тем ниже ее стоимость).

В последнее время в подходах к нормированию содержания химических элементов в почвах все большее распространение получает экосистемное нормирование. Концепция экологического нормирования опирается на экосистемный подход. Главным в данном подходе является тезис о том, что нормальным состояние экосистемы может быть только при сохранении ее целостности, при обеспечении сохранности биогеохимических циклов всех химических элементов в экосистеме. Цель экосистемного нормирования состоит в том, чтобы сохранить природу в таком состоянии, когда все живые организмы имеют равное право на существование. Такой подход обеспечит и сохранение человека (популяции, индивидуума) как компонента экосистемы. Отличие человека от большинства других организмов в том, что он является конечным концументом в большинстве трофических цепей. Задача состоит в том, чтобы проверить, сохраняется ли уровень содержания того или иного вещества в экосистеме при любом антропогенном воздействии в пределах флуктуации его содержания в природных условиях или выходит за его пределы.

Теория экосистемного нормирования последовательна, но подходы и методы ее окончательно не разработаны и находятся в стадии становления. Так, не разработаны понятия о существенных и несущественных изменениях в экосистеме. Требуется учитывать все силы в экосистеме, которые способны компенсировать внешнее техногенное воздействие на нее. При оценке этого влияния применяется принцип «слабого звена»: следует уделить внимание тому виду воздействия, которое может лимитировать развитие экосистемы. Это значит, что нагрузки, допустимые для самого уязвимого компонента экосистемы, принимаются как допустимые для системы в целом.

При экосистемном подходе нужно принимать во внимание не только токсическое действие химического вещества. Следует оценивать и другие возможные виды нарушений экосистемы, такие как сокращение видового разнообразия, изменение отдельных групп биоты, выпадение из системы видов – доминантов, изменение величины продуктивности, упрощение трофической цепи, уменьшение ассимиляционной емкости экосистемы и ее способности к самоочищению, разрушение экосистемы.

Выбор показателей при экосистемном нормировании зависит от того, на каком уровне организации экосистемы оцениваются изменения. Например, предлагается в качестве критериев экологического состояния экосистемы использовать показатели сохранности вертикальной и горизонтальной структуры фитоценоза, показатели завершенности круговорота веществ (конечным результатом данного процесса является плодородие), баланс гумуса в почве. Если в почве поддерживается положительный запас гумуса (отсутствуют потери гумуса в многолетних циклах), то предлагается считать нагрузки на экосистемы допустимыми. Признаком нарушения в сохранности экосистем предлагается считать накопление в зоне техногенного воздействия неразложившейся подстилки, что может свидетельствовать о незавершенности круговорота углерода.

Контрольные вопросы по курсу экологического почвоведения

1. Предмет и задачи экологического почвоведения.

2. История возникновения и развития почвенного покрова Земли (криптозой, фанерозой).

3. Становление и сущность учения об экологических функциях почв – глобальных и биоценотических.

4. Глобальные экологические функции почв: почва и литосфера.

5. Глобальные экологические функции почв: почва и гидросфера.

6. Глобальные экологические функции почв: почва и атмосфера.

7. Биоценотические функции почв, связанные с ее физическими свойствами.

8. Биоценотические функции почв, связанные с ее физико-химическими свойствами.

9. Биоценотические функции почв, связанные с ее химическими свойствами.

10. Информационные функции почв.

11. Целостные биоценотические функции почв.

12. Циклические и трендовые изменения почвенных свойств. Почвообразующие породы как фактор изменчивости почвенных свойств.

13. Сезонные изменения климата как пример циклических явлений и их влияние на почвенные свойства.

14. Влияние растительности и рельефа на почвенные свойства.

15. Естественная и антропогенная динамика морфологических почвенных свойств: мощности горизонтов и профиля в целом, цвета, новообразований, включений.

16. Естественная и антропогенная динамика физических свойств почвы (гранулометрического состава, агрегированности, плотности); влияние их динамики на почвенную биоту.

17. Основные водно-физические свойства почв и их изменение под влиянием деятельности человека.

18. Доступность почвенной влаги для растений.

19. Доступность почвенной влаги для микроорганизмов и водорослей.

20. Естественная динамика химических свойств почв: химического состава, поглотительной способности, pH, Eh.

21. Изменение химических свойств почвы под влиянием кислотных выпадений, нарушение кислотно-щелочного баланса почвы как фактор деградации химических свойств почвы.

22. Деградация химических свойств почвы под влиянием тяжелых металлов, пестицидов, радионуклидов.

23. Типы почвенно-геохимических барьеров. Поведение тяжелых металлов на различных почвенно-геохимических барьерах.

24. Дегумификация и потеря почвами элементов питания – основная причина деградации химических свойств почв агроценозов.

25. Деградация почвенных свойств под влиянием нефти, нефтепродуктов и других органических загрязнителей.

26. Деградация микробиологических свойств почвы.

27. Почвенный экологический мониторинг: определение, виды, объекты, показатели.

28. Показатели состояния почв при их мониторинге – биохимические и педохимические.

29. Выбор тестовых участков при контроле состояния загрязненных почв.

30. Основные подходы к экологическому нормированию качества почв и используемые критерии.

Список литературы

Основная литература

1. Александровский, А. Л. Эволюция почв и географическая среда / А. Л. Александровский, Е. И. Александровская; Ин-т географии РАН. – М.: Наука, 2005. – 223 с.

2. Герасимова, М. И. Антропогенные почвы: генезис, география, рекультивация: учеб. пособие / М. И. Герасимова и др. – Смоленск: Ойкумена, 2003 – 268 с.

3. Гиляров, М. С. Почвенный ярус биоценозов суши / М. С. Гиляров // Успехи современной биологии. – 1968. – Т. 66, вып. 1. – С. 121–136.

4. Добровольский, Г. В. Экологические функции почвы / Г. В. Добровольский, Е. Д. Никитин. – М.: Изд-во МГУ, 1986. – 137 с.

5. Добровольский, Г. В. Функции почв в биосфере и экосистемах / Г. В. Добровольский, Е. Д. Никитин. – М.: Наука, 1990. – 270 с.

6. Добровольский, Г. В. Сохранение почв как незаменимого компонента биосферы: Функционально-экологический подход. – М.: Наука; МАИК «Наука/Интерпериодика», 2000. – 185 с.

7. Добровольский, Г. В. Экология почв. Учение об экологических функциях почв: учебник / Г. В. Добровольский, Е. Д. Никитин. – М.: Изд-во Моск. ун-та; Наука, 2006. – 364 с.

8. Заварзин, Г. А. Бактерии и состав атмосферы / Г. А. Заварзин. – М.: Наука, 1984. – 192 с.

9. Звягинцев, Д. Г. Биология почв / Д. Г. Звягинцев, И. П. Бабьева, Г. М. Зенова. – М.: Изд-во МГУ, 2005. - 445 с.

10. Карпачевский, Л. О. Динамика свойств почвы / Л. О. Карпачевский. – М.: Геос, 1997. – 170 с.

11. Карпачевский, Л. О. Экологическое почвоведение / Л. О. Карпачевский. – М.: ГЕОС, 2005. – 336 с.

12. Ковда, В. А. Биохимия почвенного покрова / В. А. Ковда. – М.: Наука, 1985. – 263 с.

13. Криволуцкий, Д. А. Почвенная фауна в экологическом контроле / Д. А. Криволуцкий. – М.: Наука, 1994. – 268 с.

14. Мотузова, Г. В. Экологический мониторинг почв: учебник / Г. В Мотузова, О. С. Безуглова. – М.: Академический Проект; Гаудеамус, 2007. – 237 с.

15. Мотузова, Г. В. Химическое загрязнение биосферы и его экологические последствия: учебник / Г. В. Мотузова, Е. А. Карпова. – М.: Изд-во Моск. ун-та, 2013. – 304 с.

16. Почвенно-экологический мониторинг и охрана почв / под ред. Д. С. Орлова, В. Д. Васильевской. – М.: Изд-во МГУ, 1994. – 272 с.

17. Роль почвы в формировании и сохранении биологического разнообразия / Г. В. Добровольский, И. Ю. Чернов (отв. ред.). – М.: Товарищество научных изданий КМК, 2011. – 273 с.

18. Структурно-функциональная роль почв в биосфере / под ред. Г. В. Добровольского. – М.: Геос, 1999. – 278 с.

19. Таргульян, В. О. Структурный и функциональный подход к почве: Почва – память и почва – момент / В. О. Таргульян, И. А. Соколов // Математическое моделирование в экологии. – М.: Наука, 1976. – С. 17–34.

Дополнительная литература