Антоненко И.В. Мониторинг и охрана городских земель: Курс лекций

Подождите немного. Документ загружается.

метаболизма может рассматриваться как прогресс в развитии биоценоза и соот-

ветствует состоянию так называемого метаболического прогресса; напротив,

снижение интенсивности метаболизма – метаболическому регрессу. На основа-

нии анализа изменений в биоценозах выделяют три общих направления мета-

болического прогресса, относящихся к экологическим модификациям:

экологический прогресс;

экологический регресс;

экологические модуляции.

Экологический прогресс

характеризуется увеличением видового разно-

образия, повышением устойчивости к внешним воздействиям, усложнением

межвидовых отношений, усложнением временной структуры, удлинением

жизненного цикла организмов.

Экологический регресс

также характеризуется увеличением скорости об-

мена биогенных веществ с окружающей средой, увеличением продукции. Од-

нако видовое разнообразие уменьшается, падает устойчивость биоценоза к

внешним воздействиям, межвидовые отношения, пищевые сети, временная

структура упрощаются, снижается продолжительность жизни организмов. При-

мером может быть загрязнение водной экосистемы органическими веществами.

Экологические модуляции

, представляют собой такие перестройки ор-

ганизации биоценоза, которые не изменяют метаболического уровня его ор-

ганизации. В этом случае происходит смена доминирующих видов, состав

руководящих комплексов, общая смена видов.

Выделение этих направлений метаболического прогресса позволяет оп-

ределить, как влияют на биоценозы антропогенные воздействия, прежде всего

загрязнение окружающей среды. Хотя экологические модификации носят при-

способительный характер, под влиянием антропогенного воздействия возника-

ют и развиваются экосистемы, существенно отличающиеся от природных на-

рушением сбалансированности основных экологических групп. Они могут быть

преимущественно консументными, продуцентными или редуцентными. Приме-

ром консументных экосистем могут быть городские экосистемы, продуцентных

– посевы высокопродуктивных сельскохозяйственных культур, редуцентных –

водные экосистемы, загрязненные органическим веществом.

Эффект воздействия существенно зависит от того, какие техногенные

вещества поступают в биоценоз, мигрируют в нем либо сразу исключаются

из ценоза. В соответствии с этой схемой техногенные вещества разделяют на

геохимически активные и геохимически пассивные.

Геохимически актив-

ные

могут быть токсичными или не токсичными, а

геохимически неактив-

ные

могут быть практически инертными (не ухудшать состояние среды).

При оценке устойчивости экосистем к химическому загрязнению осо-

бое значение имеет устойчивость почв. Это связано с тем, что почвы являют-

ся практически невосполнимым ресурсом жизнеобеспечения на планете,

кроме того, именно почвы могут выполнять протекторную роль по отноше-

нию к природным водам, атмосфере и растительности. Но в то же самое вре-

мя, выполняя защитные функции, почвы могут стать основным источником

многих химических веществ, загрязняющих природные воды и опасные для

растений. В их числе избыточные концентрации нитратов и фосфатов, пес-

тициды, тяжелые металлы, фториды.

Почвы существенно различаются по устойчивости к химическому за-

грязнению. Аккумуляция поступающих в них химических веществ зависит

от таких свойств почвы, как содержание гумуса, механический состав, кар-

бонатность, реакция среды, емкость поглощения. Очень большое влияние

оказывает водный режим. Устойчивость к загрязнению существенно зависит

от строения почвенного профиля, от наличия почвенно-геохимических барь-

еров, способных задерживать загрязняющие вещества.

При оценке возможности самоочищения почв необходимо знать про-

цессы, способствующие выносу техногенных веществ за пределы почвенно-

го профиля. Способность к самоочищению существенно зависит от водного

и теплового режимов, сорбционных свойств, биохимической активности гу-

мусового горизонта. Значительное влияние оказывает степень дренирован-

ности территории, величина поверхностного и грунтового стока, соотноше-

ние количества осадков и испарения.

В число важнейших процессов, обусловливающих распределение различ-

ных элементов в почвах, входят: 1) выщелачивание из почвы; 2) осаждение; 3)

включение в минералы; 4) адсорбция компонентами почвы; 5) сорбция органи-

ческим веществом. В почвенной среде одновременно протекают разнообразные

процессы взаимодействия между твердыми и газообразной фазами почвы, жи-

вым веществом и почвенным раствором, от которых зависят доминирующая

форма соединения элемента и характер его распределения между фазами.

Допустимая антропогенная нагрузка на окружающую среду

Выделяют два различных понятия: «

допустимые антропогенные воз-

действия

» и «

допустимые антропогенные нагрузки

» на природные экоси-

стемы, окружающую среду и биосферу.

Любая возникающая за счет какого-либо воздействия

нагрузка

в экологиче-

ской системе, способная вывести ее из естественного (нормального) состояния, оп-

ределяется как экологическая нагрузка. Если экологическая нагрузка не вызовет

нежелательных последствий, изменений у обитающих на земле организмов, и в

первую очередь у человека, а также не приведет к ухудшению (слабому или суще-

ственному) качества природной среды, ее можно считать допустимой.

Под

допустимым антропогенным воздействием

на окружающую при-

родную среду следует понимать воздействие, складывающееся из отдельных

однородных и разнородных воздействий, которое не влияет на качество окру-

жающей среды или изменяет природную среду в допустимых пределах, т.е. не

разрушает существующую экосистему и не вызывает неблагоприятных послед-

ствий у важнейших популяций, в первую очередь у человека.

Понятие допустимого воздействия связано со следующими представ-

лениями:

•

о высоком и приемлемом качестве природной среды;

•

о допустимых и критических реакциях экосистем, других элементов био-

сферы на воздействия и о состоянии экосистем в интервалах, ограничен-

ных такими реакциями;

•

о допустимых и критических величинах факторов воздействия, соответст-

вующих допустимым или критическим состояниям систем в любой точке,

а также усредненных по пространству – для отдельного организма, попу-

ляции, сообщества, экосистемы, биосферы в целом;

•

о допустимых колебаниях качества природной среды;

•

о допустимых и критических нагрузках на организм, популяции, сообще-

ства, экосистемы, биосферы в целом.

Следует принимать во внимание два уровня воздействия вредных фак-

торов на природные системы:

• уровень критического воздействия

(начиная с которого может иметь ме-

сто гибель или необратимая деградация данной системы, например, выпа-

дение каких-либо видов);

• уровень допустимого воздействия

, существенно отличающийся от крити-

ческого. В этом случае речь идет о сравнительно небольших изменениях

качества природной среды, не влияющих на нормальное функционирова-

ние экосистем и отдельных популяций, об оценке интенсивности

(величины) факторов воздействия, не приводящих к значительным изме-

нениям в пределах границ, называемых допустимыми.

Для того чтобы поддерживать

состояние экологического благополучия

необходимо, чтобы

допустимое воздействие соответствовало допустимой

нагрузке

. Следовательно, нужно знать количественные характеристики, т.е.

величины как антропогенных воздействий, так и антропогенных нагрузок.

Величина воздействия зависит от того, какие пределы считать допусти-

мыми. Последнее определяется целями, которыми задается человек при созна-

тельном и неравномерном воздействии на окружающую природную среду.

Подходы при определении допустимых воздействий, а следовательно,

и допустимых нагрузок на сообщество, экостистему отличаются от санитар-

но-гигиенического подхода. При выработке нормативов ПДК для человека

предусматривается весьма жесткий критерий – отсутствие в настоящем и бу-

дущем каких-либо отклонений состояния здоровья человека от нормы и лю-

бых заметных реакций у него на воздействие. Задачей экологического нор-

мирования, являющегося этапом стратегии регулирования качества окру-

жающей природной среды, является защита природных экологических сис-

тем и биологических сообществ в целом.

Нормы допустимого воздействия, как и другие экологические нормы,

не являются едиными для любого типа экосистем, а также для любых клима-

то-географических условий.

Определение пределов допустимого воздействия тесно связано со мно-

гими областями экологии, прежде всего с экологическим нормированием, с

оценкой риска, с экотоксикологией.

Разработка нормативов допустимых уровней загрязнения окружающей

среды она требует знания путей распространения, трансформации, возмож-

ного накопления ингредиента, характера его взаимодействия с биотической

и абиотической составляющими биосферы, соотношения между концентра-

циями загрязнений различных сред и возможными скоростями поступления

этого ингредиента из различных сред в организмы животных и человека –

при установившемся равновесии или при отсутствии его. Таким образом, для

разработки нормативов допустимого воздействия необходимо провести ком-

плекс работ по изучению характера и закономерности распространения, на-

копления, деструкции, биоаккумуляции, трофических превращений загряз-

няющих веществ, их трансформации в экосистемах, перехода из одной среды

в другую в локальном, региональном и глобальном масштабах.

Понятие о ПДК

Проблема сохранения окружающей среды в каждой стране решается в

соответствии с особенностями ее социального устройства и уровня развития

производства. Даже в экономически развитых странах в подавляющем боль-

шинстве современных производственных процессов пока еще используют

открытые технологические циклы, которые не исключают выбросов вредных

веществ в окружающую среду. Если в стратегическом плане максимальное

внимание отраслевой науки должно быть уделено разработке безотходных

технологий с комплексной переработкой сырья в замкнутых производствен-

ных циклах, то сохранение качества окружающей среды при использовании

технологий сегодняшнего дня требует разработки эффективных сооружений

для очистки и обезвреживания промышленных стоков, выбросов и отходов и

строгого нормирования поступления в биосферу тех или иных токсикантов .

В России оценка качества окружающей среды основана на системе при-

родоохранных норм и правил роль которых сводится, с одной стороны, к оцен-

ке ее качества, с другой стороны – к установлению лимитов на источники вред-

ного воздействия. Чем меньше пороговая величина экологических нормативов,

тем выше качество окружающей природной среды. Однако более высокое каче-

ство требует соответственно более высоких затрат, эффективных технологий и

высокочувствительных средств контроля. Поэтому нормативы качества можно

рассматривать как компромисс, достигнутый между экономикой и экологией и

позволяющий развивать хозяйственную деятельность и охранять природную

среду, жизнь и здоровье людей. По мере подъема уровня развития общества

нормативы качества имеют тенденцию к ужесточению.

Нормативы качества подразделяются на:

Медицинский

показатель, который определяет пороговый уровень угрозы

здоровью человека, его генетической программе;

Технологический

показатель, который характеризует способность эконо-

мики обеспечить выполнение установленных пределов воздействия на че-

ловека и среду его жизни;

Научно-технический

показатель, который определяет возможность науч-

но-технических средств контролировать соблюдение воздействия на ком-

поненты природной среды и человека.

Все нормативы качества утверждаются компетентными органами, ко-

торыми в нашей стране являются Министерство здравоохранения и Государ-

ственный комитет РФ по охране окружающей среды.

Основными экологическими нормативами являются:

предельно допустимая концентрация (ПДК)

. ПДК – это такое содержание

вредного вещества в окружающей среде, которое при постоянном контакте или

при взаимодействии за определенный промежуток времени практически не

влияет на здоровье человека и не вызывает неблагоприятных последствий у его

потомства. При определении ПДК учитывается не только влияние загрязняю-

щего вещества на здоровье человека, но и его воздействие на животных, расте-

ния, микроорганизмы, а также на природные сообщества в целом;

В настоящее время установлены ПДК загрязняющих веществ для воз-

духа, воды, для пищевых продуктов и кормов и сравнительно недавно нача-

ты исследования по разработке ПДК загрязняющих веществ для почвы.

предельно допустимый уровень воздействия (ПДУ)

. Он относится к физи-

ческим видам загрязнения (тепло, электрические поля, шум, вибрация и т.д.)

3. Для обеспечения охраны воздушной среды установлена еще одна норма-

тивная величина, характеризующая объем вредных веществ, выбрасываемых

в атмосферу отдельными источниками загрязнения –

предельно допусти-

мый выброс

(ПДВ). ПДВ – это объем (количество) загрязняющего вещества,

выбрасываемого отдельным источником за единицу времени, превышение

которого ведет к превышению ПДК в среде, окружающей источник загряз-

нения, и, как следствие, к неблагоприятным последствиям в окружающей

среде и риску для здоровья людей.

ПДВ устанавливают для каждого предприятия, при этом принимается

во внимание перспектива развития промышленного производства в этом

районе, расположение уже действующих предприятий и жилой застройки,

географические и климатические условия местности, расположение санитар-

но-защитных и рекреационных зон.

Если в воздухе города концентрации вредных веществ превышают

ПДК, а их выбросы по причинам объективного характера не могут быть в

данный момент снижены до уровня ПДВ, в городе может быть введено по-

этапное снижение выбросов вредных веществ действующими предприятия-

ми до значений, обеспечивающих ПДК вредных веществ, или до полного

прекращения выбросов. На каждом этапе до обеспечения величин ПДВ уста-

навливают так называемые временно согласованные выбросы (ВСВ) по ана-

логии с предприятиями, близкими по мощности и типу производства, с наи-

более прогрессивной технологией. Наряду с ПДК для контроля за промыш-

ленными выбросами пользуются рядом дополнительных характеристик, в

том числе ДОК (допустимое остаточное количество), ОБУВ

(ориентировочный безопасный уровень воздействия), ОДК

(ориентировочная допустимая концентрация).

Понятие об экологическом риске

Одним из приемов оценки качества окружающей природной среды является

оценка риска, создаваемого загрязнениями для окружающей среды и человека.

Под

риском

понимается вероятность возникновения определенного

повреждения, ущерба, наносимого окружающей среде и человеку в результа-

те техногенного воздействия. Таким образом риск является вероятностной

характеристикой той угрозы, которая возникает для окружающей среды и

человека при возможных антропогенных воздействиях или других событиях.

Оценка риска подразумевает оценку вида и степени угрозы, понимание

опасности или возможного ущерба, связанного с воздействием.

Характеристика риска включает количественную оценку негативного

воздействия параметров среды на здоровье людей и качественную характе-

ристику снижения благосостояния общества, обусловленного разрушением

материальных и природных условий.

Первым шагом при оценке уровня риска является определение реаль-

ной опасности (вреда) для человека и окружающей среды. Попытка опреде-

ления опасности сводится к сбору и анализу информации о потенциальном

негативном воздействии параметров среды на здоровье человека и компо-

ненты окружающей среды. На основе этих данных определяется вероятность

возникновения данного неблагоприятного явления и вероятность неблаго-

приятных последствий.

Вторым шагом при оценке риска является определение связи между

дозой воздействия и вероятной реакцией на это воздействие. Этот этап осно-

вывается на анализе потенциальной количественной информации о воздей-

ствии загрязняющих веществ на здоровье человека.

Оценка вредного воздействия химического вещества на человека, на

компоненты природной среды включает определение величины, частоты и

продолжительности воздействия. Результатом оценки вредного воздействия

является количественная оценка риска.

При оценке воздействия часто используется метод районирования, т.е.

условное деление территории на участки, характеризующиеся определенны-

ми показателями качества воды, воздуха, почвы, общей численности населе-

ния и определенных его категорий (дети, пожилые люди и т.п.). На этой ста-

дии выявляются точки контакта с загрязняющими веществами, источники

загрязнения, пути поступления загрязняющих веществ в организм человека,

возможные виды и механизм неблагоприятного воздействия.

Экологическая обстановка может классифицироваться по возрастанию

степени экологического неблагополучия следующим образом: 1) относи-

тельно удовлетворительная; 2) напряженная; 3)критическая; 4) кризисная

(зона чрезвычайной экологической ситуации); 5) катастрофическая (зона

экологического бедствия).

В 1994 г выделены зоны со следующими степенями экологического

неблагополучия:

•

кризисная обстановка – в городах Каменск-Уральский (Свердловская об-

ласть), Магнитогорск (Челябинская область), Чапаевск (Самарская об-

ласть), Новочеркасск (Ростовская область);

•

экологическое бедствие – в г. Карабаше (Челябинская область), в районе

Чернобыльской АЭС и в регионе Черных земель Калмыкии.

В частности, в городе Карабаш выявлено наиболее высокое загрязнение

тяжелыми металлами под воздействием медеплавильного комбината – старей-

шего предприятия Урала. Отсутствует очистка выбросов в атмосферу. Наи-

большее накопление тяжелых металлов происходит в почвенно-растительном

слое. На расстоянии 3 км от города содержание меди в нем выше, чем на кон-

трольном участке (130 км от города) в 350 раз, свинца – в 85 раз, кадмия – в 25

раз, никеля и цинка – в 2 раза. Обнаружены значительные концентрации ртути.

Вокруг города выделены территории экологического бедствия площадью

30 км

, экологического кризиса – около 90 км

и экологического риска – около

200 км

. Картофель, выращиваемый жителями, имеет высокое содержание

свинца (0,6-1,0 мг/кг при допустимом уровне 0,5), мышьяка (0,06-0,3 мг/кг при

допустимом уровне – 0,2), меди (3,8-11,2 мг/кг при допустимом уровне –5,0).

В городе в 1,5-1,7 раза выше, чем в контрольной группе, мертворож-

даемость и другие патологии. В организме детей выявлено накопление ток-

сичных металлов, в волосах содержание свинца выше допустимых в США и

других странах уровней (8-9 мг/г), что свидетельствует о возможном измене-

нии психомоторных показателей здоровья у детей.

Приоритетность наблюдений за химическими загрязняющими

веществами

Нормативные материалы по опасным химическим веществам, помимо

ПДК, включают также классификацию в зависимости от их различных ха-

рактеристик: токсичности, мутагенности и других.

Токсичность

– это способность вещества оказывать вредное или даже

смертельное воздействие на живой организм. В последнее время принято

считать, что не существует токсичных веществ, а только токсичные концен-

трации, т.е. при определенной концентрации практически любое химическое

соединение и любой химический элемент становится токсичным.

Мутаген

– любой фактор, вызывающий мутацию, т.е. резкое наследст-

венное изменение организмов.

Канцерогены

– физические, химические, биологические вещества или

агенты, способствующие развитию злокачественных новообразований или

их возникновению. В настоящее время в биосфере известно более 500 канце-

рогенных веществ. Среди химических компонентов наиболее экологически

опасными являются полициклические ароматические углеводороды

(бенз(а)пирен, диметил и др.), нитрозосоединения, эпоксиды, амины и пр.

Самым сильным канцерогеном среди известных веществ является

бенз(а)пирен. Синтез его происходит при перегонке угля, нефти, сланцев,

при сгорании их в отопительных системах, в двигателях внутреннего сгора-

ния автомобилей, при сжигании бытовых отходов и .т.д.

На территории РФ в 1985-1990 гг. наиболее высокие концентрации

бенз(а)пирена (10-15 ПДК) фиксировались в городах, где имеются крупные

заводы по производству алюминия (Братск, Красноярск, Новокузнецк). Уро-

вень загрязнения в 6-10 ПДК характерен для городов с предприятиями чер-

ной металлургии (Магнитогорск, Мариуполь, Челябинск). Оценка антропо-

генного выброса для всей территории страны составила 127 т/г, из них на

черную и цветную металлургию пришлось около 40 %, на бытовое отопле-

ние – 26 %, на химическую промышленность – 16 % и т.д.

Большинство канцерогенных веществ одновременно является и мутаген-

ными, т.е. вызывающими появление мутаций. К мутагенам относятся многие

пестициды, тяжелые металлы, радионуклиды, вирусы, бактерии и пр. Причем

канцерогены и мутагены способны увеличивать свои концентрации при движе-

нии по трофическим цепям. Поэтому особое значение приобретает контроль за

состоянием канцерогенного загрязнения окружающей природной среды.

В различных сферах природопользования используют классы опасно-

сти, в которых учтены особенности влияния и поведения химических ве-

ществ в соответствующих средах.

Оценка опасности химических соединений

проводится на основе

анализа и учета токсикологических параметров, величин ПДК, способности

к материальной кумуляции и характеристик «поведения» вещества.

Под

поведением

химического вещества в окружающей среде понима-

ют способность вещества изменять свою структуру и химические характери-

стики, вступать во взаимодействие с различными компонентами окружаю-

щей среды, сохраняться в неизменном виде, а также сохранять стабильность

биологически активных метаболитов, мигрировать в данной среде на опре-

деленные расстояния или мигрировать в сопредельные среды.

По поведению вещества могут быть подразделены на:

•

практически не трансформируемые;

•

вещества, метаболиты которых, вступая в сложные соединения с природны-

ми компонентами, в основном органическими, меняют характер и интенсив-

ность воздействия на биоту; токсичность при этом может возрастать;

•

подвергающиеся деградации в природных средах до простых соединений;

их метаболиты могут быть более токсичны, чем исходные вещества, а ко-

нечные продукты распада могут выходить из круговорота веществ или

включаться в него.

Поведение вещества характеризуется также сроками его разрушения

(стабильностью).

Поведение химических веществ (их соединений) в биосфере

(содержание, распределение, а часто и форма нахождения в различных час-

тях ландшафтов) определяется в основном ландшафтно-геохимическими

особенностями данного участка биосферы.

Общая оценка состояния окружающей среды

По оценке Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), из более

чем 6 млн. известных химических соединений практически используется до

500 тыс. соединений; из них около 40 тыс. обладают вредными для человека

свойствами, а 12 тыс. являются токсичными.

К концу ХХ в. загрязнение окружающей среды отходами, выбросами,

сточными водами всех видов промышленного производства, сельского хо-

зяйства, коммунального хозяйства городов приобрело глобальный характер

и поставило человечество на грань экологической катастрофы.

Главную опасность представляет загрязнение атмосферы. На величину

концентрации вредных примесей в атмосфере влияют метеорологические

условия, определяющие перенос и рассеивание примесей в воздухе, напри-

мер, смена направления и скорости ветра. Оборудование и технологии, при-

меняемые для улавливания и обезвреживания выбросов вредных веществ в

атмосферу, совершенствуются крайне медленно, в связи с чем основная доля

улова приходится на менее опасные для здоровья населения твердые вещест-

ва, в то время как газообразные и жидкие улавливаются лишь на 25 %.

Потребление минеральных и органических сырьевых ресурсов за послед-

ние десятилетия резко возросло: в 1913 г. на одного жителя Земли ежегодно

расходовалось 5 т минерального сырья; в 1940 –7,4; в1960 –14,3; а в 2000 г. по-

требление может достичь 40-50 т. Соответственно возрастают и объемы отхо-

дов промышленного, сельскохозяйственного и бытового происхождения.

Так например, по совокупности техногенной и радиационной нагрузки

Уральский регион не имеет аналогов не только в нашей стране, но и в мире.

При том, что площадь его составляет всего 4,7 % общероссийской, а числен-

ность населения – 13,7%, “вклад” региона в загрязнение атмосферы стацио-

нарными источниками лишь на протяжении 1990-1996 гг. колебался от 23

до26 % (первое место в стране).

По данным государственного доклада РФ о состоянии окружающей

природной среды Уральский регион занимает первое место в России по ва-

ловым выбросам вредных веществ в атмосферу. Из 83 городов России, по

которым наблюдались максимальные концентрации загрязняющих веществ,

превышающие ПДК в 10 и более раз, 15 городов – уральские. Четыре города

– Екатеринбург, Курган, Магнитогорск, Нижний Тагил – включаются в об-

щероссийский список городов с наибольшими уровнями загрязнения более 5

лет подряд. Наибольший вклад в суммарные выбросы вносят предприятия

Свердловской (30 %) и Челябинской (27 %) областей.

Большая часть территории Уральского региона испытывает недостаток в

водных ресурсах. Качество поверхностных водных источников, особенно тех,

что расположены ниже крупных промышленных центров – Екатеринбурга,

Перми, Челябинска и др., крайне неудовлетворительно и оценивается по систе-

ме, принятой в Госкомгидромете, наихудшими пятым и шестым классом (вода

“грязная” и “очень грязная”). Загрязнены и многие подземные источники.

Опасным источником загрязнения окружающей среды являются свал-

ки промышленных и бытовых отходов, расположенные зачастую прямо в

черте городов и поселков. По данным Госкомстата РФ на 1 января 1997 г. в

Уральском регионе было размещено около 400 млн. т. различных токсичных

отходов всех классов опасности, из которых почти 40 % на территории

Свердловской области. Масса отходов только по Свердловской области со-

ставила 3,4 тыс. т/км

, по Челябинской и Оренбургской областям – 0,7 тыс., в

Башкортостане – 0,5 тыс. т/км

(тот случай, когда масса отходов превышает

0,5 тыс. т/км

, считается критической ситуацией).

Особую тревогу вызывают отходы относящиеся к первому классу опас-

ности (отходы гальванических производств, а также содержащие ртуть, хром,

хлорорганику и т.п.) Ежегодно на местных предприятиях их образуется 65,6 %

от общего количества по России. Вместе с тем в регионе эксплуатируется 146

шламонакопителей и прудов-отстойников с токсичными промышленными от-

ходами суммарным объемом более 900 млн. м

. Многие из них расположены на

водоразделах и в верховьях рек, из-за чего в случае крупных аварий может про-

изойти загрязнение окружающей среды за пределами Урала.

Таким образом, проблема утилизации промышленных отходов, среди ко-

торых много высокотоксичных, выдвигается на первый план. Другие неблаго-

приятные факторы – усиливающаяся эрозия и деградация земель, занятых сель-

скохозяйственными угодьями, загрязнение и истощение лесных массивов, не-

достаточный объем работ по лесовосстановлению и рекультивации земель.

Тема 3

Принципы и задачи почвенного мониторинга.

Источники и проблемы загрязнения почв.

Влияние загрязнения биосферы на загрязнение почв.

Миграция химических элементов в почвенном профиле

Принципы и задачи почвенного мониторинга

Почвенный покров представляет систему наименее динамичную и более

буферную, чем атмосферный воздух или водоемы, поэтому методы исследова-

ния его существенно отличаются от методов анализа других природных систем.

Одна из особенностей почвы состоит в том, что она накапливает информацию о

происходящих процессах и изменениях и поэтому может служить своеобраз-

ным свидетелем не только сиюминутного, мгновенного состояния среды, но и

отражать прошлые процессы. Поэтому, когда мы говорим о почвенном монито-

ринге, то должны ясно представлять ее особую роль в биосфере.

Почвенный покров практически незаменим, его восстановление в есте-

ственной природной среде требует сотен лет, а искусственное возобновление

стоит очень дорого. Вместе с тем тонкая почвенная оболочка Земли, геомем-

брана или геодерма, выполняет ряд важнейших экологических функций,

влияя на качество и атмосферного воздуха, и наземных и подземных вод.

Поэтому почвенный мониторинг имеет более общий характер и открывает

больше возможностей для решения прогностических задач.

Принято считать, что почвы и почвенный покров Земли выполняют, по

крайней мере, семь важнейших глобальных и экологических функций:

1. функция жизни на Земле, которая обусловлена тем, что почва аккумулиру-

ет в доступных формах элементы питания, запасы воды, создает опти-

мальные условия для укоренения растений, обитания микроорганизмов,

позвоночных и беспозвоночных животных;

2. обеспечение постоянного взаимодействия большого геологического и ма-

лого биологического круговорота веществ. Сущность этой функции состо-

ит в том, что биогеохимические циклы практически всех элементов, осо-

бенно биофилов, и циклы воды в биосфере осуществляются через почву,

которая выступает и как регулирующий механизм этих потоков, и как ак-

кумулятор элементов и веществ на поверхности Земли;

3. регулирование состава атмосферы и природных вод. Почва поставляет в

атмосферу путем эмиссии многие газы: диоксид углерода, различные ок-

сиды азота и др. Почва способна поглощать из атмосферы многие газы.

При сухой погоде почва может непосредственно адсорбировать до 40-60

% всего количества SO

, поступающего в почву из атмосферы. Вместе с

тем почвы задерживают миграцию тяжелых металлов, нитратов, пестици-

дов, других органических поллютантов в подземные воды, воды источни-

ков и ручьев, предохраняя их тем самым от загрязнения. Задерживаются в

почве и крупные механические примеси. Такое протекторное действие

почвенного покрова обусловлено поглотительной способностью почв;

4. регулирование интенсивности биосферных процессов, в частности плот-

ности и продуктивности населяющих поверхность почвы организмов;

5. накопление на земной поверхности органического вещества – гумуса и

связанной с ним энергии;

6. защита литосферы от излишне интенсивного воздействия экзогенных фак-

торов, вызывающих разрушение горных пород; благодаря этому обеспе-

чиваются нормальные темпы геологической денудации суши, предупреж-

дается (приостанавливается) слишком быстрый вынос продуктов выветри-

вания горных пород в мировой океан;

7. почва – незаменимый природный ресурс, поскольку именно почва посредст-

вом живых организмов обеспечивает человека продовольствием, топливом,

строительными материалами, сырьем для многих видов промышленности.

Учитывая все эти многообразные функции, приходится говорить не

только о почвенно-химическом мониторинге, но и специально разрабатывать

основы экологического почвенного мониторинга. К сожалению, до сих пор

нет согласованных программ всех видов мониторинга.

В основе почвенного мониторинга в целом должны лежать следующие

принципы:

1. разработка методов контроля за наиболее уязвимыми свойствами почв,

изменение которых может вызвать потерю плодородия, ухудшение каче-

ства растительной продукции, деградацию почвенного покрова;

2. постоянный контроль за важнейшими показателями почвенного плодородия;

3. ранняя диагностика негативных изменений почвенных свойств;

4. разработка методов контроля за сезонной динамикой почвенных процес-

сов с целью прогноза ожидаемых урожаев и оперативного регулирования

развития сельскохозяйственных культур, изменением свойств почвы при

длительных антропогенных нагрузках.

Наиболее уязвимых свойств почв и особо опасных процессов немного,

некоторые их них проявляются только в конкретных почвенно-климатических

зонах. Общими для многих почв является потеря гумуса, увеличение кислотно-

сти и щелочности, неблагоприятные изменения состава обменных катионов,

эрозия и дефляция, загрязнение почв пестицидами, детергентами и другими ор-

ганическими соединениями, угнетение почвенной биоты.

Меньшее значение имеют засоление и осолонцевание, проявляющиеся

в степных и аридных условиях, загрязнение нефтепродуктами в районах

нефтепромыслов и нефтеперерабатывающих предприятий.

Эрозия и дефляция развиты практически повсеместно, но проявляются

в разных степенях. Контроль за этими явлениями необходим прежде всего