В. Г. Макарова, А. Р. Цыганов, В. А. Кирюшин, О. В. Коновалов, И. Р. Вильдфлуш, Ю. А. Можайский, Т. Ф. Персикова, В. И. Желязко Экологические и медико-социальные аспекты охраны природной среды и здоровья населения – Минск: бит «Хата», 2002

Вид материала

Таблица 32 Группировки почв по валовому содержанию химических элементов-загрязнителей, мг/кг
Таблица 33 Комплексная система показателей наблюдений состояния почв при загрязнении
Таблица 34 Система показателей контроля почвы

Подобный материал:

1 ... 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Примечание. Для почв а) песчаных и супесчаных; б) кислых (суглинистых и глинистых); в) близкие к нейтральным, нейтральные (суглинистых и глинистых).

Однако для региональной оценки загрязненности агроландшафта необходимо базироваться на местном (локальном или региональном) фоне. В таблице 32 представлена градация почв по валовому содержанию ТМ в почвообразующих породах региона и с учетом индекса суммарного загрязнения. На основании регионального фона тяжелых металлов и индекса суммарного загрязнения проводят экологическое районирование агроландшафта.

Таблица 32

Группировки почв по валовому содержанию химических элементов-загрязнителей, мг/кг

Эле-менты	Фон (кларк)	Группы почв и градаций уровней загрязненности
		1 очень низкий	2 низкий	3 средний	4 повышен-ный	5 высокий	6 очень высокий
Cr	200	400	600	800	1000	1200	1400
Ni	40	80	120	160	200	140	280
Cu	20	40	60	80	100	120	140
Zn	50	100	150	200	250	300	350
Pb	10	20	30	40	50	60	70
Co	8	16	24	32	40	48	56

Для получения более полной картины складывающейся экологической ситуации на региональном и локальном уровнях следует применять концепцию экологического риска, которая даст возможность выйти из создавшегося тупика. Концепция риска включает два ключевых момента – оценку риска и управление им.

Оценка риска – научный анализ причин его появления и масштабов загрязнения в конкретной ситуации. Оценка риска должна характеризовать вероятность его наступления как самого неблагоприятного и опасного события, например, следствием загрязнения продуктов могут стать тяжелое заболевание и гибель людей. В связи с этим большой интерес может представлять выявление экологического риска по последствиям: для здоровья и жизни населения, для природных ресурсов, для структурно-функциональных характеристик агроландшафта (в частности – почвы).

Управление риском – анализ «рисковой» ситуации и принятие решения (в том числе и в форме правового акта: закона, постановления и т.д.), направленного на уменьшение риска.

Знание экологической обстановки, тенденций ее развития – существенный элемент управления экологическим риском. Выявление экологически опасных территорий следует проводить с помощью ранжирования территории региона по интегральной оценке степени опасности риска. Критерием установления ранга для территории, подверженной экологической опасности, являются данные о расположении промышленных и сельскохозяйственных предприятий. По суммарной оценке (в баллах) выделяются территории наибольшей степени риска (загрязненности).

По утверждению академика В.М. Котлякова, каждая региональная экологическая проблема неповторима и требует индивидуального изучения, проектирования и набора мероприятий по предупреждению, ликвидации и компенсации нежелательных экологических изменений. Это объективно обуславливает необходимость проведения целенаправленных исследований экологических проблем.

Проведению обследования предшествует подготовительный этап, который можно разделить на два подэтапа.

Подэтап 1. Предварительный анализ экологической ситуации.

Анализируется имеющаяся информация об экологической обстановке на локальном и региональном уровнях эколого-мелиоративного состояния агроландшафтов.

Для этого следует использовать данные, информацию о проводившихся ранее экологических исследованиях; сведения о фоновом и очаговом загрязнении объектов агроландшафта, как природных, так и сельскохозяйственных. Следует обратить внимание на экологические паспорта предприятий, в которых отмечаются техногенные особенности промышленных выбросов. Знание почвенного покрова, эрозионных процессов на данной территории, гидрогеологических и гидрологических характеристик метеорологических условий, систем севооборотов, удобрений, защиты растений, удаления и хранения отходов животноводства позволит предварительно выявить нарушения экологического равновесия в агроландшафте.

Результаты предварительного анализа дадут возможность в общих чертах оценить экологическую обстановку и ее динамику, а также выявить приоритетные загрязнители, установить пути их миграции и трансформации в агроландшафте. Проведение эколого-ландшафтно-геохимического районирования региона с учетом природно-вещественного разнообразия, специфики хозяйственного использования и размещения источников загрязнения среды обеспечит географическую ориентацию источников загрязнения. Картографирование экологического состояния ландшафтной среды и ее дифференциация по степени техногенной опасности должны быть включены в базу данных почвенно-экологического мониторинга, его начального этапа предварительного анализа.

Подэтап 2. Рекогносцировочное обследование.

Разработка программы и методик исследований.

Программа исследований разрабатывается под определенную экологическую проблему в связи с тем, что часто не хватает средств охватить исследованиями все возможные загрязнители. Поэтому вырабатываются определенные цели и задачи исследований и намечаются принципиальные основы ведения регионального (или локального) почвенно-экологического мониторинга агроландшафта.

В состав работ включается обследование объектов агроландшафта:

выбор полевых маршрутов на полигонах и точках наблюдений;
закладка почвенных разрезов, гидрометрических постов, определение точек отбора атмосферных осадков, природных вод, растений;
уточнение кратности отбора, количества проб на объектах наблюдения;
подготовка полевого журнала, приборов, инструментов, посуды и емкостей для исследования с учетом чистоты анализа;
отбор почвенных и растительных образцов, проб атмосферных осадков, вод (поверхностных и дренажных), донных отложений, водных растений;
подбор групп населения для изучения влияния экологической обстановки на здоровье людей.

На основе аналитических исследований и камеральных работ составляют предварительный отчет по оценке современного эколого-мелиоративного состояния агроландшафта. Вырабатываются рекомендации для дальнейшей научно-исследовательской работы по региональному (а возможно и локальному) почвенно-экологическому мониторингу. Разрабатываются предварительные предложения по улучшению экологической ситуации в агроландшафтах.

Вещественно-балансовые характеристики среды и ее экологические качества, параметры самоочищающих возможностей и, соответственно, потенциала устойчивых природных систем (основы агроландшафта), равно как и признаки их трансформации, подчинены пространственной дифференциации. Поэтому задача исследований на этапе рекогносцировочного ландшафтно-геохимического анализа и районирования территории состоит в обоснованном выборе репрезентативного с ландшафтно-динамической точки зрения или нескольких исследуемых районов.

Результаты предварительных исследований дают информацию по экологической ситуации агроландшафта и позволяют аппроксимировать данную информацию на территорию отдельных ландшафтов. Поэтому для разрабатываемого регионального почвенно-экологического обследования большое значение приобретает полнота информационного обеспечения, и на этом этапе следует создавать компьютерную базу данных. (Структура базы данных приведена выше).

База данных должна включать следующие материалы:

литературные материалы, поясняющие информацию о природных объектах, о влиянии различных загрязнителей на объекты агроландшафта;
данные, характеризующие виды антропогенной нагрузки (промышленные, коммунальные, сельскохозяйственные), ее количественные и качественные показатели;
критерии классификации (градации) эколого-географического, эколого-мелиоративного, гидрохимического состояния агроландшафта;
данные полевых исследований почвенных профилей и пахотных слоев, естественной и сельскохозяйственной растительности, поверхностных водоисточников и грунтовых вод, снежных и дождевых осадков, привязанные к определенным географическим точкам и статистически объединяемые по уровням: почвенно-геохимические катены, каскадно-водосборные системы, ландшафтные провинции;
практические рекомендации по реабилитации загрязненной почвы, водных источников.

На основании лабораторных и камеральных исследований составляются карты загрязнения территории агроландшафта, согласно которым планируют использование пашни и других сельскохозяйственных территорий. При этом на землях повышенного и высокого уровней загрязнения располагают технические культуры. Угодья, которые характеризуются низким и средним уровнем загрязнения целесообразно отводить под кормовые культуры. Овощные и полевые культуры, используемые непосредственно человеком, следует по возможности размещать на незагрязненных землях.

После составления структуры угодий разрабатывают систему земледелия; определяют дозы органических и минеральных удобрений, применяемых средств защиты растений и т.д. В зонах с неустойчивым увлажнением разрабатывают нормативы режима орошения сельскохозяйственных культур.

Этап ведения почвенно-экологического обследования направлен на изучение компонентов биосферы: атмосферы, педосферы, гидросферы и агробиоза.

Основными техногенными потоками являются выбросы в атмосферу загрязняющих веществ различными предприятиями, а также сточные воды и их осадки. К этому следует добавить, что источниками поступления загрязняющих веществ являются минеральные и органические удобрения, применяемые в растениеводстве средства химизации. Орошение земель как фактор повышения продуктивности сельскохозяйственных угодий оказывает влияние на водно-воздушный и солевой режимы почвы. Нормативы режима орошения, установленные для конкретной культуры и определенных почвенно-климатических условий, могут оказывать положительное и отрицательное воздействие на окружающую природную среду. Показатели загрязнения, которые имеют место при орошении земель, как правило, обусловлены системой земледелия на объекте мониторинга. Поскольку загрязнение почвы отражается на качестве растениеводческой продукции, при мониторинге мелиорируемых земель необходимо уделять ее качеству особое внимание. Система показателей состояния орошаемых земель включает:

Показатели средней устойчивости, характеризующие краткосрочные изменения свойств почв и обеспечивающие текущий контроль за ее состоянием. Для этого целесообразно использовать катионно-обменные свойства почвы, содержание доступных для растений форм элементов питания, растворимых форм соединений кальция, магния, железа, аммония, подвижных форм соединений тяжелых металлов, скорость деструкционных процессов, мощность и запасы подстилки, групповой и фракционный состав гумуса. Измерение и определение этих показателей должны проводиться через 2-5 лет.
Показатели долгосрочной диагностики нарушений почвообразования при загрязнении объектов антропогенной нагрузки (промышленные предприятия, объекты инфраструктуры и т.п.). Эти показатели включают элементный состав почв, в том числе валовое содержание тяжелых металлов, состав почвенных минералов, содержание и запасы гумуса, морфологические и физические свойства почв (плотность, структурное состояние, водопроницаемость, гранулометрический состав), т.е. фундаментальные свойства почв. Оценка этих показателей необходима как точка отсчета, как исходная характеристика почв на предварительном или исходном этапе мониторинга. Учитывая длительное влияние указанных загрязнителей на почвообразовательные процессы, измерения требуется проводить через 10 лет и более. На почвах, подверженных воздействию кислотных дождей, необходимо контролировать кислотность почв (рН, обменную и гидролитическую кислотность, катионно-обменные свойства почв) (табл. 33).

При проведении исследований учитываются и постоянно уточняются границы полей, севооборотов, участков с группой близких по водопотреблению культур, орошаемых массивов, землевладений, землепользователей, населенных пунктов, земель запаса, рекреационного назначения, земель лесного и водного фондов, береговой линии водоприемника в паводковый и меженный период, а также административно-территориальных образований, бассейнов рек и озер.

Таблица 33

Комплексная система показателей наблюдений

состояния почв при загрязнении

Свойства почвы	Необходимые показатели
Степень загрязнения	Общее содержание загрязняющих веществ, мг/кг. Коэффициенты накопления
Физико-химические	РН; гидролитическая кислотность, мг.экв/100 г; окислительно-восстановительный потенциал
Общие	Сумма поглощенных оснований, мг.экв/100 г; микроагрегатный и механический состав
Миграционные	Содержание химических загрязнителей, мг/л; транслокация в растения; миграция по профилю
Агрохимические	Общее содержание гумуса, %; общее содержание азота, фосфора, калия

Наблюдения на орошаемых землях включают полевое обследование, лабораторный анализ и обобщение полученных результатов. При этом решаются следующие основные задачи:

выявление закономерностей пространственного и внутрипочвенного распределения загрязненности земель; изменений водно-физических и агрохимических свойств;
установление степени загрязненности природных вод (поверхностных, почвенно-грунтовых, подземных);
исследование качественных показателей растениеводческой продукции, ее токсичности для животных и человека;
разработка системы природоохранных (агротехнических, агромелиоративных, лесомелиоративных, гидромелиоративных и др.) мероприятий по ликвидации последствий загрязнения.

В связи с тем, что почвы находятся под влиянием различных техногенных источников загрязнения, основными загрязняющими ингредиентами являются микроэлементы: Cu, Zn, Pb, Hg, V, Co, Cd, Mn, Be, B и другие.

Особенно опасны тяжелые металлы, которые аккумулируются в верхних, самых плодородных слоях почвы, в растительной продукции. Чаще всего в высоких концентрациях встречаются: Pb, Zn, Cu, Cd, Ni, Cr, Hg, As.

Обследование земель, удобряемых осадками сточных вод, базируется на определении содержания тяжелых металлов в почвах. Для этого отбираются смешанные образцы тростьевым буром из расчета одна: проба с постоянного элементарного участка площадью 10 га. Отбор проб производится перед каждым повторным внесением ОСВ. Кроме почвенных проб, анализу на содержание тяжелых металлов в обязательном порядке подлежит используемый как удобрение осадок сточных вод.

Проведение обследования осуществляется в системе: «почва – почвенно-грунтовые и дренажные воды – растения» на стационарных ключевых участках и в маршрутной форме.

Ключевые участки и мониторинговые маршруты (не менее одного от каждого ключевого участка) закладываются на наиболее типичных почвенно-ландшафтных территориях. При этом ключевые участки закладываются непосредственно на полях систематического орошения, а мониторинговые маршруты должны прокладываться от ключевых участков до территорий, не испытывающих влияния по наиболее вероятным направлениям миграции подвижных ингредиентов загрязнителей.

На мониторинговом маршруте должно быть от 2 до 5 пунктов отбора проб почвы, почвенно-грунтовых, дренажных вод и растений. Пункты отбора проб отмечаются на плане местности. На ключевых участках и мониторинговых маршрутах ежегодно один раз в сезон (зимой, весной, летом, осенью) ведутся наблюдения за содержанием наиболее динамичных ингредиентов в почвах, почвенно-грунтовых, дренажных водах и растениях. Кроме этого, на ключевых участках в момент их закладки изучаются все свойства почв по полной программе производственного мониторинга.

Динамичными ингредиентами, за которыми должны вести систематические наблюдения по сезонам года, являются: фосфор, калий, кальций, магний, натрий, цинк, медь, бор, молибден, свинец, кадмий, марганец, а также ионы аммония, нитратов, нитритов, сульфатов, гидрокарбонатов и хлора.

Содержание биогенных элементов – фосфора, калия, а также аммонийного и нитратного азота по сезонам года определяется в пахотном и подпахотном слоях до глубины 40 см, остальные ингредиенты – только в пахотном слое.

Система показателей контроля почвы мелиорируемых агроландшафтов приведена в таблице 34.

Поэтому в установлении техногенного загрязнения для детализации экологической обстановки в региональном почвенно-экологическом мониторинге агроландшафта можно использовать ПДК и ОДК тяжелых металлов, разработанные Минздравом СССР и Госкомсанэпиднадзором России (табл. 31), но более правильный результат дает оценка загрязненности почвы, базирующаяся на местном фоне (табл. 35).

Таблица 34

Система показателей контроля почвы

Показатели	Параметры
Баланс питательных веществ	Содержание N, P, K и Ca в почвах, удобрениях, возделываемых культурах, семенах, атмосферных осадках, химических мелиорантах. Поступление биологического азота (симбиотическая и несимбиотическая азотфиксация). Потеря элементов питания при вымывании – горизонтальные и вертикальные стоки.
Баланс гумуса	Содержание гумуса в исходных объектах (до начала слежения) и периодическое (по окончании ротации) его изменение. Скорость минерализации и гумификации органического вещества.
Кислотный режим	рН, гидролитическая кислотность, емкость катионного обмена. Степень насыщенности основаниями.
Физическое состояние	Плотность, порозность, показатели водного режима, температура.
Пищевой режим	Содержание подвижных соединений элементов питания: C, N, P, K и микроэлементов.
Биологическая активность	Биологическая токсичность и степень активности микроорганизмов. Численность некоторых видов микроорганизмов. Определение активности ферментов.

Таблица 35

Blog