88403

Разработка основ почвенно-экологического мониторинга

Реферат

Экология и защита окружающей среды

Важной задачей человечества, в условиях нехватки ресурсов (в том числе и пригодных местообитаний в ряде регионов планеты) является контроль распространения энтропии, выявление участков с её преимущественным накоплением, что может повлечь ухудшение состояния человеческого общества, отдельных индивидов.

Русский

2015-04-29

61.03 KB

2 чел.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………………………………..3

Почвенно-экологический мониторинг и его место в системе экологического мониторинга……………………………………………………………………….7

Особенность почвы как объекта мониторинга………………………………...12

Выбор контрольных участков…………………………………………………..14

Показатели экологического состояния почв, подлежащие контролю при мониторинге……………………………………………………………………...15

Импактный (локальный), региональный, глобальный и фоновый почвенно-экологический мониторинг……………………………………………………..21

Агроэкологическая типизация земель………………………………………....25

Заключение……………………………………………………………………….28

Литература……………………………………………………………………….30

ВВЕДЕНИЕ

Начиная с работ Т. Мальтуса, некоторые ученые возвращаются к проблеме перенаселения Земли (Глазовский Н. Ф., 2004), как ведущей, детерминирующей другие глобальные проблемы человечества. Перенаселение какой-либо природной территории, либо все планеты Земля начинает проявляться с того момента, когда возникает недостаток в ресурсах, для поддержания функционирования значительно выросшего социума.

Важной задачей человечества, в условиях нехватки ресурсов (в том числе и пригодных местообитаний в ряде регионов планеты) является контроль распространения энтропии, выявление участков с её преимущественным накоплением, что может повлечь ухудшение состояния человеческого общества, отдельных индивидов. Локализация таких участков поможет и помогает принимать меры по защите природы и населения от опасных продуктов жизнедеятельности человеческих и техногенных систем.

В настоящее время по всему миру налажена система экологического мониторинга, преследующая цель сбора информации об изменениях в биосфере и отдельных её компонентах. По Трофимовой В. Л. (2002) экологический мониторинг – это система регулярных длительных наблюдений в пространстве и времени, дающая информацию о состоянии окружающей среды с целью оценки прошлого, настоящего и прогноза в будущем параметров окружающей среды, имеющих значение для человека.

Наиболее быструю реакцию проявляют при воздействии на экосистемы живые организмы, их используют в мониторинге как биологические индикаторы. Важным является не только быстрота ответных изменений, но и то, что они реагируют на весь комплекс загрязнений, это делает более информативными, по сравнению с прямой оценкой загрязнений приборами (Бурдин К. С., 1985).

Самым консервативным компонентов экосистемы является почва, поэтому их используют как индикаторы долговременных изменений, способных сохранять воздействия на длительное время.

В последние десятилетия человек стал причиной быстрой деградации почв, хотя потери почв имели место на протяжении всей человеческой истории. Насчитывают не менее 6 типов антропогенно-технических воздействий, которые могут вызвать разного уровня ухудшение почв:

- водная и ветровая эрозия;

- засоление, подщелачивание, подкисление;

- заболачивание;

- физическая деградация, включая уплотнение и коркообразование;

- разрушение и отчуждение почвы при строительстве, добыче полезных ископаемых;

- химическое загрязнение почв (Розанов Б. Г., 1989).

Почва – индикатор многолетних природных процессов, и её состояние – это результат длительного воздействия разнообразных источников загрязнения. Выбросы в атмосферу от промышленных предприятий и автотранспорта, орошение земель загрязненными водами, нарушений технологических требования при добыче, переработке и использовании нефтепродуктов, многочисленные аварии на нефтепроводах, несбалансированное применение минеральных удобрений и пестицидов приводят к загрязнению почв, ухудшению их физического состояния и в результате потере плодородия и неспособности выполнять свои экологические функции (Экологическое…, 2001; Росновский И. Н., Кулижский С. П., 2004).

Тяжелые металлы начали изучать одними из первых. Они поступают в почву преимущественно из атмосферы с выбросами промышленных предприятий, а свинец - с выхлопными газами автомобилей. Описаны случаи, когда большие количества тяжелых металлов попадали в почву с оросительными водами, если выше водозабора в реки сбрасывались сточные воды промышленных предприятий. Из атмосферы в почву тяжелые металлы попадают чаще всего в форме оксидов, где постепенно растворяются, переходя в гидроксиды, карбонаты или в форму обменных катионов. Общее количество свинца, которое может задержать метровый слой почвы на одном гектаре, достигает 500 - 600 т. Почвы песчаные, малогумусные, устойчивы против загрязнения; это значит, что они слабо связывают тяжелые металлы, легко отдают их растениям или пропускают через себя с фильтрующимися водами. На таких почвах возрастает опасность загрязнения растений и подземных вод. В этом заключается одно из трудноразрешимых противоречий: легко загрязняющиеся почвы предохраняют окружающую среду, но почвы, устойчивые к загрязнению, не обладают защитными свойствами в отношении живых организмов и природных вод.

В северном полушарии, на территориях высокой промышленной освоенности большую проблему представляют кислотные дожди. Их выпадение - результат выброса в атмосферу продуктов сжигания топлива, а также выбросов металлургических и химических заводов. Действие кислых дождей на почвы неоднозначное. В северных, таежных зонах они увеличивают вредную кислотность почв, способствуют повышению содержания в почвах растворимых соединений токсичных элементов - свинца, алюминия.

Крупнотоннажные отходы различных производств, отвалы гидролизного лигнина, золы тепловых электростанций, отвалы при добыче угля оказывают локальное влияние. Такие отвалы занимают немалые площади, выводя из пользования земельные угодья, а многие из них представляют вполне конкретную опасность для окружающей среды. Отвалы многих горных пород содержат пирит, который самопроизвольно на воздухе окисляется до H2SO4.

Нефтяное загрязнение почв относится к числу наиболее опасных, поскольку оно принципиально изменяет свойства почв, а очистка от нефти очень сильно затруднена. Последствия для почв, вызванные нефтезагрязнением, можно без преувеличения назвать чрезвычайными. Нефть обволакивает почвенные частицы, почва не смачивается водой, гибнет микрофлора, растения не получают должного питания. Наконец, частицы почвы слипаются, а сама нефть постепенно переходит в иное состояние, ее фракции становятся более окисленными, затвердевают, и при высоких уровнях загрязнения почва напоминает асфальтоподобную массу (Орлов Д. С., 1996). Загрязнение почв приводит к формированию очагов социально-экологической напряженности (рис. 1). Они формируются вокруг наиболее загрязненных промышленных центров. В структурном отношении в указанных очагах выделяется эпицентр, а далее вокруг него две зоны, одна из которых, в зависимости от ветрового режима, характера выбросов и их рассеивания, примыкает к эпицентру и переходит во вторую, которая может распространяться на десятки километров от эпицентра и санитарно-защитной зоны (Гичев Ю. П., 2002).

Рисунок 1 – Структура очага социально-экологического напряжения (Гичев Ю. П., 2002)

1.ПОЧВЕННО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ И ЕГО МЕСТО В СИСТЕМЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА

Термин «мониторинг» впервые появился в рекомендациях специальной комиссии СКОПЕ (научный комитет по проблемам окружающей среды) при ЮНЕСКО в 1971 году, а в 1972 году уже появились первые предложения по Глобальной системе мониторинга окружающей среды (Стокгольмская конференция ООН по окружающей среде). Однако такая система не создана по сей день из-за разногласий в объемах, формах и объектах мониторинга, распределении обязанностей между уже существующими системами наблюдений. Такие же проблемы и у нас в стране, поэтому, когда возникает острая необходимость режимных наблюдений за окружающей средой, каждая отрасль должна создавать свою локальную систему мониторинга.

Система экологического мониторинга должна накапливать, систематизировать и анализировать информацию о:

- состоянии окружающей среды;

- причинах наблюдаемых и вероятных изменений состояния (т. e. об источниках и факторах воздействия);

- допустимости изменений и нагрузок на среду в целом;

- существующих резервах биосферы.

Таким образом, в систему экологического мониторинга входят наблюдения за состоянием элементов биосферы и наблюдения за источниками и факторами антропогенного воздействия.

В соответствии с приведенными определениями и возложенными на систему функциями мониторинг включает три основных направления деятельности:

- наблюдения за факторами воздействия и состоянием среды;

- оценку фактического состояния среды;

- прогноз состояния окружающей природной среды и оценку прогнозируемого состояния.

Сама система мониторинга не включает деятельность по управлению качеством среды, но является источником необходимой для принятия экологически значимых решений информации (Чупахин В. М., 1989).

Существуют различные подходы к классификации мониторинга (по характеру решаемых задач, по уровням организации, по природным средам, за которыми ведутся наблюдения). Отраженная на рис.2 классификация охватывает весь блок экологического мониторинга, наблюдения за меняющейся абиотической составляющей биосферы и ответной реакцией экосистем на эти изменения. Таким образом, экологический мониторинг включает как геофизические, так и биологические аспекты, что определяет широкий спектр методов и приемов исследований, используемых при его осуществлении.

Рисунок 2 - Классификация экологического мониторинга (Родзевич Н. Н., 2003)


Следуя за академиком Израэлем Ю. А. и соавторами (1987) почвенно-экологический мониторинг должен входить в группу геофизического и выделяться по контролируемой природной среде – почве и почвенному покрову.

В основе почвенно-экологического мониторинга должны лежать следующие основные принципы:

1) разработка методов контроля за наиболее уязвимыми свойствами почв, изменение которых может вызвать потерю плодородия, ухудшение качества 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 процессов с целью прогноза ожидаемых урожаев и оперативного регулирования развития сельскохозяйственных культур, изменением свойств почв при длительных антропогенных нагрузках;

5) ведение мониторинга за состоянием почв территорий ненарушенных антропогенными вмешательствами (фоновый мониторинг) (Глазовская М. А. и др., 1989; Черныш А. Ф., 2003).

Специальные задачи почвенно-экологического мониторинга выполняемые на разном уровне (локальном, региональном, глобальном), различаются. Объединяет их общая цель: своевременное обнаружение изменений свойств почв при различных видах их использования и неиспользования.

Локальный и региональный мониторинг должен решать следующие задачи:

-характеристика источника загрязнения и загрязняющих веществ;

-определение уровней контролируемых показателей состояния почв, вод, растений на территории, подверженной действию источника загрязнения;

-установление зон распространения почв с ухудшением контролируемых свойств;

-определение характера действия загрязняющих веществ на почву, а также путей миграции, аккумуляции и направления трансформации загрязняющих веществ в почве;

-оценка сопротивляемости почв загрязнению и возможности их самоочищения;

-рекомендация мероприятий по снижению или ликвидации последствий загрязнения почв;

-оценка экономического ущерба, нанесенного природе и сельскому хозяйству загрязнением почв.

При глобальном мониторинге должно проводиться следующее:

-характеристика потока контролируемых химических элементов на почвы фоновых территорий;

-определение уровней контролируемых показателей состояния почв;

-выявление зон миграции, аккумуляции, направления трансформации контролируемых химических элементов в почве;

-определение скорости накопления контролируемых химических элементов в почвах фоновых территорий.

Экологическому менеджменту, как системе принятия решений связанных с реализацией действий на земле, должен, в обязательном порядке, предшествовать анализ разносторонних и регулярно обновляемых данных о ее состоянии. Все это определяет необходимость организации систематических комплексных наблюдений за состоянием окружающей среды, ее главного компонента – почвенного покрова. Система мониторинга должна не только содействовать надежной охране земель, но и в короткие сроки дать значительный экологический и экономический эффект, обеспечить подготовку достоверных текущих и долгосрочных прогнозов на проведение мелиоративных и других мер по улучшению угодий. Совокупность полученных при мониторинге данных даст возможность решить актуальные задачи определения оптимальных и критических уровней важнейших физических и химических показателей почв применительно к отдельным ее типам, регионам, сельскохозяйственным культурам, технологиям их возделывания, системам земледелия (Черныш А. Ф., 2003).

2.ОСОБЕННОСТЬ ПОЧВЫ КАК ОБЪЕКТА МОНИТОРИНГА

Специфика почв как объекта мониторинга определяется их местом и функциями в биосфере. Почвенный покров служит конечным приемником большинства техногенных химических веществ, вовлекаемых в биосферу. Обладая высокой емкостью поглощения, почва является главным аккумулятором, сорбентом и разрушителем токсикантов. Представляя собой геохимический барьер на пути миграции загрязняющих веществ, почвенный покров предохраняет сопредельные среды от техногенного воздействия. Однако возможности почвы как буферной системы не безграничны. Аккумуляция токсикантов и продуктов их превращения в почве приводит к изменению её химического, физического и биологического состояния, деградации и, в конечном итоге, разрушению. Эти негативные изменения могут сопровождаться токсичным воздействием почв на другие компоненты экосистемы – биоту (в первую очередь, видовое разнообразие, продуктивность и устойчивость фитоценозов), поверхностные и грунтовые воды, припочвенные слои атмосферы (Гришина Л. А., 1991 и др.).

Организация почвенного мониторинга представляет собой задачу более трудную, чем мониторинга водных и воздушных сред по следующим причинам:

1) почва – сложный объект исследования, так как представляет биокосное тело, которое живет по законам и живой природы, и минерального царства;

2) почва – многофазная гетерогенная полидисперсная термодинамическая открытая система, химические взаимодействия в ней происходят с участием твердых фаз, почвенного раствора, почвенного воздуха, корней растений, живых организмов. Постоянное влияние оказывают физические почвенные процессы (перенос влаги и испарение);

3) опасные загрязняющие почвы химические элементы Hg, Cd, Pb, As, F, Se являются природными составляющими горных пород и почв. В почвы они поступают из естественных и антропогенных источников, а задачи мониторинга требуют оценки доли влияния лишь антропогенной составляющей;

4) поступают в почву различные химические вещества антропогенного происхождения практически постоянно;

5) природное пространственное и временное варьирование содержаний химических веществ в почвах велико, что нередко определяет трудность установления степени превышения исходного уровня содержания химических веществ в почвах (Мотузова Г. В., 1994).

Многие методические вопросы почвенного мониторинга не решены. Окончательно не определено понятие «фон», «фоновое содержание». Часто современное состояние биосферы оценивают, сравнивая его с прошлым состоянием с помощью косвенных методов: путем ретроспективной экстраполяции современных данных, сопоставлением со сведениями в прежних публикациях, определением содержания загрязняющих веществ в захороненных средах и музейных образцах, используя изотопный анализ химических веществ. Все эти методы не свободны от недостатков. Наиболее эффективным представляется для оценки локального загрязнения сравнивать загрязненные почвы с незагрязненными аналогичными, а при фоновом мониторинге оценивать изменение во времени фоновых почв.

3.ВЫБОР КОНТРОЛЬНЫХ УЧАСТКОВ

Для обнаружения изменения свойств почв объектами наблюдения должны быть специально выбранные территории во всех главнейших почвенно-климатических зонах страны, с учетом существующего и ожидаемого уровня загрязнения атмосферы. В первую очередь необходимо создание системы мониторинга почв в районах наиболее интенсивной антропогенной нагрузки.

Мониторинг почв следует проводить на фиксированных контрольных участках, репрезентативно характеризующих почвенный покров природных и сельскохозяйственных геохимически сопряженных ландшафтов типичных для данного региона водосборных бассейнов. Водосборный бассейн является идеальным объектом оценки и контроля состояния экосистем, поскольку имеет ясные природные границы, замыкающие единонаправленный поток вещества и энергии и обеспечивающий относительную автономию исследуемой территории. Зоны водосбора должны занимать площадь в пределах от нескольких десятков гектаров до нескольких квадратных километров, быть гидрологически изолированными и максимально гомогенными в геологическом отношении. Внутри зоны водосбора должны быть достаточно широко представлены доминирующие типы фитоценозов и почв региона. Для контроля загрязнения пробные участки располагают на разном направлении ветров. Фоновые участки должны находиться вне зоны действия источника загрязнения, на расстоянии не менее 10-15 км. При высоких фоновых уровнях загрязняющих веществ расстояние это может быть меньшим, при низких фоновых уровнях оно должно быть большим. Все участки должны обладать сходными характеристиками состава и свойств почв, природных вод и растительного покрова. При проведение фонового мониторинга следует осуществлять наблюдения за возможно большим числом естественных БГЦ (Гришина Л. А. и др., 1991)

4.ПОКАЗАТЕЛИ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОЧВ,ПОДЛЕЖАЩИЕ КОНТРОЛЮ ПРИ МОНИТОРИНГЕ

Наиболее важным вопросом является выбор показателей мониторинга почв, периодичности наблюдений и методов измерения. Перечень показателей должен быть оптимальным, обеспечивающим реальность исполнения и не вызывающем потери информации. Система показателей должна включать обязательные для всех видов почв и специфичные для почв одного или нескольких типов параметры, а также показатели, обусловленные природой загрязняющих веществ (Гришина Л. А. и др, 1991). Выбираемые для мониторинга показатели должны быть по возможности просты, а методы доступны, в том числе для сравнительно небольших лабораторий, не располагающих дорогостоящим оборудованием. Кроме того, необходимо отметить, если при контроле воздуха или вод основное внимание обращается на вредные и токсичные примеси, то при почвенном мониторинге приходится контролировать многие параметры, характеризующие систему в целом, выявлять признаки, указывающие на возникновение неблагоприятных тенденций или снижение почвенного плодородия (Садовникова Л. К., 2006).

Обязателен контроль показателей подвижности загрязняющих веществ, т. к. именно они характеризуют способность загрязняющих веществ переходить в сопредельные среды: в растения, в почвенные и грунтовые воды. Но чаще запас подвижных соединений неорганических загрязняющих веществ определяют в составе вытяжек разбавленных кислот, щелочей, солей, экстрагирующее действие которых может быть усилено присутствием комплексообразователей. Широким распространением пользуется, например, вытяжка ацетатно-аммонийного буферного раствора. Результаты диагностики состояния загрязняющих веществ с помощью этих показателей свидетельствуют об их информативности. Многочисленные данные показывают, что при загрязнении различных ландшафтов общее содержание металлов и содержание их подвижных соединений в почвах повышается на порядки. Существенно увеличивается доля подвижных соединений металлов от общего содержания их в почве (Мотузова Г. В., 1999).

Во многих случаях заменить трудоемкое определение валового содержания и подвижных форм соединений тяжелых металлов, на определение легко контролируемых показателей рН, Eh, ЕКО, содержания органического вещества помогают представления о взаимосвязи процессов и их количественная оценка на основе термодинамических принципов химического равновесия .

По результатам многолетней практики Гришина Л. А. и соавторы (1991) предлагают разделить показатели почвенно-экологического мониторинга на показатели ранней, кратко- и долгосрочной диагностики.

1. Показатели ранней диагностики негативных изменений свойств почв, позволяют обнаружить и остановить неблагоприятные процессы на начальных стадиях их развития. Это, прежде всего, показатели биологической активности почв – численность и видовой состав микроорганизмов и беспозвоночных животных, их биомасса, ферментативная активность почв, интенсивность выделения углекислого газа почвой, активность азотфиксации и денитрификации, нитрификационная способность почв. Их использование при мониторинге промышленного загрязнения почв позволяет обнаружить тенденции и скорость происходящих в почве изменений, судить о степени опасности поллютантов. Однако неблагоприятные эффекты не являются строго специфичными, одинаковая реакция может вызываться разными факторами. Интегральный характер этих показателей, их высокое природное варьирование и сезонная динамика, неоднозначность реакций и большая приспособленность живых организмов к воздействию токсикантов делают необходимым одновременные прямые определения других свойств почв для указания причин неблагополучия.

В качестве этих диагностических свойств целесообразно использование характеристик кислотно-основного, ионно-солевого, окислительно-восстановительного режимов почв. Анализу могут подвергаться почвенные растворы, лизиметрические воды, водные вытяжки, в которых определяются рН и активность других ионов, содержание азота, фосфора, серы, кальция, магния, тяжелых металлов, органического вещества. Частота измерения – несколько раз за сезон.

2. Показатели средней устойчивости, характеризующие краткосрочные изменения свойств почв и обеспечивающие текущий контроль за её состоянием. С этой целью целесообразно использовать катионно-обменные свойства почв, содержание доступных для растений форм элементов питания, кислоторастворимых форм соединений кальция, магния, железа и алюминия, подвижных форм соединений тяжелых металлов, скорость деструкционных процессов, мощность и запасы подстилки, фракционный состав гумуса. Измерения должны проводиться через 2-5 лет.

3. Показатели долгосрочной диагностики нарушений почвообразования при промышленном загрязнении. Это валовой состав почв, включая содержание тяжелых металлов, состав почвенных минералов, содержание и запасы гумуса, морфологические и физические свойства почв (плотность, структурное состояние, водопроницаемость, гранулометрический состав), то есть фундаментальные свойства почв. Оценка их необходима как точка отсчета, как исходная характеристика почв на предварительном этапе мониторинга. Эти свойства формируются в результате относительно длительных однонаправленных процессов и поэтому требуют измерений через 10 лет и более.

Вслед за Садовниковой Л. К. (2006) рассмотрим конкретные важнейшие показатели почвенного мониторинга.

Кислотно-основные свойства. Важнейший и, как правило, достаточный для характеристики почв показатель – это значение рН в водных и солевых вытяжках. Значение рН свидетельствует только о степени кислотности или щелочности почв, но из-за довольно высокой буферности почв оно не позволяет количественно оценить кислотность или щелочность. Возможны случаи, когда содержание кислотных компонентов в почве нарастает, но рН практически не изменяется. Тогда кроме рН целесообразно определять так называемую потенциальную кислотность, которую находят путем титрования щелочью вытяжки из почвы, что в известной мере позволяет судить об уровне потенциальной кислотности почвы.

Емкость катионного обмена (ЕКО). Является важной почвенной характеристикой. Она складывается из поглотительной способности гумусовых веществ, минеральных частиц почвы, а также входящих в ее состав микроорганизмов. Величина ЕКО почвы коррелирует с содержанием в ней гумуса, гранулометрическим и минералогическим составом, величиной рН. Таким образом, емкость катионного обмена – интегральная почвенная характеристика, по которой можно оценивать степень устойчивости почв, в том числе, и к антропогенному воздействию (Биогеохимические…, 1993).

Динамика содержания гумуса. Контроль за содержанием гумуса входит в число первоочередных задач, поскольку изменение количества органического вещества в почве не только прямо связано с изменениями практически всех свойств почв и их плодородия, но отражает влияние внешних негативных процессов, вызывающих деградацию почв.

Для контроля за качественной характеристикой почвенного гумуса целесообразно определять содержание водорастворимых органических веществ, формирующих в значительной мере запас лабильных элементов питания и являющихся показателем доступности гумусовых веществ микроорганизмам.

Вторичное засоление почв. Вторичное, точнее, антропогенное засоление почв проявляется при недостаточно научно обоснованном орошении, строительстве каналов и водохранилищ, при развеивании солевых аккумуляций и др. Химически Оно проявляется в увеличении содержания в почвах и почвенных растворах легкорастворимых солей – NaCl, Na2SO4, MgCl2, MgSO4 и др. Наиболее простой и быстрый метод обнаружения засоления основан на измерении электрической проводимости. Применяют определение электрической проводимости почвенных суспензий, паст насыщения, водных вытяжек, почвенных растворов и непосредственно почв. Быстро и достаточно точно можно контролировать этот процесс, определяя удельную электрическую проводимость водных суспензий с помощью специальных солемеров.

Осолонцевание почв. Химическим признаком осолонцевания обычно служит увеличение содержания в почвах обменного натрия.

Угнетение почвенной биоты. Этот важный показатель, пригодный, в том числе и для ранней диагностики негативных процессов в почве, находят, как правило, по косвенным признакам. Сравнительно простой прием, позволяющий оценить суммарную активность почвенных организмов, разлагающих органическое вещество и выделяющих диоксид углерода, состоит в определении так называемого дыхания почвы, или эмиссии почвой СО2. В полевых условиях на поверхности почвы устанавливают специальные камеры, которые улавливают выделяющийся СО2, например, путем его поглощения раствором щелочи; затем количество поглощенного СО2 можно измерить титрованием.

Фитотоксичность почв. Необходимость определения этого показателя особенно часто возникает при мониторинге химически загрязненных почв или при оценке возможности использования в качестве мелиорантов или удобрений различного рода отходов: осадков сточных вод, различного рода компостов, гидролизного лигнина.

Для выяснения относительной фитотоксичности используют метод рулонной культуры, выращивая проростки тест-растений на рулоне фильтровальной бумаги из семян, замоченных в растворе в различными концентрациями тяжелых металлов.

Загрязнение почв нефтепродуктами. При контроле загрязнения почв нефтепродуктами решаются обычно три основные задачи:

-определяются масштабы (площади загрязнения);

-оценивается степень загрязнения;

-выявляется наличие токсичных и канцерогенных соединений.

Первые две задачи могут решаться дистанционными методами, к которым относится аэрокосмическое измерение спектральной отражательной способности почв. По измеренным величинам спектральных коэффициентов яркости (СКЯ) удается обнаружить территории, загрязненные нефтью, а по уровням изменения окраски почв – примерно степень загрязнения.

При мониторинге почв, загрязненных углеводородами, особое внимание уделяется определению полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) люминесцентными и газохроматическими методами.

Загрязнение почв тяжелыми металлами. Любые элементы находятся в почве в форме различных соединений, только часть которых доступна растениям. Но эти соединения могут трансформироваться и переходить из одних форм в другие.

Поэтому для целей мониторинга выбирают в известной мере условно две или три важнейших группы. Обычно определяют общее (валовое) содержание элементов, лабильные (подвижные) формы их соединений, иногда отдельно определяют обменные формы и водорастворимые соединения.

5.ИМПАКТНЫЙ,РЕГИОНАЛЬНЫЙ,ГЛОБАЛЬНЫЙ И ФОНОВЫЙ ПОЧВЕННО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ

Почвенно-экологический мониторинг подразделяют по степени охвата территории на импактный, региональный и глобальный мониторинг. Специальные задачи почвенного мониторинга, выполняемого на разном уровне, различаются. Объединяет их одна общая цель: своевременное обнаружение неблагоприятных изменений свойств почв при различных видах их использования, а также при развитии естественного почвообразовательного процесса.

Для получения фоновых значений содержания химических веществ в почвах удаленных от источника загрязнения в биосферных заповедниках, ведут фоновый мониторинг. Это необходимо для исследования современного антропогенного влияния на биосферу (Ландшафтно-геохимические..., 1989).

При импактном и региональном почвенном мониторинге должны быть выполнены следующие виды работ:

-определение источника загрязнения и идентификация загрязняющих веществ;

-определение уровней контролируемых показателей состояния почв, вод, растений на территории, окружающей источник загрязнения;

-определение зон распространения почв с ухудшением контролируемых свойств;

-определение характера действия загрязняющих веществ на почву;

-определение зон миграции, аккумуляции и направления трансформации загрязняющих веществ в почве;

-оценка сопротивляемости почв загрязнению и возможности их самоочищения;

-оценка эффективности возможных мероприятий по снижению или ликвидации последствий загрязнения почв;

-оценка экономического ущерба, нанесенного природе и сельскому хозяйству загрязнением почв.

При глобальном мониторинге должны проводиться следующие мероприятия:

-определение потока контролируемых химических элементов на почвы контролируемых фоновых территорий;

-определение уровней контролируемых показателей состояния почв;

-определение зон миграции, аккумуляции, направления трансформации контролируемых химических элементов в почве;

-определение скорости накопления контролируемых химических элементов в почвах фоновых территорий.

Комплексное почвенное обследование при мониторинге предполагает использование совокупности приемов исследования свойств почвы, направленной на изучение (наблюдение, контроль) почвы как единого целого.

Такой подход требует обоснованного выбора методов контроля, а именно:

-комплекса контролируемых свойств почв различной природы (химические, биологические, физические, морфологические, микробиологические и др.);

-комплекса свойств почв, различающихся по характеру воздействия на них контролируемых химических веществ (прямые специфические показатели загрязнения, косвенные неспецифические показатели загрязнения, показатели устойчивости почв к загрязнению);

-комплекса компонентов почв, подлежащих контролю (почвенные горизонты, играющие роль биохимических барьеров, тонкодисперсные фракции почв, поглощающие загрязнители и др.);

-комплекса уровней наблюдения (почвенный покров, состояние почв, загрязнение почв; импактный, региональный, глобальный) (Мотузова Г. В., 1994).

Многообразие природных условий и факторов антропогенных воздействий на почвы, сложность почвенных структур обуславливают необходимость дифференцированных программ почвенно-экологического мониторинга.

Первая форма мониторинга позволяет оценить состояние почв и почвенного покрова, масштабы воздействия антропогенных факторов, направленность и интенсивность развития негативных процессов и выбрать (в соответствии с базовыми принципами мониторинга) объекты для последующих исследований.

Стационарная форма почвенно-экологического мониторинга (вторая форма) реализуется по расширенной программе комплексных исследований свойств и параметров почв, режимов и процессов, протекающих в них.

Для длительных и комплексных наблюдений стационарный участок должен включать группу достаточных по размерам площадок, которые охватывали бы все виды почв, различающихся по степени проявления тех или иных процессов. Размеры экспериментальных участков (площадок) трудно определить заранее. Их устанавливают с учетом размеров и состояния элементарных почвенных ареалов, длительности исследований, видов режимных исследований и периодичности наблюдений.

Третья форма мониторинга реализуется по сокращенной программе в процессе маршрутных обследований заранее выбранных участков или маршрутов (по тому же принципу, что и стационаров). При этом основное внимание уделяется репрезентативным диагностическим показателям, наиболее динамично меняющимся во времени (кислотность, ОВР, плотность и структурное состояние почвы, впитывание УГВ и т. д.). Маршрутные обследования пространственно могут быть приурочены к стационарным участкам или их прокладывают по самостоятельным направлениям.

По своему содержания маршрутная система мониторинга представляет собой форму оперативного контроля за состоянием почв и почвенного покрова, мелиоративных систем, агроэкосистем и продуктивностью земель. Периодичность (частота) маршрутов 1…3 за вегетационный период. В случае выявления негативных процессов (переосушение или подтопление, утечка воды из дрен, изреженность и вымокание посевов, засоление, подкисление, осолонцевание, эрозия и т. д.) составляют соответствующие карты и картосхемы, специальные акты. При обнаружении значительных изменений в свойствах почв и структуре почвенного покрова оценивают целесообразность проведения дальнейших наблюдений на таких участках (территориях).

Четвертая форма мониторинга заключается в сплошном обследовании территории. Выходные информационные материалы при этой форме мониторинга составляют в первую очередь инвентаризационные картографические характеристики, а также картограммы агрохимических обследований и разработанные на этой основе рекомендации по рационализации землепользования.

Получаемые данные о фактическом состоянии почвенных (содержание гумуса, эродированность, рН, засоленность, солонцеватость и др.) и агрохимических (содержание подвижных форм азота, фосфора, калия и др.) свойств, агропроизводственная группировка почв и «почвенные очерки», характеризующие почвы по всему спектру пользования, служат базовыми предпосылками для последующих теоретических обобщений и практических рекомендаций.

6.АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ТИПИЗАЦИЯ ЗЕМЕЛЬ

Важным показателем, по которому группируются почвенные комбинации, является контрастность входящих в их состав ЭПА. Под контрастностью почвенного покрова понимается степень различия свойств, состава и плодородия соседних почв, т.е. степень качественной дифференциации почвенного покрова.

С учетом размеров ЭПА, контрастность почв, составляющих ПК, а также наличия между компонентами генетической связи В.М.Фридланд предложил выделить шесть классов почвенных комбинаций: комплексы, пятнистости, сочетания, вариации, мозаики, ташеты.

Комплексы - микрокомбинации с регулярным (через несколько метров или десятков метров) чередованием мелких пятен контрастно различающихся почв, взаимно обусловленных в своем развитии.

Пятнистости - микрокомбинации неконтрастных небольших по площади пятен почв. Отличаясь от комплексов значительно меньшей контрастностью, эти комбинации характеризуются, как правило, более благоприятными условиями для сельскохозяйственного использовании.

Сочетания - почвенные комбинации, в которых регулярно чередуются довольно крупные (порядка гектаров и десятка гектаров) ареалы контрастно различающихся почв, которые могут иметь свое особое хозяйственное использование. Формирование сочетаний обусловлено мезорельефом. Генетическая связь между компонентами сочетаний носит однонаправленный характер. Почвы пониженных элементов рельефа находятся под влиянием почв более высоких участков в связи с перераспределением веществ с поверхностными и грунтовыми водами.

Вариации - мезокомбинации, в которых чередуются средне- и крупноконтурные ареалы неконтрастных почв с односторонней генетической связью.

Мозаики - контрастные комбинации почв, обусловленные изменениями в пространстве состава и свойств почвообразующих пород. Т а ш е т ы - неконтрастные комбинации почв, обусловленные сменой пород или различными типами растительности. В ташетах и мозаиках связи между компонентами или отсутствуют, или очень слабы.

Важными характеристиками структуры почвенного покрова являются контрастностъ и сложность.

В качестве агрономического критерия контрастности целесообразно использовать принадлежность компонентов почвенных комбинаций к различным категориям земель по ограничивающим факторам и способам их преодоления. По этому критерию установлено пять степеней контрастности почв по отношению к той или иной культуре или группе культур:

слабоконтрастные, принадлежащие к категориям земель, пригодных для использования с ограничениями, которые могут быть преодолены малозатратными мелиорациями;

среднеконтрастные, - с участием категорий земель, пригодных для использования с ограничениями, которые могут быть преодолены среднезатратными мелиорациями;

сильноконтрастные, - с участием земель, потенциально пригодных для использования после сложных высокозатратных мелиораций;

очень сильно контрастные - с участием земелъ, мало пригодных для использования вследствие неустранимых ограничении;

чрезвычайно контрастные, - с участием земель, непригодных для возделывания. ПК являются агрономически несовместимыми, на них требуется проведение совершенно различных агротехнических и мелиоративных мероприятий.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В разработке основ почвенно-экологического мониторинга прослеживается несколько этапов. В нашей стране начало им было положено в 1970-е гг. эмпирическими описательными исследованиями. Результами их были сведения об уровнях содержания отдельных химических элементов в почвах и других элементах биосферы на отдельных территориях интенсивного антропогенного действия. Эти исследования давали точечные оценки состояния почв на определенное время обследования, они характеризовали почвы вне связи с пространством и временем (Мотузова Г. В., 1988). По мере роста численности населения Земли и превращения большинства экологических ниш в антропогенно-модифицированные возникала необходимость всё более тщательного контроля за состоянием окружающей среды. Мониторинг стал той системой, которая позволила следить за степенью загрязненности и нарушенности жилища - планеты Земля.

Были разработаны сложные методы слежения за состоянием окружающей среды, частью которой является почвенный покров. Высшим уровнем исследований является создание имитационных моделей загрязнения с помощью мощных суперкомпьютеров. Общая модель экосистемы может служить основой для построения математических моделей, с помощью которых можно получить количественные оценки действия всех выявленных факторов на состояние почв и составлять прогнозные характеристики состояния почв, испытывающих техногенной воздействие.

Работы по научному мониторингу земель, включенные в кадастр научных исследований, пользуются равноправной государственной поддержкой и финансированием наряду с другими видами мониторинга.

Определение и последующая оценка результатов наблюдений, на основе постоянно обновляющихся земельно-мониторинговых данных позволяют решать следующие практические задачи:

- выявлять уровень хозяйственных нагрузок на земельные ресурсы в различных территориальных условиях страны, а также объективно устанавливать степень антропогенной преобразованности (нарушенности) почв и почвенного покрова;

- с учетом экологического состояния земельного фонда и направлений его изменений разработать территориально дифференцированные концепции, схемы и проекты рационального использования территории, базирующейся на системе определенных экологических ограничений и требований, усовершенствовать технологии производства;

- корректировать и изменять хозяйственное использование земельных ресурсов, на объективной основе устанавливать платежи на землю, в том числе по повышенным ставкам за сверхнормативное загрязнение почв, нерациональное использование земель;

- совершенствовать кадастр земельных ресурсов и экономическую оценку для различных видов природопользования;

- определять эколого-кризисные зоны и зоны с экологически опасной ситуацией и устанавливать для них особые условия хозяйственно-экономического развития с ориентацией на экологически безопасное производство, а в отдельных случаях – прекращение всякой хозяйственной деятельности;

- совершенствовать оценку почв с учетом направлений изменений свойств почв и воспроизводства плодородия земель.

Таким образом, мониторинг любого масштаба, вплоть до глобального, должен стать инструментом управления качеством среды. Если человечество сможет добиться Мира во всём Мире, то благодаря мониторингу сумеет оградить биосферу от разрушения, сохранить чистоту и гармонию для будущих поколений.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1)Агроэкология / Черников В. А., Алексахин Р. М., Голубев А. В. и др. – М.: Колос, 2000. – 536 с.

2)Алексеенко В. А., Алексеенко Л. П. Геохимические барьеры. – М.: Логос, 2003. – 144 с.

3)Арманд А. Д. Эксперимент «Гея». Проблема живой Земли. 2001. theosophy/lib/gaia.htm

4)Биогеохимические основы экологического нормирования / Башкин В. Н., Евстафьева Е. В., Снакин В. В. и др. – М.: Наука, 1993 – С. 147-211.

5)Гичев Ю. П. Загрязнение окружающей среды и здоровье человека. (Печальный опыт России). – Новосибирск, СО РАМН, 2002. – 230 с.

6)Глазовская М. А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР. – М.: Высш. шк., 1988. – 328 с.

7)Глазовской Н. Ф. Современные подходы к оценке устойчивости биосферы и развитие человечества // Почвы. Биогеохимические циклы и биосфера. Развитие идей Виктора Абрамовича Ковды. К 100-летию со дня рождения. Москва: Товарищество научных изданий КМК, 2004. – 403 с.

8)Гришина Л. А., Копцик Г. Н., Моргун Л. В. Организация и проведение почвенных исследований для экологического мониторинга. – М.: Изд-во МГУ, 1991. – 82 с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

8349. Феодальный Китай под властью цинской монархии 96.45 KB
  Феодальный Китай под властью цинской монархии План. Крестьянская война XVII в. Захватнические войны Цинов. Первая опиумная война. Крестьянская...
8350. Фразеология китайского языка 86 KB
  Классификация фразеологизмов. В соответствии со своими дифференциальными признаками (лексико-семантическими и грамматическими), а также особенностями функционирования или способами существования в речевой цепи, фразеологизмы подразделяют на соответс...
8351. Маньчжуры и династия Цин в Китае 55.5 KB
  Маньчжуры и династия Цин в Китае За полтора века затянувшейся политической борьбы в верхах за необходимые стране реформы процесс разорения крестьян достиг крайней степени. Снова оживилась деятельность тайных обществ типа Белого лотоса. Год от года...
8352. Китайские игры. Го в Древнем Китае 68 KB
  Го в Древнем Китае Содержание: 1. Введение. 2. Легенды о мудрых королях и гадания. 3. Го и война. 4. Го в классике. 5. Сумбур в Хань- и Вей-времена. 6. Литература. 1. ВВЕДЕНИЕ Китайской игре Вей-чи (Weichi,Weiqi), более известной у нас под ее...
8353. Main trends in the government’s policy on internationalization 71 KB
  Main trends in the governments policy on internationalization Internationalization of higher education is a reality. The Russian higher educational institutions have at their disposal much less funds than universities in the developed co...
8354. История древней Индии и Китая 37.5 KB
  Особый расцвет в индии наступает с 5-6 веков н.э, начинается процесс урбанизации. Ahimsa - не причинение вреда всему живого. Начинается развитие товарно-денежного обращения. Члены всех 4-ех варн отходили от своих традиционных занятий...
8355. Культура Древнего Востока. Бхавадгита 98 KB
  Культура Древнего Востока. БХАГАВАДГИТА КАК ОНА ЕСТЬ Арджуна спросил: О мой Господь, о Высшая личность, что такое Брахман? Что такое душа? Что такое кармическая деятельность? Что представляет собой это материальное проявление? Кто такие полубоги? По...
8356. История Китая. Краткий обзор 482.32 KB
  История Китая Китайская цивилизация - одна из старейших в мире. По утверждениям китайских учёных, её возраст может составлять пять тысяч лет, при этом имеющиеся письменные источники покрывают период не менее 3500 лет. Наличие систем администрат...
8357. Хрестоматія Китайської Літератури (від найдавніших часів до ІІІ ст. н.е.) 中国古代文学作品选 4.19 MB
  Хрестоматія Китайської Літератури(від найдавніших часів до ІІІ ст. н.е.) У хрестоматії широко представлена перекладна й оригінальна давньокитайська література, зокрема народна та авторська поезія, міфологічна, літописна, філософська ...