Фитотоксичность городских почв

| металлами |

|1. Отдельные сигналы загрязнения < 1 |

|2. Ограниченное распространение 1-4.9 |

|3. Широкое распространение 5-20 |

|4. Очень широкое распространение >20 |

Для целей более тщательного экологического анализа нами

разработана система оценки состояния (на текущий момент)

загрязнения ТМ почвенного покрова в координатах: интенсивность

загрязнения металлами—распространение площадей с различной

интенсивностью загрязнения, в % от общей площади почвенного покрова

(табл. 4).

Таблица 4. Категории состояния загрязнения тяжелым металлом почвенного

покрова района (Добровольский)

|Интенсивность|Распространения загрязнения общей площади в %|

| | |

|Загрязнения | |

|(Ка) | |

| |20 |

|30.0 |У |С | | |

|2)6.0 | | | | |

Примечание . Н – природная норма . Состояние загрязнения металлом всей

площадипочвенногопокрова района . Сл – слабое загрязнение , У –

умеренное загрязнение С – сильное,ОС – очень сильное

Рассмотренные показатели являются статическими, так как

характеризуют состояние загрязненности почвы металлами на момент

обследования. Однако для всесторонней оценки экологической

ситуации, включая прогноз событии, требуется анализ динамики

процесса. Теоретической основой прогноза могут служить,

представления о циклах массообмена тяжелых металлов в биосфере.

Целостность всей биосферы и ее отдельных звеньев вплоть до

элементарных экосистем (ландшафтов) обеспечивается циклами

массообмена химических элементов. Одним из главных циклов металлов

в биосфере является биологический круговорот - массообмен между

почвой и растительностью на протяжении года. В табл. 5 приведены

обобщенные данные о массах тяжелых металлов, вовлекаемых в

биологический круговорот в распространенных экогеосистемах гумидной

зоны Европейской России.

|л |лес |лиственный |ный |лесное |

| | |лес |лес | |

|Fe |30/4 |68 |126 |150 |

|Mn |36/4 |81 |151 |7.5 |

|Zn |4/6 |10.2 |18.9 |6.3 |

|Cu |1.2 |2.7 |50 |1.2 |

|Ni |0.3 |0.68 |1.26 |1.36 |

|Co |0.07 |0.17 |0.31 |0.23 |

Таблица 5. Средние значения масс тяжелых металлов,

вовлекаемых в биологический круговорот в распространенных

геохимически автономных ландшафтах лесной зоны Европейской

России, кг/км в год

(В.В. Добровольский )

Разумеется, в разных районах массы металлов, участвующие в

биологическом круговороте, имеют некоторые отклонения от значений,

представленных в табл. 5. В качестве примера приведены данные для

экосистемы елового леса южной Карелии (табл. 6). (В.В

Добровольский)

| | Металл |

|Механизм | |

|за- | |

|грязнения| |

| | |

| | | | | | | |

| |Fe |Mn |Zn |Cu |Ni |Co |

|приро- |50-1|220-4|3.7-|0.26-0|0.07-0|0.04-0|

|стом |20 |50 |8.6 |.66 |.14 |.11 |

|ие |40-1|190-3|3.0-|0.24-0|0.05-0|0.03-0|

|в почву с|10 |90 |8.3 |.64 |.13 |.07 |

|опа | | | | | | |

|дом | | | | | | |

Данные табл. 5 и 6 характеризуют массы тяжелых металлов,

мигрирующие в биологическом круговороте в условиях геохимического

фона. В условиях воздействия непрерывной техногенной эмиссии

металлы аккумулируются в почве. При достижении определенного

уровня, значительно превышающего местный геохимический фон, к

которому адаптирована растительность, металлы начинают оказывать

угнетающее воздействие на продуктивность растительности и

способствуют снижению плодородия почвы. Следовательно, процесс

снижения почвенного плодородия вследствии перегруженности их

металлами сопровождается возрастанием концентрации металлов в почве

и соответственно увеличением их масс в биологическом круговороте, а

затем - угнетением растительности, снижением ее продуктивности и

уменьшением масс металлов, вовлекаемых в биологический круговорот.

Чтобы следить за загрязнением почв и растительности тяжелыми

металлами с течением времени необходимы стационарные наблюдения на

протяжении не менее 4-5 лет. Систематизация ограниченных данных

позволяет предварительно наметить четыре категории прогрессирующего

- загрязнения (табл. 7).

Таблица 7. Концентрация металла-загрязнителя в верхнем горизонте почвы

(Добровольский)

|Категория воз- |Показатели увеличения|Изменение масс ме |

|растания | |талла , поступающей |

|концентрации |Средней концентрации |в |

|металла в почве |метал- |Биологический |

| |лов в почве, % |кругово- |

| |геохимического |рот , в данном |

| |фона в год |ландшафте |

|Стабильное | 100 |Значительное |

|Очень быстрое | |Относительное |

| | |уменьшение |

В качестве исходного уровня концентрации металла принимается

значение геохимического фона почвы данного ландшафта. Увеличение

средней концентрации в верхнем горизонте почвы менее 10% значения

природной нормы (геохимического фона) в год при отсутствии

увеличения массы металла, поступающей в биологический круговорот,

можно диагностировать как стабильное состояние. Умеренное

возрастание концентрации металла в почве характеризуется

увеличением средней концентрации металла от 10 до 40%

геохимического фона в год. Это сопровождается небольшим, но

отчетливо выраженным увеличением массы металла, вовлекаемой в

биологический круг возрос.

При таком росте загрязнения через 10 лет верхнем горизонте почвы

концентрация металла возрастет от 2 до 4 раз по сравнению с

исходной при родной нормой данного ландшафта. Важно отметить, что в

рассматриваемом случае нарушение природного эколого-геохимического

равновесия может быть восстановлено самим лaндшaфтoм при условии

прекращения поступления металла-загрязнителя.

При сильном росте загрязнения экогеосистемы приращение значения

средней концентрация металла в почве составляет от 41 до 100%

геохимического фона в год. В этом случае концентрация металла в

верхнем горизонте через 10 лет возрастет от 5 до 10 раз по

сравнению с местной природной нормой, а масса металла, поступающая

в биологический круговорот значительно увеличится. При очень

высоком росте загрязненности годовое приращение средней

концентрации металла в почве превысит 100% значения местного

геохимического фона и. следовательно через 10 лет значение средней

концентрации металла превысит исходную более чем в 10 раз.

Переизбыток металла повлечет за собой угнетение природной

растительности, снижение ее продуктивности и соответственное

уменьшение массы металла захватываемой приростом в биологический

круговорот.

Приведенные данные относятся к ограниченной площади, занимаемой

одним ландшафтом или его частью. Для эколого-геохимического

прогноза развития событий на территории физико-географического или

административного района необходимо оценить скорость

распространения загрязнения по всей территории данного района. Для

этой цели целесообразно использовать подходы, применяемые в

экологии .

Экосистемы, испытывающие изменения на площади менее 0.5% общей

территории в год, рассматриваются как стабильные. Изменения,

распространяющиеся с умеренной скоростью 1-2% в год, приводят к

полной смене исходных экосистем в течении 50-100 лет. Высокая

скорость распространения изменения концентрации металла-

загрязнителя, охватывающая 2-3% площади в год, приводит к

загрязнению всей площади района через 30-50 лет. Более быстрое

распространение загрязнения металлом соответствует категории очень

высокой скорости.

Комбинирование показателей, характеризующих динамическое

равновесие (стабильное состояние) или скорость возрастания

концентрации металла-загрязнителя, и показателей скорости

расширения площадей с разной степенью загрязнения этим металлом в

процентах от всей площади района, подвергающегося техногенному воз

действию, позволяет выделить экологически нормальную динамику

массообмена металла и четыре типа аномальной динамики,

обусловливающей прогрессирующее загрязнение (табл.8).

Таблица 8. Тип динамики загрязнения тяжелыми металлами почвенного

покрова в лесной зоне Европейской России (Добровольский)

|Категория |Показатели скорости распространения |

|возраста |загрязнения .%площади |

|ния концен-ии|Района в год |

|метал | |

|ла в почве | |

| | | | | |

| |3 |

|Стабильное | | | | З|

|состо |Н |Н |Н | |

| |Н |З |У |К |

|Умеренное |З |У |К |Д |

|Быстрое |З |К |Д |Д |

Примечание. Н. - нормальная природная динамика. Типы динамики

загрязнения: 3. - замедленная; У. - угрожающая; К. - кризисная; Д. -

деструктивная.

Нормальная природная динамика обусловлена сбалансированностью

масс металла, участвующих в циклах массообмена в ландшафтах. Ни в

почвенном покрове, ни в других компонентах окружающей среды

нарастающей аккумуляции металла не происходит.

Замедленная динамика загрязнения характеризуется преимущественно

умеренным ростом концентрации металла в почве, на протяжении 10 лет

достигающей от 2 до 5-кратного превышения местного геохимического

фона. Этот уровень концентрации за длительное время (до 100 лет)

может распространиться на всю территорию района. К этому типу

динамики загрязнения относятся участки относительно сильного, но

узколокального загрязнения, не влияющие на функционирование

экосистем всего района, а также очень медленное и слабое увеличение

содержания металле в почвенном покрове всего района, связанное (

глобальными процессами. Замедленная динамика загрязнения

соответствует категории отдаленного экологического риска.

Угрожающая динамика загрязнения проявляется либо в слабом

увеличении концентрации металла в почвах (до 5 значений геохимического

фона за 10 лет), которое сравнительно быстро (30-50 лет)

распространяется по всей площади района, либо в более активной

аккумуляции металла в почве (6-10 значений геохимического фона за 10

лет), которые распространяются по площади района значительно медленнее

(до 100 лет) Такая динамика загрязнения отвечает категории близкого

экологического риска. Показатели этого типа динамики загрязнения дают

возможность заблаговременно и без экономических стрессов планировать и

осуществить меры по совершенствованию технологии предприятий-

загрязнителей. а на загрязненной части территории осуществить

фиторемедиацию.

Кризисная динамика загрязнения отличается быстрым возрастанием

концентрации металла в почвенном покрове (порядка 10 значений местного

геохимического фона за 10 лет) и распространением этого процесса на

весь район на протяжении десятков лет, или очень быстрым

распространением на всю площадь почвенного покрова района невысоких

концентраций (до 5 значений геохимического фона). Предотвращение

загрязнения этого типа требует быстрых действий и значительных

финансовых затрат. Участки, пораженные загрязнением на уровне около 10

значений геохимического фона, должны быть подвергнуты продолжительной

фиторемедиации.

Динамика загрязнения сопровождается очень быстрой аккумуляцией

огромных масс металла в почве и охватывает весь район за 15—25 лет.

Борьба с этим типом загрязнения требует срочных и экстраординарных мер

вплоть до закрытия крупных промышленных предприятий для их

переоборудования и совершенствования технологии. Сильнозагрязненные

участки опасно использовать даже в рекреационных целях.

Учитывая, что очищение почв от техногенных масс тяжелых металлов

невозможно с помощью инженерно-мелиоративных мероприятий, наиболее

перспективным представляется использование фиторемедиации, хотя этот

оптимальный в экологическом отношении метод пока находится в состоянии

опытных разработок. Подавляющее большинство растений активно поглощают

тяжелые металлы, значений их коэффициентов биологического поглощения

как правило превышает 1. Способность к гипераккумуляции металлов

установлена у довольно большого числа растений как травянистых, так и

древесных . Главная проблема практического применения фиторемедиации -

выбор культур растений, наиболее активно поглощающих металлы из почвы.

Использование фиторемедиации целесообразно для тех случаев, когда

после исключения действия индустриального загрязнителя, почва

загрязнена тяжелыми металлами настолько сильно, что естественным путем

на протяжении нескольких лет этот уровень не понизится, и в то же

время не настолько высоко, что загрязненную почву надо вывозить ,

поскольку на ней не могут произрастать растения . Применительно к

охарактеризованным выше типам загрязнения фиторемедиация экономически

целесообразна на отдельных участках района с замедленной динамикой

загрязнения (территории, относящиеся к категории отдаленного

экологического риска), на большей части территории с угрожающей

динамикой загрязнения (категория близкого экологического риска), а

также в условиях кризисной динамики загрязнения после прекращения

действия источника загрязнения. Для ситуации с деструктивной динамикой

загрязнения применение фиторемедиация возможно в комплексе с разными

приемами рекультивации.

Глава 2. Принципы мониторинговой оценки городских территорий (на

примере района Сокол г. Москвы)

Рост Москвы как крупного промышленного центра и мегаполиса обусловил

возникновение экологических проблем, резко обострившихся в последние

годы. Особое беспокойство вызывают загазованность воздуха,

антисанитарное состояние территорий, сокращение площади зеленых

насаждений.

Для действенного контроля над территориями и принятия мер по улучшению

экологической обстановки необходимо иметь информацию не только

обобщенную по всей территории Москвы, но и по административным округам

и районам. Такая информация может быть получена после проведения

аудирования(обследования) относительно небольших территорий (на уровне

городских районных управ).

Процедура включает в себя визуальное аудирование как первый этап,

ознакомление с имеющейся информацией в префектуре, территориальном

отделении Москомприроды, пробоотбор и анализ объектов окружающей

среды, составление карт загрязнения территории и как заключительный

этап - выдачу рекомендаций по конкретным мероприятиям, направленным на

улучшение экологической ситуации в округе или районе.

Район “Сокол” находится в Северном административном округе (САО) г.

Москвы, вблизи центральной части города на развилке двух крупнейших

магистралей - Ленинградского и Волоколамского шоссе, в то же время в

районе отсутствуют крупные промышленные предприятия - в основном

имеются научные и учебные организации.

По просьбе Управления района “Сокол”, основанной на многочисленных

жалобах жителей на ухудшение экологической обстановки в районе, было

выполнено картирование территории, основанное на показателях,

рекомендованных НИПИ Генплана г. Москвы:

1. уровень загрязнения атмосферного воздуха;

2. степень загрязнения почвы;

3. степень загрязнения воды.

Качественная и количественная оценка состояния объектов городской

среды проводилась на основании интегральных показателей, а выделение

локальных аномалий было основано на особенности пространственной

изменчивости концентраций. Морфология аномалий характеризует зоны

воздействия источников. В городе она очень сложная и определяется не

метеорологическими параметрами, а условиями застройки.

Перед началом полевых работ были составлены карты-схемы пробоотбора, в

дальнейшем все работы проводились по данным картам.

Уровень загрязнения атмосферного воздуха определяли по интегральным

показателям загрязнения - запыленности и общего содержания

углеводородов. В результате проведенных измерений выявлено превышение

ПДК по углеводородам на всей территории района, а наиболее

значительные превышения отмечены на развязке Ленинградского и

Волоколамского шоссе, на улицах Балтийской и Песчаных с интенсивным

движением автомобильного транспорта. Уровень запыленности атмосферного

воздуха коррелирует с общим содержанием углеводородов.

Почва как депонирующий компонент городской среды отражает длительность

и интенсивность поступления и накопления загрязняющих веществ.

Химическое состояние почв - наиболее интегральный показатель

эффективности природоохранных мероприятий, проводимых в городе.

При оценке степени загрязнения почвы в качестве реперных показателей

состояния почвенного покрова были выбраны содержание свинца

(аккумулированного в почве в течение ряда лет из-за движения

автотранспорта), хлоридов (вносимых с противогололедным средствами),

рН водных и солевых вытяжек, а также интегральный показатель качества

почв - фитотоксичность. Данные показатели были выбраны в связи с

жалобами администрации и жителей района на интенсивную гибель зеленых

насаждений.

Как и следовало ожидать, по основным химическим показателям почвы на

территории района “Сокол” заметно отличаются от своих аналогов в

данной природной зоне - дерново-подзолистых почв и для них характерно

Страницы: 1, 2, 3

МЕНЮ

Фитотоксичность городских почв

ИНТЕРЕСНОЕ