🗊Презентация Экологическое нормирование и мониторинг почвенного плодородия

Экологическое нормирование и мониторинг почвенного плодородия

План: 1. Показатели экологической безопасности почв. 2. Экологическое нормирование.

1 Показатели экологической безопасности почв 1 Показатели экологической безопасности почв Показатели экологического состояния почв играют существенную роль в оценке земель. Оценка земель в связи со спецификой их использования и ведения хозяйства, сложностью определения лимитирующих факторов обусловила широкое разнообразие экологических показателей и нормативов. При оценке плодородия почв необходимо использовать такие показатели и нормативы, которые обусловливают применение экологически безопасных технологий.

Для решения этой проблемы проводят группировку показателей плодородия почв и последующий учет их роли в экологиче­ском состоянии земель. Для решения этой проблемы проводят группировку показателей плодородия почв и последующий учет их роли в экологиче­ском состоянии земель. Среди всех свойств почвы необходимо выделить прежде всего группу фундаментальных показателей, которая может быть разделена на несколько подгрупп.

Первая подгруппа показателей характеризует вещественный состав почвы. К ним относится гумусное состояние почв, основная характеристика которого хорошо коррелирует с агрохимическими и физико-химическими показателями. Первая подгруппа показателей характеризует вещественный состав почвы. К ним относится гумусное состояние почв, основная характеристика которого хорошо коррелирует с агрохимическими и физико-химическими показателями. Вторая подгруппа показателей оказывает устойчивое и долговременное влияние на экологическое равновесие почв: гранулометрический состав, определяющий водно-физические и другие свойства почвы. Третья подгруппа свойств - это минералогический состав почв, включая набор первичных и вторичных минералов, определяющих резервы питательных элементов, обусловливающих удержание важнейших биофилов в почвенном поглощающем комплек­се, а также уровень поглощения и, возможно, ин активацию загрязняющих агентов, поступающих в процесс е сельскохозяйственного использования земель различных категорий.

В самостоятельную группу выделяются такие показатели, как расчлененность территории, уровень почвенно-грунтовых вод, включая степень и характер их минерализации, свойства почво­образующих пород и др. В самостоятельную группу выделяются такие показатели, как расчлененность территории, уровень почвенно-грунтовых вод, включая степень и характер их минерализации, свойства почво­образующих пород и др. Отдельную важную группу составляют показатели, которые яв­ляются результатом воздействия человека на экосистемы и обусловливают экологическое состояние почв. К ним относятся сте­пень эродированности почв, дозы вносимых удобрений, контурность, распаханность территорий, качество и количество поступающих органических и минеральных соединении.

Особую группу составляют показатели, влияющие на технологические условия возделывания сельскохозяйственных культур. К ним относятся мощность пахотного слоя, плотность почвы, водопрочность макроструктуры, реакция среды и содержание питательных элементов, а также наличие органов размножения вредных организмов. Особую группу составляют показатели, влияющие на технологические условия возделывания сельскохозяйственных культур. К ним относятся мощность пахотного слоя, плотность почвы, водопрочность макроструктуры, реакция среды и содержание питательных элементов, а также наличие органов размножения вредных организмов.

Система управления плодородием почв своей конечной целью имеет оптимизацию свойств почв и постоянное повышение про­дуктивности земледелия с минимальными в данных условиях ре­сурсными издержками. При этом она предполагает: Система управления плодородием почв своей конечной целью имеет оптимизацию свойств почв и постоянное повышение про­дуктивности земледелия с минимальными в данных условиях ре­сурсными издержками. При этом она предполагает: - анализ современного состояния плодородия почв, его агрохи­мических, агрофизических и биологических показателей; определение оптимальных параметров этих показателей, уста­новленных на основе опытных данных; - обоснование научного комплекса мероприятий, обеспечиваю­щего возможность управления свойствами почвы; - разработку моделей плодородия почв.

2 Экологическое нормирование 2 Экологическое нормирование Задачей экологического мониторинга является оценка состояния окружающей среды на основе регулярных наблюдений. «Ценой» при этом являются нормативы качества окружающей среды. Различают два основных подхода к оценке качества среды (в том числе и почв). При антропоцентрическом подходе «нормальной» считается среда (почва), обеспечивающая требуемое качество жизни человека. Примером антропоцентрического подхода является санитарно-гигиеническое нормирование. При экосистемном подходе «нормальной» считается экосистема, во всех звеньях которой отсутствуют значимые антропогенные нарушения. Экосистемный подход служит гарантией сохранения как живых организмов, так и человека.

Санитарно-гигиеническим критерием качества окружающей среды служат предельно допустимые количества (ПДК) химических веществ в изучаемых объектах. Санитарно-гигиеническим критерием качества окружающей среды служат предельно допустимые количества (ПДК) химических веществ в изучаемых объектах. ПДК соответствуют максимальному содержанию химического вещества в природных объектах, которое не вызывает негативного (прямого или косвенного) влияния на здоровье человека. Впервые ПДК стали определять в воздухе рабочих помещений (1925 г.); к 1989 г. были разработаны ПДК более 300 веществ, содержащихся в атмосферном воздухе, и почти 1000 ПДК веществ для воды.

Для почв к этому моменту было разработано ПДК около 30 веществ, это отставание в количестве нормативов для химических веществ в почвах связано с неоднородностью почвенного покрова и почвенных свойств, существенно влияющих на растворимость, реакционную способность и подвижность веществ в почве. Для почв к этому моменту было разработано ПДК около 30 веществ, это отставание в количестве нормативов для химических веществ в почвах связано с неоднородностью почвенного покрова и почвенных свойств, существенно влияющих на растворимость, реакционную способность и подвижность веществ в почве. Прямые контакты человека с почвой несущественны или вообще отсутствуют. Человек контактирует с почвой опосредованно через другие среды или живые организмы в следующих вариантах: почва-растение-человек; почва-растение-животное-человек; почва-воздух-человек, почва-вода-человек.

Определение ПДК химических веществ в почвах фактически сводится к экспериментальному определению способности этих веществ поддерживать допустимую для живых организмов концентрацию веществ в воде, воздухе и растениях, контактирующих с почвой. Определение ПДК химических веществ в почвах фактически сводится к экспериментальному определению способности этих веществ поддерживать допустимую для живых организмов концентрацию веществ в воде, воздухе и растениях, контактирующих с почвой. Поэтому ПДК веществ для почв устанавливается не только по общесанитарному показателю (как это принято для воздуха и воды), а еще и по транслокационному, миграционному водному и миграционному воздушному показателям.

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

Система нормирования на основе ПДК имеет ряд недостатков, вот основные из них: Система нормирования на основе ПДК имеет ряд недостатков, вот основные из них: - условия модельного эксперимента, в которых идет их лабораторное определение, существенно отличаются от природных; - выводы о воздействии ПДК веществ на лабораторные объекты (животные, растения) переносятся без полного основания на человека, что недостаточно обоснованно; - при установлении ПДК моделируется действие одного фактора (в крайнем случае, не более двух – трех), в реальных условиях организм подвергается комплексному воздействию ряда факторов, которые не учитываются; - не учитывается взаимодействие химических веществ, при разных видах взаимодействия (антагонизм, синергизм, аддитивность) могут образовываться вещества более опасные, чем исходные; - не учитывается возможность кумулятивного эффекта веществ; - не учитываются свойства почв, сильно различающиеся в разных регионах страны.

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

В основу группировки почв по устойчивости их к тяжелым металлам положены кислотно-щелочные условия, преобладающие в тех или иных почвах. Для группировки почв было принято во внимание распространение основных геохимических ассоциаций почв на территории России. Наибольшую площадь распространения имеют геохимические ассоциации почв с кислой и нейтральной реакцией среды, которые можно разделить на две группы: почвы с очень кислой и кислой реакцией среды (рН водной вытяжки < 5); почвы со слабокислой и нейтральной средой (рН 5–7). В эти две ассоциации, занимающие 60–70 % площади России, войдут практически все подзолистые, дерново-подзолистые, серые лесные и часть черноземов. В основу группировки почв по устойчивости их к тяжелым металлам положены кислотно-щелочные условия, преобладающие в тех или иных почвах. Для группировки почв было принято во внимание распространение основных геохимических ассоциаций почв на территории России. Наибольшую площадь распространения имеют геохимические ассоциации почв с кислой и нейтральной реакцией среды, которые можно разделить на две группы: почвы с очень кислой и кислой реакцией среды (рН водной вытяжки < 5); почвы со слабокислой и нейтральной средой (рН 5–7). В эти две ассоциации, занимающие 60–70 % площади России, войдут практически все подзолистые, дерново-подзолистые, серые лесные и часть черноземов.

Медико-географический подход лежит в основе биогеохимического нормирования. Медико-географический подход лежит в основе биогеохимического нормирования. Этот вид нормирования основан на натурных наблюдениях в биогеохимических провинциях, где самой природой созданы условия избытка или недостатка тех или иных химических элементов. Результаты регулярных наблюдений за состоянием живых организмов и здоровьем людей на таких территориях позволяют установить их связь с содержанием элементов в природных средах.

Ценность этого подхода в опоре на фактический, а не экспериментальный материал. Результатом исследований стало разделение нашей страны на биогеохимические зоны: таежно-лесную нечерноземную, лесостепную и степную черноземную, сухостепную, полупустынную и пустынную, горную. Каждая из зон мозаична, в ней могут быть выделены биогеохимические провинции с различным уровнем содержания химических веществ в природных средах. Ценность этого подхода в опоре на фактический, а не экспериментальный материал. Результатом исследований стало разделение нашей страны на биогеохимические зоны: таежно-лесную нечерноземную, лесостепную и степную черноземную, сухостепную, полупустынную и пустынную, горную. Каждая из зон мозаична, в ней могут быть выделены биогеохимические провинции с различным уровнем содержания химических веществ в природных средах. Для выделенных провинций проведен анализ экологических параметров, определены те концентрации химических элементов в почвах, водах, растениях, выше или ниже которых нарушаются обменные процессы в живых организмах. На основе биогеохимического районирования В. В. Ковальским установлены пороговые концентрации ряда химических элементов в почве.

Нормирование состояния загрязненных почв может проводиться и на основании концепции экологического риска. Риск от химического загрязнения – это нежелательные для человека и почв последствия антропогенной деятельности, которые могут произойти с определенной долей вероятности. Нормирование состояния загрязненных почв может проводиться и на основании концепции экологического риска. Риск от химического загрязнения – это нежелательные для человека и почв последствия антропогенной деятельности, которые могут произойти с определенной долей вероятности. Оценка экологического риска для определенного ландшафта вследствие загрязнения почв химическими веществами проводится на основе сведений о реальной нагрузке загрязняющих веществ на почвы (общей и критической, выраженной в т/га), их миграции в ландшафте и учете устойчивости почв к загрязнению.

При этом принимаются во внимание следующие факторы, характеризующие ландшафт: При этом принимаются во внимание следующие факторы, характеризующие ландшафт: тип почв, гранулометрический состав, положение в рельефе, в одный режим, тип растительности, почвообразующие породы. Негативный эффект влияния повышенной нагрузки на почвы оценивается по реакции чувствительных живых организмов, чаще всего – микроорганизмов.

Ориентировочный показатель экологического риска можно найти как отношение общей химической нагрузки на почвенный покров к критической нагрузке этих веществ на эту же территорию. Ориентировочный показатель экологического риска можно найти как отношение общей химической нагрузки на почвенный покров к критической нагрузке этих веществ на эту же территорию. Уровни показателя экологического риска загрязнения почв измеряются величинами, превышающими единицу, колеблются в широких пределах (от 1 до 1000) и могут быть классифицированы. Нормирование на основе концепции экологического риска имеет прямой выход в практику, так как позволяет учитывать опасность загрязнения почвы при расчете кадастровой стоимости (чем выше риск загрязнения почвы, тем ниже ее стоимость).

В последнее время в подходах к нормированию содержания химических элементов в почвах все большее распространение получает экосистемное нормирование. В последнее время в подходах к нормированию содержания химических элементов в почвах все большее распространение получает экосистемное нормирование. Концепция экологического нормирования опирается на экосистемный подход. Главным в данном подходе является тезис о том, что нормальным состояние экосистемы может быть только при сохранении ее целостности, при обеспечении сохранности биогеохимических циклов всех химических элементов в экосистеме. Цель экосистемного нормирования состоит в том, чтобы сохранить природу в таком состоянии, когда все живые организмы имеют равное право на существование. Такой подход обеспечит и сохранение человека (популяции, индивидуума) как компонента экосистемы.

Отличие человека от большинства других организмов в том, что он является конечным концументом в большинстве трофических цепей. Отличие человека от большинства других организмов в том, что он является конечным концументом в большинстве трофических цепей. Задача состоит в том, чтобы проверить, сохраняется ли уровень содержания того или иного вещества в экосистеме при любом антропогенном воздействии в пределах флуктуации его содержания в природных условиях или выходит за его пределы.

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

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