Опасность загрязнения и деградации почв

Выбор критериев экологической оценки состояния почв определяется спецификой их местоположения, генезисом, буферностью, а также разнообразием их использования и с учётом площадей с различной степенью деградации почв. Выявление видов деятельности, вызывающих загрязнение почвы, даёт более полное представление о масштабе и степени загрязнения на обследуемой территории и позволяет значительно сузить и конкретизировать количество показателей.

В оценке экологического состояния почв основными показателями степени экологического неблагополучия являются критерии физической деградации, химического и биологического загрязнений (табл.4.25).

В качестве критерия экологического состояния территории рекомендуется использовать площадь выведенных из землепользования угодий в результате деградации почв (эрозия, дефляция, вторичные засоление, осолонцевание, заболачивание).

Целый ряд негативных процессов (механическое удаление почвенного покрова при открытой добыче полезных ископаемых, строительных работах; провоцируемые человеком водная эрозия и дефляция) приводят к разрушению почвенных горизонтов, степень которого также использована в качестве критерия деградации почв.

Таблица 4.25

Критерии экологической оценки состояния почв (Критерии…, 1992)

Продолжение таблицы 4.25

Примечание: * ЕКО - емкость катионного обмена

Разрушение структуры почвы и развитие процессов уплотнения характеризуется степенью увеличения плотности почвы, которая является важным показателем деградации почвы.

Увеличение уровня грунтовых вод рекомендуется оценивать относительно критического значения, различного для каждого типа почв.

Для экотоксикологической оценки почв целесообразно использовать кратность превышения предельно допустимой концентрации (ПДК) конкретного загрязняющего вещества дифференцированно для веществ различного класса опасности. В связи с отсутствием для ряда загрязняющих веществ утверждённых значений ПДК (например, для кадмия) рекомендуется использовать отношение содержания загрязняющих веществ в жидкой фазе почвы (почвенном растворе) к соответствующей величине ПДК для природных вод.

За комплексный показатель загрязнения почвы принимают фитотоксичность – свойство загрязнённой почвы подавлять прорастание семян, рост и развитие высших растений (тестовый показатель).

Признаком биологической деградации почвы является снижение жизнедеятельности почвенных микроорганизмов, о котором можно судить по уменьшению уровня активной микробной биомассы, а также по более распространенному, но менее точному показателю – дыханию почвы; изменение состояния организмов-биоиндикаторов загрязнения почвы (почвенных водорослей, червей и др.).

Оценка экологического состояния почв на основании критериев и параметров п.п.2-12 табл. 4.25 проводится с учётом площади проявления рассматриваемого критерия, значимость которого определяется региональными особенностями.

Кратность превышения предельно допустимых норм загрязняющих веществ в почве прежде всего следует оценивать по подвижным формам этих веществ.

Одним из показателей экологического состояния почв служит биологическая продуктивность ценозов, характеризующая потенциальное плодородие. Для почв сельскохозяйственных территорий таким показателем является средняя урожайность.

Экспертно рекомендуется принять для территории экологического бедствия снижение урожайности более чем на 75 %, для территории чрезвычайной экологической ситуации на 50-75 % при соответствии всего комплекса агротехнических и агрохимических мероприятий для данной местности и культуры.

Дополнительным показателем, служащим индикатором степени загрязнения рассматриваемой территории (почвы, воздуха, поливных и грунтовых вод), является доля продукции, не соответствующая требованиям нормативно-технической документации на качество продукции (остаточное количество пестицидов, токсичных элементов, микотоксинов, нитратов, нитритов и др.).

Дополнительные показатели оценки состояния почв приведены в табл. 4.14.

Следует учитывать также вид использования земель и природнозональные особенности территории.

Данные о состоянии почв следует представлять в виде подробных тематических картографических материалов, включающих информацию по основным показателям и компонентному составу загрязняющих веществ.

Педосфера (почвы).К прямым критериям оценки состояния собственно почвенного покрова относятся характеристики его загрязнения различными токсикантами. Все их многообразие рассмотрено в соответствующих нормативных документах. Анализ публикаций по этому вопросу позволяет предложить укрупненные показатели оценки техногенной загрязненности почв с количественным ранжированием значений по классам состояний (табл. 4.26).

Ресурсные критерии оценки состояния педосферы приведены выше, как основные для оценки состояния всей экосистемы.

Индикационные критерииоценки состояния почв основаны на их генотоксичности (влиянии на биоту) иреализуются через уровень активной микробной биомассы (снижение в число раз), биомассу почвенной мезофауны и численность почвенных микроартопод (кол-лембалы, арбатидные клещи) от нормального природного уровня. Они ранжируются по классам состояния почвы и одновременно могут быть использованы для оценки состояния экосистемы. Все они направляют ход почвенных микробиологических процессов и осуществляют так называемые «цепи питания» в почвах, что позволяет считать учёт их численности и массы интегральным показателем биогенности почвы.

Таблица 4.26

Укрупненные показатели оценки техногенной загрязненности почвенного покрова с ранжированием

значений по классам состояний (Управление …, 1996)

Литосфера.Отличительной чертой этой геосферной оболочки является её многокомпонентность, включающая в себя рельеф, приповерхностную часть литосферы (собственно геологическую среду) и развитые на территории природные и антропогенные геологические процессы. Соответственно требуется более представительный состав критериев оценки и особые подходы к их интеграции.

Прямые критерии оценки. Группа геохимических критериев. Их применение основано на сопоставлении существующего загрязнения литосферы и её компонентов (без подземных вод) с ПДК или фоном с учётом токсичности загрязнителя. В общем виде такая оценка с ранжировкой по классам состояний показана в табл. 4.27.

Предлагаемая таблица позволяет оценить состояние литосферы и её компонентов по любому загрязнителю или их сумме.

Таблица 4.27

Геохимические критерии (Управление …, 1996)

Почвенные критерии(Управление …, 1996).Здесь они рассматриваются в статусе оценочных критериев экосистемы, так как ухудшение свойств почв является одним из наиболее сильных факторов формирования зон экологического риска, кризиса или бедствия. Прежде всего это снижение плодородия почв на большой площади и с высокой скоростью. Почвенно-эрозионные критерии связаны со вторично антропогенными геоморфологическими процессами, ускоренными неблагоприятной хозяйственной деятельностью человека. Эти процессы распространены и в естественных условиях, но нарушение человеком устойчивости растительного и почвенного покрова (вырубкой лесов, распашкой почв, перевыпасом пастбищ и т.п.) вызывают их значительное ускорение и расширение их площади, что приводит к формированию зон экологического риска, кризиса и бедствия. Одним из интегральных показателей загрязнения почвы является ее фитотоксичность (свойство почвы подавлять рост и развитие высших растений) и гентотоксичность (способность влиять на структурно-функциональное состояние почвенной биоты). Пример выделения зон экологического состояния по основным почвенным критериям приводится в табл. 4.28.

Пространственные критерии.Помимо оценки степени нарушенности экосистемы большое значение имеет оценка площади ее поражённости. Если площадь изменения невелика, то при равной глубине воздействия малая по площади нарушенная система быстрее восстановится, чем обширная. Если площадь нарушения более предельно допустимых размеров, то разрушение среды практически необратимо и относится к уровню катастрофы.

Таблица4.28

Почвенные критерии нарушения экосистем(Управление …, 1996)

Например, выгорание лесов на площади в десятки и сотни га практически обратимо, и леса восстанавливаются – это не катастрофа. Однако, если площадь выгорания лесов или какой-либо формы техногенного разрушения растительного покрова достигает площади десятков и сотен тысяч га, изменения практически необратимы, и происшествие квалифицируется как катастрофа. Таким образом, размер катастрофического экологического нарушения достаточно велик и превышает, по В.В. Виноградову, площадь 10 000 – 100 000 га в зависимости от типа растительности и геолого-географических условий.

Чем серьёзнее нарушение, тем больше репрезентативная площадь его влияния. Пространственным критерием зон экологического нарушения служит относительная площадь земель (в %%), выведенных из землепользования в пределах исследуемой экосистемы. Даже в норме, т. е. в стабильном растительном покрове, относительная площадь нарушенных земель может достигать 5 %, а в зонах экологического бедствия превышает 50 %. При одной и той же стадии нарушения, выявленной по тематическим критериям, увеличение относительной площади нарушения квалифицирует более высокий уровень опасности.

Это может быть выражено в виде матрицы для административного района площадью 100–200 тыс.га. Пример такой матрицы приводится в таблице 4.29.

Из неё следует, что если сильное нарушение занимает площадь менее 5% территории, изменение квалифицируется в пределах нормы; но умеренное нарушение на относительной площади более 50 % экспертируемой территории уже служит основанием для объявления территории зоной экологического риска.

Для квалификации зон экологического риска, кризиса и бедствия необходимо учитывать пространственную неоднородность нарушенных зон и наличие в ней комбинаций относительной площади разной степени нарушенности.

Например, зона рискаможет составлять комбинацию, где менее 30 % площади занимают слабо измененные, более 4 0% площади – средне измененные и менее 40 % площади – сильно измененные экосистемы, зона кризиса –менее 3 0% площади – слабо и средне измененные, более 40 % площади – сильно и очень сильно изменённые,

Таблица 4.29

Пространственные критерии нарушения (Управление …, 1996)

менее 30 % площади – очень сильно изменённые экосистемы, зона бедствия – более 40 % площади – сильно измененные, менее 20 % площади – слабо и средне изменённые, более
30 % площади—очень сильно изменённые экосистемы, что иллюстрируется таблицей 4.30.

Таблица 4.30

Квалификация зон экологического риска, кризиса и бедствия

(Управление …, 1996)

Динамические критерии.Перечисленные выше статистические критерии выявления зон экологического нарушения при всей их очевидности недостаточны для их объективной оценки, поскольку они не отражают истинной картины бедствия. Следует иметь в виду, что имеются природные стабильные зоны кризисных и бедственных признаков, которые не являются не только антропогенными, но и динамическими. Так, известные биогеохимические провинции (например, на Южном Урале или на Алтае) могут быть отнесены по статистическим биогеохимическим показателям к зонам экологического кризиса. Вместе с тем по динамическим критериям они таковыми не являются, так как повышенные концентрации металлов в почвах и растениях были там и до антропогена. Точно также не являются зонами экологического бедствия изначально незакреплённые пески (например, Арчадинские, которые таковыми являлись с плейстоцена) и другие устойчивые природные эрозионные комплексы. Поэтому наиболее достоверны динамические критерии выявления зон экологического нарушения по скорости нарастания неблагоприятных изменений природной среды (скорости накопления тяжёлых металлов, скорости прироста площади подвижных песков и т. п.).

По этому показателю В.В. Виноградов выделяет четыре класса динамизма растительного покрова. Стабильныетерритории со скоростью изменений менее 0,5% площади в год подвержены лишь разногодичной и циклической флюктуации. Умеренно динамичныетерритории со скоростью изменений до 1–2 площади в год, полная смена которых происходит за 50–100 лет и которые формируют слабо выраженные тренды, соответствуют зонам экологического риска. Средне динамичные территории со скоростью изменений до 2–3% площади в год, полная смена которых происходит в течение 30–50 лет с выраженной формой тренда, соответствуют зонам экологического кризиса. Сильно динамичныетерритории со скоростью изменений свыше 4% площади в год, полная смена которых происходит менее чем за 25 лет, соответствуют зонам экологического бедствия.

Примеры динамических показателей зон экологического риска (Р), кризиса (К) и бедствия (Б) представлены в таблице 4.31.

Таблица 4.31

Динамические критерии нарушения экосистем по повышению

скорости изменения мощности индикационного показателя в год

(среднее за 5-8 лет непрерывных наблюдений) (Управление …, 1996)

Для выявления скорости смен и исключения разногодичных колебаний при выделении зон экологического бедствия необходима представительная продолжительность наблюдений. Считается, что минимальный срок для определения линейной скорости изменений составляет 8–10 лет, а для выявления нелинейной скорости – 20–30 лет.