Критерии экологической оценки состояния почв

При оценке экологического состояния почв учитывают степень воздействия и процент площади деградированных земель. В качестве критериев экологического состояния, используют химические и физико-химические свойства почв, степень загрязнения их тяжелыми металлами, радионуклидами, пестицидами, изменение физических свойств и морфологического строения почв, морфологические показатели и фитотоксичность, ботанические показатели (таблица 25).

                                                                          Таблица 25

Критерии экологической оценки состояния почв (утверждены Министерством   

охраны окружающей среды и природных ресурсов 30 ноября 1992 г.)

                       Показатели        : Экологическое: Чрезвычайная: Удовлетворительная

                                                        : бедствие     : экологическая: ситуация

                                                        :                     : ситуация     :    

% площади земель, выведенных из

с/х оборота, вследствие деградации   более 50         30-50            до 5

уничтожение гумусового горизонта      А+В           Апах (А₁)      до 0, 1 А

перекрытие поверхности почвы

абиотическим наносом                        более 20         10-20          отсутствует

увеличение плотности почвы по

отношению к равновесной, %             более 40         30-40            до 10

превышение уровня грунтовых вод,

% от критического                                более 50         25-50          допустимый

радиоактивное загрязнение, км/км²

цезий-137                                               более 40          15-40            до 1

стронций-90                                           более 3              1-3              до 0, 3

сумма изотопов плутония                    более 0, 1       менее 0, 1        нет

мощность экспозиционной дозы на

уровне 1 м от поверхности мкР/час    более 400       200-400         до 20

потеря гумуса в пахотных почвах

за 10 лет (относительные %)               более 25            10-25           менее 1

увеличение содержания легкораст-

воримых солей, г/100 г                        более 0, 8          0, 4-0, 8          до 0, 1

увеличение доли обменного натрия

% от Е                                                    более 25            15-25           до 5

превышение ПДК химических веществ

1 класс опасности                                 более 3 раз     в 2-3 раза       нет

2 класс опасности                                 более 10 раз   в 5-10 раз       нет

3 класс опасности (включая нефте-

продукты)                                              более 20 раз   в 10-20 раз     нет

Zc                                                            более 128       в 32-128         менее 16

Снижение уровня активной микробной

массы                                                      более 100 раз   50-100         до 5 раз

фитотоксичность почв (снижение числа

проростков в % к фону)                        более 200        140-200        до 110

Дополнительные показатели

доля загрязненной с/х продукции, % от

проверенной                                           более 50            25-50           до 5

число яиц гельминтов в 1 кг почвы     более 100          10-100         нет

число патогенных микроорганизмов

в 1 кг почвы                                            более 10^-6        10^-6-10^-5        менее 10^-4

коли-титр (для почвы – наименьшая

масса почвы, в которой содержится

1 кишечная палочка)                             менее 0, 001   0, 01-0, 001       более 1.0

генотоксичность почвы (число мутаций

по сравнению с контролем) число раз более 1000      100-1000         менее 2

      В то же время, для отдельных показателей почв разработаны более детальные оценки степени деградации и экологической напряженности. Черниковым В.А. предлагаются критерии степени деградации гумусовых кислот почв.

                                                                          Таблица 26

      Степень деградации гумусовых кислот дерново-подзолистых почв,

      % к гумусовым кислотам недеградированных почв (по Черникову В.А.)

    Диагностические показатели                :              Степень деградации

                                                                          : ------------------------------------------------------

                                                                          : слабая : средняя: сильная

содержание ат %      С                                         80-90           75-85              75

                                   Н                                         85-90           80-85           80

степень окисленности                                              80-85           75-80           75

атомное отношение Н/С                                          80-85           75-80           75

отношение алифатических аминокислот к сумме

ароматических и гетероциклических                     80-85           75-80           75

отношение гуматов к гуминовым кислотам          80-85           75-80           75

соотношение неароматических и ароматических

соединений                                                                80-85           75-80           75

 

                                                                         Таблица 27

      Поправочные коэффициенты для оценки степени деградации гумусовых

      соединений почв

     Степень деградации       :           Гранулометрический состав

                                                    : ----------------------------------------------------------------------

                                                     : песок: легкий : средний: тяжелый

                                                    :                 : суглинок: суглинок: суглинок

недеградированные почвы                 1, 0              1, 0             1, 0             1, 0

слабо деградированные почвы          1, 23           1, 1             1, 05           1, 05

средне деградированные почвы        1, 45           1, 2             1, 25              1, 15

сильно деградированные почвы        1, 60           1, 3             1, 35           1, 20

      Мосиной Л.В. предлагается оценка степени деградации почв по их микробиологической активности.

                                                                          Таблица 28

      Оценка состояния экосистем по микробиологическим критериям

Содержание   : Наличие актино-: Число видов: Содержание  : Уменьшение мик-

стерильных акти: мицетов группы: бацилл    : фитопатогенных: робной биомассы, %

номицетов, % : Niger, %          :                  :                         :

высокая степень устойчивости экосистемы

отсутствуют      отсутствуют             7-8        отсутствуют    отсутствуют

средняя степень устойчивости

35-40             отсутствуют             -           отсутствуют    не отмечено

слабая степень устойчивости

52-50                  > 50                      3                18-20                20-50

      Разработаны градации деградации почв по фитотоксичности и генотоксичности.

                                                                          Таблица 29

      Критерии для выделения зон экологической напряженности генотоксичности

      почвы (тест Эймса)

Рост числа мутаций, по сравнению с:   Площадь проявления показателя, %  

контролем                                         : -----------------------------------------------------------------

                                                            :     < 5 :   5-10: 20-30:   > 50

до 2 раз                                                           1 *)         1               1             1

в 2-10 раз                                                        2             2               2             2

в 10-100 раз                                                    2             3               3             4

в 100-1000 раз                                                3             3               4             5

более, чем в 1000 раз                                    3             3               5             5

*) 1 – относительное экологическое благополучие; 2 – риск; 3 – кризис; 4 – бедствие; 5 – экологическая катастрофа.

Детально разработана система экотоксикологической оценки пестицидов.

                                                                          Таблица 30

Балльная система экотоксикологической оценки пестицидов по Соколову М.С.

и Глазовской М.А.

   Показатель вторичного эффекта пестицидов                  :           Баллы

персистентность в почве, мес.            менее 1                                           2

1-6   4              

6-24 - 6

                                                               более 24                                        - 8

влияние на процессы ферментации и биологическую активность почвы

не оказывает влияния                                                                                        0

оказывает на отдельные процессы и популяции                                            1

влияет на многие процессы и популяции                                                       2

выщелачивание по почвенному профилю, см

не мигрируют                                                                                                     0

до 15 см                                                                                                               1

до 50 см                                                                                                               2

глубже 50 см                                                                                                       3

перемещение из почвы в культивируемые растения и фитотоксичное воздействие

не адсорбируются растениями                                                                          0

адсорбируются, но не имеют вторичного воздействия                                  1

адсорбируются и снижают качество урожая                                                   2

адсорбируются, снижают качество урожая и оказывают фитотоксичное

действие на культуры                                                                                        3

реакция на фотолиз

разлагается фотохимически                                                                              0

устойчивы к фотохимическому разложению                                                  1

оценка по предельно допустимой концентрации, мг/кг

в сельскохозяйственной продукции – более 1                                                 0

                                                                      1- 0, 1                                        - 1

                                                                    0, 1-0, 01                                        2            

                                                            менее 0, 01                                           3

                                                                      0                                                 4

в воде - более 1 – 0; (1-0, 1) – 1; (0, 1-0, 01) – 2; менее 0, 01 – 3; 0 – 4

воздействие на органолептические свойства

сельскохозяйственной продукции: не воздействуют – 0; воздействуют – 1;

питьевой воды, допустимая концентрация, мг/кг – более 0, 1 – 0; (0, 1-0, 01) – 1;

                                                                                  (0, 01-0, 001) – 2; менее 0, 001 – 3

летучесть

соединения не улетучиваются – 0; улетучиваются, но концентрация насыщения

ниже максимально допустимого предела – 1; равна максимально допустимому пределу – 2; равна пределу токсичности – 3

токсичность для холоднокровных животных (ЛД₅₀) мг/кг

более 1000 – 1; (200-1000) – 2; (50-200) – 3; менее 50 –4

способность накапливаться в организме теплокровных животных

коэффициент бионакопления более 5 – 0; (3-5) – 1; (1-3) –2; менее 1 – 3

При суммарном количестве баллов по всем показателям 21 и более – очень токсичные

Препараты; 21- 14 – среднетоксичные; 13 и ниже – относительно слаботоксичные препараты.

      Значительное изменение свойств почв происходит под влиянием тяжелых металлов, содержащихся в сточных водах и осадках, вносимых на поля. Существующий принцип расчета доз основан на том, что после внесения компонентов на основе осадков сточных вод суммарное содержание токсиканта в почве (с учетом рассеивания в пахотном слое) не должно превышать ПДК – предельно допустимой концентрации валового содержания исследуемых токсикантов. При этом, в ряде случаев. вводятся эмпирические коэффициенты, учитывающие содержание гумуса, рН, гранулометрический состав (Касатиков В.А., 1989). Директивами Европейского сообщества (ЕС) в 1986 году определены обязательные нормы при внесении ила в почвы сельскохозяйственного использования.

                                                                          Таблица 31

      Допустимые концентрации тяжелых металлов в почвах и илах (рН=6-7)

Элемент: В почве, мг/кг: В иле, мг/кг  : Максимальное поступление, кг/га/год

    Hg             1-1, 5                   10-25                            0, 10

    Cd             1-3, 0                   20-40                            0, 15

    Zn          150-300             2500-4000                          30

    Pb            50-300               750-1200                          15

    Cu           50-140              1000-1750                         12                

    Ni           30-75                   300-400                             3

    Cr               -                             -                                   -

      Наиболее высокие уровни загрязнения почв тяжелыми металлами (цинком до 500-1000 мг/кг) установлены для городов с цветной и черной металлургией. Почвы вокруг перерабатывающих заводов загрязнены углеводородами, сероводородом, серой, вокруг машиностроительных заводов и химических предприятий – свинцом, медью, хромом, железом. Техногенные ореолы в почвах формируются в течение 20-50 лет, при минимальной продолжительности загрязнения 5-10 лет, а для мышьяка и цинка – 1-2 года. Существенные дополнения в предельно допустимые концентрации тяжелых металлов в почвах внесены, в связи с тем, что фоновое содержание их в отдельных почвах отличается. Так, например, фоновое содержание токсикантов в отдельных почвах существенно отличается от среднего в России. Так, например, фоновое – нормальное содержание свинца (в мг/кг) составляет в тундрово-глеевых почвах – 15-29; в дерново-подзолистых – 6-15; серых лесных – 10-25; черноземах – 13-28; каштановых – 18-26; красноземах – 20-28. 

      Корректировка ПДК обусловлена также тем, что, в зависимости от гранулометрического состава, рН среды и других свойств почв, негативное действие тяжелых металлов на биоту отличается. По мнению Важенина И.Г., под ПДК для почвы следует понимать такую концентрацию химического элемента-загрязнителя, которая при длительном (многолетнем) воздействии на почву не вызывает каких-либо патологических изменений в почвенной биоте и в свойствах ее абиотической части, особенно, в ППК. В связи с указанным, оценка степени загрязнения почв тяжелыми металлами проводится не только для валовых форм элементов, но и для их подвижных форм.

                                                                          Таблица 32

      Группировка почв по содержанию подвижных форм элементов-загрязнителей,

     растворимых в 1н растворе НС1

    Элемент : Фон: 0: Группы почв и градации уровней загрязненности, мг/кг

                         :              : ----------------------------------------------------------------------------

                         :              : 1 :   2 :   3 :   4 :   5 :   6

марганец              100-150    200     400      600      800     1000        1200

хром                       15-30        30       60        90      120       150       200

ванадий                  10-20        20       40        60        80       100       120

цинк                         5-10        16       20         40        60         80       100

никель                      4-6           8        16        24         32        40           48  

медь                         3-5            7        14        21         28        35         42

свинец                     2-3            5        10        15         20        25         30

кобальт                   1-2            3          6          9          12        15         18

кадмий                 менее 0, 1   0, 2       0, 5        1          1, 5            2           3

                                                                          Таблица 33

      Группировка почв по содержанию подвижных форм тяжелых металлов,

      извлекаемых ацетатно-аммонийным буферным раствором (рН=4, 8)

  Элемент : Фон: 0: Группы почв и градации уровней загрязнения, мг/кг

                       :             : ------------------------------------------------------------------------------

                       :             :   1 :   2 :   3 :   4 :   5 :   6

марганец             < 50         50       100       150     200       250      300  

хром                    < 10         10         20         30       40         50        60

ванадий               < 10            10         20         30      40          50        60

цинк                      < 5           5          10        15       20         25        30

никель                   < 2             2            4           6        8         10        12

медь                       < 1          1           2           3         4           5          6

свинец                 < 0, 8        0, 8        1, 5        2, 3     3, 2          4          5

кобальт               < 0, 5         0, 5         1          1, 5       2         2, 5         3

молибден            < 0, 3         0, 3       0, 5          1       1, 5         2         2, 5 

кадмий                < 0, 1         0, 1       0, 2         0, 5     1, 0        1, 5       2, 0

*) молибден определяется в оксалатной вытяжке по Григу.

                                                                          Таблица 34

      Группировка почв по валовому содержанию химических элементов в

      окрестностях предприятий цветной металлургии  

 Элемент: Фон:   : Знамена-: Группы почв и градации уровней загрязненности, мг/кг

            : «Кларк»: тель про-: ---------------------------------------------------------------------------

            : 0      : гресии:    1      :    2    :    3   :    4   :    5        

марганец   800       2          1600       3200        6400      12800      25600

хром          200       2            400              800        1600        3200        6400

фтор          200        2           400         800        1600         3200       6400

ванадий     100       2            200        400           800        1600       3200

литий          80        2            160        320           640        1280       2560

цинк            50        2            100        200           400          800       1600

никель        40        3            120        360         1080        3240        9720

медь            20        3              60        180             540        1620        4860

свинец        10        3              30          90           270          810        2480

кобальт         8       3               24          72             216          648        1944

молибден      2       3                6           18            54           162         486

кадмий        0, 5      4                2             8                 32           128         512

селен           0, 1      4              0, 4          1, 6           6, 4            25         100

ртуть           0, 02    4              0, 08        0, 32         1, 28            5           20

      В последних разработках (дополнение №1 к перечню ПДК и ОДК №6229-91 – гигиенические нормативы ГН 2.1.7.020-94) величина ОДК приводится с учетом гранулометрического состава и рН среды.  

      Тяжелые металлы накапливаются в организме человека. Совместно установлены синергизм и антагонизм такого комплексного воздействия. Токсичность иона свинца усугубляется недостатком по кальцию, а лития по натрию. Из-за антагонизма цинка и кадмия введение избыточных количеств первого приводит к уменьшению содержания последнего. Аналогичная ситуация возникает и при действии нескольких токсикантов на почву и растения. Однако, учет эффектов синергизма, антагонизма и других эффектов при выработке ПДК, ОДК и уровней напряженности экологических систем пока не проводятся.

      Критерии экологической оценки состояния растений

      Ботанические критерии нарушения экологического состояния систем имеют большое значение, так как они не только чувствительны к нарушениям окружающей среды, но и наилучшим образом прослеживают изменения деградации в пространстве. Ботанические тесты позволяют в ряде случаев оценить извне уровни загрязнения, в связи с накоплением отрицательных воздействий в растениях в течение длительного времени. Негативные изменения учитывают на разных уровнях организации: организменном (фитопатологические изменения), популяционном (ухудшение видового состава и фитоценометрических признаков) и экосистемном (изменение соотношения площадей в ландшафте). По Виноградову В.В., ботанические показатели нарушенности экосистем приведены в следующей таблице.

                                                                          Таблица 35

            Ботанические показатели нарушенности экосистем

   Показатели:                  Зоны экологических

                           : -----------------------------------------------------------------------------------------

                           :     нормы  :     риска  :     кризиса :   бедствия

ухудшение видово- естественная  уменьшение  смена господст- уменьшеине оби-

го состава естест- смена доминан- обилия господ- вующих видов на лия вторичных

венной раститель- тов, субдоминан-ствующих, в вторичные, в ос- видов, полезных

ности                   тов и характер- особенности новном непоеда- растений практи-

                             ных видов       полезных ви- емые сорные и чески нет

                                                           дов                ядовитые

изменение ареалов отсутствие      ослабление,   разделение, со- исчезновение

                                                           изреживание кращение              

повреждение рас- отсутствие      повреждение повреждение     повреждение

тительности                                     наиболее чувст- среднечувстви- слабочувстви-

                                                          вительных ви- тельных видов тельных видов

                                                          дов (хвойных                                (травы, кустар-

                                                          деревьев, лишай-                         ники)

                                                          ников)

появление тери- отсутствие      редко              спорадически  массово  

тологических

отклонений

уменьшение ин- менее 10         10-20               25-50                более 50  

декса разнообра-

зия Симпсона, %

лесистость % от более 80          60-70               50-30                менее 10 

зональной

повреждение      менее 5            10-30               30-50                более 50

древостоя, %

повреждение      менее 5            10-30               30-50                более 50

хвои, % био-

массы

гибель посевов   менее 5              5-15              15-30                 более 30

в % площади

проективное по- более 80           60-80              50-30                менее 10

крытие пастбищ-

ной степной и

полупустынной

растительности

% от нормальной

      В ряде районов отклонение параметров химических и биологических свойств растений от нормы обусловлено не только их антропогенным загрязнением, но и с экстремально высоким или экстремально низким содержанием в литосфере. Такие районы относятся к патогенным геохимическим аномалиям. При этом, развитие патологических изменений у биоты возможно как при избытке элементов (As, Hg, Sr, Pb  и т.д.), так и в связи с пониженным содержанием F, I, Ca, Ce, а также при дисбалансе Са/Р. Металлы, поглощаемые организмами, являются как активизаторами действия ферментов (Zn, Mn, Fe, Cd, Co, Ni, Hg, Re, Cs, Li, Ca, Al …), так и ингибиторами (Be, Sr, Ba, Cd, Hg, Ni, Fe).   

      В соответствии с теорией пороговых концентраций Ковальского В.В., организм может регулировать свои функции только в определенных интервалах концентрации и соотношений элементов. Поэтому важным критерием состояния экологических систем являются биохимические критерии состояния растений. Биохимические критерии экологического нарушения основаны на измерениях аномалий в содержании химических веществ в растениях. Эти критерии, по Трофимову В.Т. и Ермакову В.В., приведены в следующей таблице.

                                                                          Таблица 36                                                                              

      Биологические критерии оценки экологического состояния территорий

Химический:       Степень экологического неблагополучия          : Относительно удо-

элемент : --------------------------------------------------------------------------: влетворительное

               :    бедствие    :     кризис     :       риск      : состояние - норма

концентрация микроэлементов в укосах, пастбищных растениях в растительных кормах

(мг/кг сухого вещества)

    Zn     меньше 2 или     2-10 или 100-500 10-20 или 60-100       2-60

                  больше 500                

    Cu     меньше 0, 5 или

                  больше 100         0, 5-2 или 80-100  2-20 или 20-80          5-50

    Со     меньше 0, 01 или

                  больше 50          0, 05-0, 01 или 5-50 0, 05-0, 2 или 5-10       0, 2-1, 0

    Мо    меньше 0, 2 ил

                  больше 50           0, 2-0, 5 или 10-50 0, 5-1, 0 или 3-10         1-3 

    В       меньше 1 или

                  больше 300      0, 1-0, 5 или 100-300 0, 5-1, 0 или 30-100      1-30

    F       меньше 1 или

                  больше 200         1-3 или 100-200   3-5 или 100-200        5-30

    I        меньше 0, 05 или

                  больше 20          0, 05-0, 1 или 5-20  0, 1-0, 2 или 2-5          0, 2-2, 0

    Se     меньше 0, 01 или

                  больше 50          0, 01-0, 03 или 10-50 0, 03-0, 05 или 2-10    0, 05-1, 0

содержание высокотоксичных химических элементов в кормах и укосах растений

(превышение МДУ, раз)

As, Cd, Cr,

Pb, Hg, Ni, Sb  > 10                    5-10                        1, 5-5                    1, 1-1, 5

содержание токсичных химических элементов в растениях и растительных кормах

(превышение фоновой концентрации, раз)

Ba, Be, Ti         > 10                    5-10                        1, 5-5                    1, 1-1, 5

отношение кальция к фосфору в кормах

Са: Р     менее 0, 1 или

                   более 30             0, 1-0, 4 или 10-30  0, 4-1, 0 или 3-10           1-3

отношение кальция к стронцию в кормах и укосах растений

Ca: Sr           < 1                        1-10                         10-50                  > 50-100

геохими-

ческое

воздей-

ствие             опасное               сильное                умеренное              слабое

Для характеристики территориальных особенностей геохимического техногенного воздействия используют региональный суммарный коэффициент ноосферной концентрации -–С_n^S: C_n^S = D_iC_ni + … D_kC_nk, где D_i – D_k – техногенное давление различных продуктов на изучаемой территории; С_n – коэффициент ноосферной концентрации.

С_n = å C₁/N₁ + … + C_i / N_i, где С - содержание компонента в данном продукте; N_i – кларки соответствующих аномальных элементов в ноосфере (биосфере).

Экологические критерии нарушения животного мира рассматривают на ценотических уровнях (видовое разнообразие, пространственная структура, трофическая структура, биомасса и продуктивность, энергетика) и на популяционных уровнях (пространственная структура, численность и плотность, поведение, демографическая и генетическая структура).

⇐ Предыдущая13141516171819202122

Поделиться: