Фитотоксичность городских почв

| Категория реферата: Рефераты по экологии
| Теги реферата: мини сочинение, курсовая работа по менеджменту
| Добавил(а) на сайт: Галактион.

В идеальной модели любой вид промышленного загрязнения почвы

ТМ оценивается повышением концентрации металла по сравнению с исходной природной концентрацией, к которой на протяжении длительного времени адаптированы растительные и животные организмы. Реальная ситуация весьма усложняется многокомпонентностью состава почвы и соответственно различными формами нахождения металла в состоянии рассеяния. Установление реальной картины соотношения различных форм нахождения дополнительно затрудняется тем, что диагностика этих форм в значительной мере зависит от методов и приемов аналитического определения концентрации и соответствующих приборов.

С учетом определенной условности любого метода определения ультрамикроколичеств металлов весьма важное значение имеют показатели, статистически характеризующие концентрацию тяжелых металлов в почве, а именно: среднее значение концентрации металла и параметры статистического распределения аналитических данных. Эта группа показателей должна характеризовать природную норму (так называемый геохимический фон), в условиях которой достаточно длительное время существует природная растительность данного района. Отметим, что в разных провинциально- геохимических ситуациях природная норма для одних и тех же типов и подтипов автоморфных почв может заметно различаться.

Результаты изучения геохимического фона почвенного покрова различных районов лесной зоны Российской Федерации показывают, что разброс значении концентрации металла в пробах автоморфных почв, отобранных из почв одного типа и подтипа даже на сравнительно небольшой площади. весьма велик и часто варьирует в пределах двух и достигает трех математических порядков. По этой причине геохимический фон металла в почвенном покрове территории не может быть охарактеризован одним средним значением концентрации. Это характеристика обязательно должна сопровождаться оценкой вариации аналитических данных.

Среднее значение концентрации металла в почве может быть выражено среднеарифметическим или среднегеометрическим, но наиболее объективное представление о "фоновой" концентрации дает модальное
(наиболее часто встречающееся) значение {М}. Разброс аналитических данных показывается предельными значениями (min-max). В качестве показателей статистического распределения аналитических данных наиболее удобны среднеквадратичное отклонение ( Q) и коэффициент вариации (V. %). Весьма наглядное представление о статистическом распределении аналитических данных дают гистограммы, построенные на нормальной или логарифмически-нормальной шкале. Такой прием широко использовали американские биогеохимики при изучении распределения содержания тяжелых металлов в почвенном покрове США в экологических целях .(АВТОР, год)
Параметры, характеризующие природное содержание рассеянного металла в почве, являются весьма ответственными ландшафтно-геохимическими показателями. Они играют роль исходных данных для других показателей.
В силу этого определение параметров геохимического фона почвы должно быть стандартизовано и учитывать приборно-инструментальную специфику метода анализа.
Определение концентрации металла в почве широко используемым методом эмиссионной спектроскопии или нейтронно-активационным методом даст представление о валовом (суммарном) содержании всех форм соединений определяемого металла. Методы определения концентрации металла н экстракционном растворе позволяют оценивать содержание тех или иных форм нахождения соединении металла в почве в зависимости от состава и методики экстракции. Вполне понятно, что валовые значения концентрации металла значительно выше. чем значения концентрации отдельных форм. определяемые и растворах обычно методом атомно- абсорбционной спектроскопии .

Распределение значений валовой концентрации чаще аппроксимируется логорифмически – нормальным законом Гауса , распределение значении концентрации отдельных форм – нормальным законом Гауса .

Без характеристики геохимического поля невозможна диагностика загрязнения почвы тяжелыми металлами. Признаками загрязнения могут служить 1) Повышенное среднее значение (модальное, среднеарифметическое, среднегеометрическое) концентрации металла по сравнению с фоновым значением: 2) расширение пределов разброса аналитических данных за счет значений, превышающих среднее статистическое, наглядно проявляющееся в асимметрии гистограмм в сторону больших значений.

Обобщение экспериментальных и литературных данных показывает, что эмиссия большей части массы тяжелых металлов осуществляется из индустриальных источников загрязнения преимущественно в виде частиц размером 0.1-0.01 мм. Частицы выпадают из воздуха неравномерно под влиянием рельефа, типа растительности, движения приземных воздушных масс и пр. Поэтому увеличение амплитуды колебания значений концентрации металла в пределах участка загрязнения по сравнению с данными для чистой ("фоновой") площади (эффект "пилы" на графике по профилю, пересекающему изучаемую территорию) также может служить признаком загрязнения.

Опыт изучения геохимии тяжелых металлов в почвах свидетельствует о значительной неравно мерности их природной концентрации как в разнородных компонентах вещества почвы, так и по площади в поверхностных горизонтах. Это обстоятельство создает непреодолимые затруднения для обоснования норм предельно допустимой концентрации
(ПДК) металлов в почвах, которые давно установлены для таких гомогенных сред. как природные воды и воздух.

Например, значения концентрации тяжелых металлов (как валовой, так и концентрации геохимически активных форм, извлекаемых экстракциями) настолько сильно различаются для глинистых и песчаных почв. что их невозможно объединить общей ПДК. Следовательно, оценка степени промышленного загрязнения каким-либо металлом возможна лишь по отношению к его природной норме - местному геохимическому фону, который на обширной территории лесной зоны Европейской России заметно варьирует.

Природная концентрация металла в почвенном покрове изменяется под влиянием многих факторов. Важным фактором является литологический состав почвообразующих пород. В песчаных почвах природная концентрация металлов значительно ниже чем в суглинистых. Различие геохимического фона почв одного типа, но разного гранулометричсского состава. оценивается литологическим коэффициентом (Кл), равным отношению средней концентрации метила в суглинистых почвах к средней концентрации металла в песчаных почвах: Кл =Ссугл /С песч . Это хорошо видно при сопоставление данных Дубиковского для дерново – подзолистых почв, которые сформировались на моренных суглинках и на песках табл (1)

Таблица 1. Средняя валовая концентрация тяжелых металлов в гор. A/Anax суглинистых и песчаных почв Белоруссии, мкг/г(В.В. Добровольский)
|мета|Концентрация в почвах|Литологиче|
|лл | |ский |
| | |Коеф-т Кл|
| |на |На песка | |
| |суглинки | | |
|Mn |832 |272.1 |3.1 |
|Cu |7. 8 |4/2 |1.9 |
|Ni |16.7 |6.7 |2.5 |
|Co |5.5 |3.0 |1.8 |
|V |36.9 |17.7 |2.1 |
|Cr |53.3 |32.9 |1.6 |

Не менее сильные изменения коцентрации металлов в почвенном покрове лесной зоны происходят под влиянием эффекта геохимического сопряжения. При прочих равных условиях почвы в автономных ландшафтно-геохимических условиях на положительных элементах мезорельефа лесной зоны имеют более низкие концентрации металлов по сравнению с геохимически подчиненными ландшафтами. расположенными в отрицательных элементах рельефа. Эффект геохимического сопряжения оценивается коэффициентом Кr равным отношению концентрации металла в гумусовом горизонте почвы геохимически подчиненного ландшафта
(С2) к концентрации этого металла в гумусовом горизонте почвы автономного ландшафта (C1): Кr = С2 / С1

Разумеется, каждый металл характеризуется своим значением коэффициента Кr (табл. 2). Примером могут служить соотношения значений средней концентрации некоторых тяжелых металлов в верховых (автономные ландшафтно-геохимические условия) и низинных

(геохимически подчиненные условия) торфяниках лесной зоны

Европейской России .

|мета|Торфяники |Коэффициент |
|лл | |геохимического |
| | |Сопряжения Кг |
| |верховые| |Низинны| | |
| | | |е | | |
| |М, мкг/г|V% | |V% | |
| |сухого | | | | |
| |вещества| | | | |
|Mn |832 | |272.1 |93 |5.6 |
|Cu |7. 8 | |4/2 |61 |2.1 |
|Ni |16.7 | |6.7 |44 |1.8 |
|Co |5.5 | |3.0 |90 |1.9 |
|V |36.9 | |17.7 |90 |3.6 |
|Cr |53.3 | |32.9 |36 |2.1 |

Таблица 2. Соотношение среднеарифметических значений концентрации тяжелых металлов в верховых и низинных торфяниках лесной зоны
Европейской России (Добровольский)

Проведенные примеры убедительно показывают. что каждый ландшафт обладает своими значениями средней концентрации тяжелых металлов в почве. Именно эти значения являются той природной нормой, к которой адаптированы местная флора и фауна. Следовательно, попытки установить некий универсальный для всех почв уровень концентрации металла, превышение которого является сигналом загрязнения, с научных позиций несостоятельны. Установление факта загрязнения почв тем или иным тяжелым металлом возможно лишь путем сопоставления данных, относящихся к площади предполагаемого загрязнения, с показателями местного геохимического фона. Следовательно, первой и обязательной операцией при оценке загрязнения почвенного покрова должно быть определение показателей, характеризующих местный геохимический фон металла. Мерой интенсивности загрязнения служит коэффициент аномальности (Ка), равный отношению среднего значения концентрации металла в загрязненной почве (С`) к природной норме, геохимическому фону (Сн): Ка= С`/Сн.
На основании проведенных исследований в разных районах лесной зоны и обработки литературных данных предлагается следующая шкала интенсивности загрязнения тяжелыми металлами гумусового горизонта почв
(табл. 3).

|Категории интенсивности |Коэффициент |
|загрязнения | |
| |Аномальности|
| |Ка |
|Природная флюктуация |6 |
|Сильное загрязнение | |

Таблица 3. Шкала интенсивности загрязнения почв тяжелыми металлами (Добровольский)

Шкала построена с учетом возможности использования результатов определения металла как в сухом веществе почвы методом эмиссионной спектроскопии или нейтронно-активационным методом, так и методами атомно-абсорбционной спектроскопии или полярографии в экстракциях.

Продукты техногенной эмиссии тяжелых металлов распространяются в пространстве весьма неравномерно в зависимости от источника эмиссии. метеорологических условий и пр. Соответственно очень неравномерна аккумуляция техногенных масс металлов в почвенном покрове. В первом приближении можно считать, что чем большая часть площади подверглась загрязнению, тем сильнее загрязнена вся площадь. С учетом этого допущения предлагается следующая градация загрязнения почвенного покрова в зависимости от относительного распространения загрязненных площадей.

| |
|Категория распространения участков Распространения |
|загрязнения % |
| загрязнения почвенного покрова площади района |
| 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).