24. Почва как объект анализа. Источники загрязнения почв. Критерии и показатели качества почв.

Почва и грунты представляют собой среду для производ­ства продовольственных продуктов и предметов одежды, а так­же являются источником питьевой воды. Помимо этого, земля - это та среда, где нам суждено жить. Именно поэтому чистая земля - чистая почва и грунт - так важна для человеческого здоровья.

Почва постоянно находится под воздействием деятельности человека, представленной в форме с/х производства, промышленности, добычи различных минералов, мусорных свалок, накапливания загрязняющих веществ образующихся первично в атмосферных выбросах при производстве тепла и энергии, промышленной деятельности, транспортного движения, сжигания мусора и т.п. Ухудшение качества почвы или загрязнение ее химическими веществами, вредными для человеческого здоровья, может произойти в результате воздействия любого из перечисленных видов человеческой деятельности.

Помимо необдуманного обращения с почвой (использование пестицидов и размещение отходов на свалках) отмечается воздействие, главным образом, как нежелательный результат осуществления широкого диапазона деятельности, включая и выбросы и утечки химических веществ, а также накопление растущего числа загрязнителей, образующихся и распространяющихся в атмосферном воздухе.

Почва – богатейший естественный ресурс любой страны

ммоль-экв/л). Же­сткость поверхностных вод подвержена заметным сезонным ко­лебаниям, достигая обычно наибольшего значения в конце зимы и наименьшего в период половодья.

Высокая жесткость ухудшает органолептические свойства воды, придавая ей горьковатый вкус и оказывая действие на ор­ганы пищеварения. Величина общей жесткости в питьевой воде не должна превышать 10,0 ммоль-экв/л. Жесткость воды выра­жается числом ммоль-экв кальция и магния в 1 л воды.

Общая жесткость определяется методом комплексонометрического титрования. Комплексонометрическое титрование основано на образовании комплексных соединений металлоионов с неорганическими и органическими лигандами. Наиболь­шее распространение получило комплексонометрическое титро­вание, в котором используют специальные реагенты - комплек­сны - производные аминополикарбоновых кислот. Чаще всего в качестве титранта применяют комплексон III - динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты Na 2 H 2 Y - ЭДТА (трилон Б). Схематически образование комплексного соединения можно представить следующим образом Me 2+ + H 2 Y 2 - = MeY 2 + 2H + ; Me 3+ + H 2 Y 2 - = MeY - + 2H + ; Me 4+ + H 2 Y 2 =MeY + 2H + .

Эти уравнения показывают, что один атом металла, неза­висимо от его валентности, связывает одну молекулу комплек­сна. Титрование комплексоном III должно проводиться при опреде-

Существует несколько методов утилизации обезвоженного осадка:

захоронение в специальных местах, при этом осадок не должен проникать в грунтовые воды;

компостирование вместе с твердыми бытовыми отходами;

сжигание (недостаток этого метода - загрязнение атмосферы);

использование в качестве удобрений (недостаток метода - остается проблема тяжелых металлов).

Таким образом, проблема очистки сточных вод порождает, в свою очередь, новые проблемы, образуя замкнутый круг. Альтернатив этому, к сожалению, не так уж и много. Помимо внедрения новых технологий производства, не загрязняющих воду, необходимо совершенствовать методы, исключающие сброс промышленных стоков в реки и озера; совершенствовать очистку сточных вод, решая проблему утилизации побочных продуктов.

Большую опасность представляют загрязнения вод радиоактивными веществами. Масштабы загрязнения рек, озер принимают такие размеры, что последние теряют способность к самоочищению. Загрязнение водных систем представляет большую опасность, чем загрязнение атмосферы. Объясняется это следующими причинами:

процессы регенерации и самоочищения протекают в водной среде медленнее, чем в воздухе;

источники загрязнения водоемов более разнообразны;

естественные процессы, осуществляемые в водной среде, подвергающейся загрязнению, более чувствительны

образуются тепловые барьеры на путях миграций рыбы;

уменьшается видовое разнообразие.

Специалисты установили: чтобы не допускать необратимых нарушений экологического равновесия, температура воды в водоеме летом в результате спуска загрязненных вод не должна повышаться более чем на 3°С по сравнению со среднемесячной температурой самого жаркого года за последние 10 лет.

2. Органолептические показатели. К органолептическим показателям относят цветность, мутность, запах, вкус и привкус, пенистость. Международные стандарты ИСО 6658 и другие устанав­ливают специальные требования к дегустаторам и методам про­ведения дегустации. Например, установлены три квалификаци­онных уровня дегустаторов: консультант, квалификационный консультант и эксперт. Перед исследованием запаха и вкуса проводят предварительные испытания образца, свободного от посторонних запаха или привкуса, и такой образец шифрован­ным образцом включается в серию анализируемых проб.

Цветность - естественное свойство природной воды, обусловленное присутствием гуминовых веществ и комплекс­ных соединений железа. Цветность воды может определяться свойствами и структурой дна водоема, характером водной рас­тительности, прилегающих к водоему почв,

характеру подразделяют на две группы, описывая его субъективно по своим ощущениям:

естественного происхождения (от живущих и отмерших организмов, от влияния почв, водной растительности): землистый, гнилостный, плесневый, травянистый и т.д.

искусственного происхождения. Такие запахи обычно значительно изменяются при обработке воды: нефтепродуктов, уксусный, фенольный и т.д.

Интенсивность запаха оценивают по 5-балльной шкале (ГОСТ 3351). Для питьевой воды допускается запах не более 2 баллов.

нерастворимых или коллоидных частиц различного происхождения. Мутность воды обусловливает и некоторые другие характеристики воды:

Наличие осадка, который может отсутствовать, быть незначительным, заметным, большим, очень большим (мм).

Взвешенные вещества, или грубодисперсные примеси определяются гравиметрически после фильтрования пробы, по привесу высушенного фильтра. Этот показатель обычно мало информативен и имеет значение главным образом для сточных вод.

Прозрачность, измеряется как высота столба воды, при взгляде сквозь который на белой бумаге можно различать стандартный шрифт.

Мутность определяют фотометрически либо визуально - по степени мутности столба высотой 10-12см. В последнем случае пробу описывают качественно следующим образом: прозрачная, слабо опалесцирующая, опалесцирующая, слабо мутная, мутная, очень мутная (ГОСТ 1030).

Пенистостью считается способность воды сохранять искусственно созданную пену. Данный показатель может быть использован для качественной оценки присутствие таких веществ, как поверхностно-активные вещества природного и искусственного происхождения. Пенистость определяют в основном при анализе сточных и загрязненных природных вод. Проба положительна, если пена сохраняется больше 1 мин (рН 6,5 -8,5).

3. Водородный показатель . Для всего живого в воде минимально возможная величина рН=5, дождь, имеющий рН<5,5, считается кислотным. В питьевой

из приведенных выше опреде­ляются по фенолфталеину, второй - по метилоранжу.

Щелоч­ность природных вод в силу их контакта с атмосферным возду­хом и известняками обусловлена главным образом содержанием в них гидрокарбонатов и карбонатов, которые вносят значи­тельный вклад в минерализацию воды. Соединения первой группы могут содержаться также в сточных и загрязненных поверхностных водах.

Аналогично ще­лочности, иногда, главным образом при анализе сточных и тех­нологических вод, определяют кислотность воды. Кислотность воды обусловлена содержанием в воде ве­ществ, реагирующих с гидроксоанионами. К таким соединениям относятся:

Сильные кислоты: соляная (НСl), азотная (HNO 3), серная (H 2 SO 4).

Слабые кислоты: уксусная (СН 3 СООН), сернистая (H 2 SO 3), угольная (H 2 CO 3), сероводородная (H 2 S) и др.

Катионы слабых оснований: аммоний (NH 4 +), катио­ны органических аммонийных соединений.

Кислотность пробы воды измеряется в моль-экв/л или ммоль-экв/л и определяется количеством сильной щелочи (обычно использут растворы КОН или NaOH с концентрацией 0,05 или 0,1 моль-экв/л), израсходованной на нейтрализацию раствора. Аналогично показателю щелочности различают сво­бодную и общую кислотность.

перехо­дят в карбонаты, которые выпадают в осадок, карбонатную же­сткость называют временной или устранимой. Остающаяся по­сле кипячения жесткость называется постоянной. Результаты определения жесткости обычно выражают в ммоль-экв/л.

В естественных условиях ионы кальция, магния и других щелочноземельных металлов, обусловливающих жесткость, по­ступают в воду в результате взаимодействия растворенного ди­оксида углерода с карбонатными минералами и других процес­сов растворения и химического выветривания горных пород. Источником этих ионов являются также микробиологические процессы, протекающие в почвах на площади водосбора, в дон­ных отложениях, а также сточные воды различных предприятий.

Жесткость воды колеблется в широких пределах. Вода с жесткостью менее 4 ммоль-экв/л считается мягкой, от 4 до 8 ммоль-экв/л - средней жесткости, от 8 до 12 ммоль-экв/л - жест­кой и выше 12 ммоль-экв/л - очень жесткой. Общая жесткость колеблется от единиц до десятков, иногда сотен ммоль-экв/л, причем карбонатная жесткость составляет до 70-80% от общей жесткости. Обычно преобладает жесткость, обусловленная ио­нами кальция (до 70%); однако в отдельных случаях магниевая жесткость может достигать 50-60%. Жесткость морской воды и океанов значительно выше (десятки и сотни

ленном рН раствора, т.к. от этого зависит устойчи­вость комплекса, а также изменение окраски индикатора. Необ­ходимое значение рН среды создают прибавлением буферных растворов. Для индикации конечной точки титрования в методе комплексонометрии применяют металлохромные индикаторы (эриохром черный Т, мурексид, ксиленоловый оранжевый и др.). Эти индикаторы образуют с ионами металлов комплексы, менее устойчивые, чем комплекс иона металла с ЭДТА. Поэтому в конце титрования комплексон III вытесняет индикатор из его комплекса с металлом (металл связывается в более устойчивый комплекс с ЭДТА). Окраска при этом изменяется, раствор ок­рашивается в цвет, характерный для индикатора при данном рН раствора.

6. Сухой остаток - это масса остатка, получаемого выпари­ванием профильтрованной пробы воды, и высушенная при 103-105°С или 178-182°С.

Величина эта должна выражать суммарное количество растворенных в пробе веществ, неорганических и органических. Получаемые результаты, однако, удовлетворяют этому требова­нию лишь приближенно, при какой бы из указанных двух тем­ператур ни проводилось высушивание остатка.

Если остаток высушивали при 103-105°С, то в нем сохра­нится вся или почти вся кристаллизационная вода солей, обра­зующих

и в первую очередь это мост между живой и неживой природой. В ее состав входят продукты выветривания и распада коренных пород, вода, органические вещества, различные газы. В ней живут тысячи различных микроорганизмов и насекомых, поддерживающих экологическое равновесие ненарушенных почв. Неправильная эксплуатация почвы вызывает ее безвозвратное уничтожение, обусловленное горно-промышленными разработками, засолением, загрязнением промышленными отходами и, наконец, эрозией. Естественная почвенная эрозия протекает медленно, однако под влиянием хозяйственной деятельности эрозия почвы многократно усиливается. В результате эрозии за 100 лет потеряно 27% земель сельскохозяйственного использования. Разрушению почвы способствует вырубка лесов.

Наиболее распространенной является водная эрозия, которая наносит огромный ущерб экономике. Это форма эрозии типична для тех районов, где практикуются неправильные методы обработки земли. Ежегодный смыв почвы на земном шаре достигает 25 млрд т. Эта почва попадает в реки, а затем в океаны. Снижение продуктивности сельскохозяйственных угодий и накопление осадочного материала в низовьях рек приводит к осложнению судоходства, наводнениям, заливанию водохранилищ. Серьезной причиной эрозии почв могут быть ливневые потоки, сильные ветры, продолжительные засухи, которые, однако, не являются главной опасностью. Эрозия возникает, как правило, вследствие внедрения систем сельскохозяйственного

производства, разработанных без учета подверженности почв смыву или дефляции. Поэтому проблема охраны почв от эрозии тесно связана с задачами преодоления отсталости в земледелии.

Источники загрязнения. Почва в отличие от воздуха и воды, наиболее сильно подвергается загрязнению. В почве протекают различные физические, химические и биологические процессы, которые в результате загрязнений нарушаются. Загрязнение почв связано с загрязнением атмосферы и вод. В почву попадают твердые и жидкие промышленные, сельскохозяйственные и бытовые отходы. Основными загрязняющими веществами являются металлы и их соединения, радиоактивные вещества, удобрения и пестициды.

Промышленная и коммерческая деятельность в течение длительного времени приводит к образованию большого количества загрязненных территорий. Непродуманное обращение с химическими веществами и нефтепродуктами приводит к сбросу и утечке химикатов, а также нефтепродуктов в окружающую почву и грунты.

Большинство загрязненных участков расположены на городских территориях, что создает потенциальную угрозу для местного населения вследствие загрязнения почв и грунтов. Более того, жилые дома, построены на этих территориях во времена, когда еще не существовало серьезных причин для всеобщей обеспокоенности проблемами загрязнения почв, поэтому строительство осуществлялось без соблюдения каких-либо защитных мер против воздействия вредных веществ.

Можно выделить следующие источники загрязнения почв:

поглощаемые растениями. В последнем случае эти вещества также проникают в почву.

Распространение загрязнения, образованного в воздушной среде.

На качество почв, особенно в городских зонах, оказывают воздействие выбросы в атмосферный воздух от работы транспортных средств, от сжигания отходов и топлива на тепловых и электростанциях. Воздействие загрязнения на состояние воздушного бассейна обусловливается диффузией загрязнителей на обширных территориях городских территорий. Некоторые из этих загрязнителей представляют риск для человеческого здоровья (в частности, для здоровья детей) из-за наличия в них тяжелых металлов (в основном свинца), а также полициклических ароматических углеводородов в поверхностном слое почв. Предполагается, что территория площадью порядка 200 км 2 подвержена воздействию загрязнения, аккумулируемого из воздушной среды. Из этой площади, по оценкам, приблизительно 20 км 2 используется на социально значимые нужды - для строительства жилья, детских садов и общественных спортивно-развлекательных площадок.

Самоочищения почв практически не происходит, токсические вещества накапливаются, способствуя изменению химического состава почв. Из почвы токсические вещества через продукты питания попадают в организм человека и вызывают раз-личные заболевания. В почвах накапливаются и тяжелые металлы: ртуть, свинец, медь, железо, хром и др. Большое количество отходов образуется при добыче полезных ископаемых. Большое

употребление загрязненной рыбы; через воду для купания; использование текстиля, производимого из с/х сырья (лен и хлопок).

Наиболее серьезные пути внешнего воздействия: попадание почвы в систему пищеварения (дети); кожные контакты с почвой; вдыхание воздушных испарений (испарение во внутренних помещениях); попадание с питьевой водой; употребление сельскохозяйственной продукции с загрязненных почв.

Рассматриваются в первую очередь перечисленные выше пути внешних воздействий, и критерии качества почвы устанавливаются с учетом прямого воздействия почвы (попадание через систему пищеварения и (или) кожные контакты с почвой).

Критерии качества почвы разработаны с учетом воздействия на особо уязвимые и чувствительные группы пользователей земли, а именно для частного садоводства и огородничества, детских садов или спортивно-оздоровительных и игровых площадок. Направленность на защиту малышей обусловлена тем, что дети считаются наиболее уязвимой группой, которая подвержена воздействию почвы (непосредственное попадание почвы в организм, контакты через руки и рот), а также потому, что воздействие некоторых химических загрязнителей может с биологической стороны оказаться более чувствительным, чем на взрослого человека. Расчет критериев качества почвы базируется на стандартных исходных данных. Другим фактором при установлении критериев качества почвы послужила способность к бионакоплению веществ в почве.

уведомление касается мероприятий в отношении таких участков. Вместе с тем, несмотря на показания о наличии небольшого количества загрязнителей в овощах, выращенных на слабо загрязненной почве, даются уведомления и рекомендации о прекращении выращивания овощей на загрязненных участках, потому что почти невозможно выращивать их без наличия участков открытого грунта, который напрямую воздействует на людей, в особенности на детей.

Предельные пороговые значения могут быть использованы только для неподвижных и достаточно стойких химических веществ и определяются только для группы из 10 металлов и полициклических ароматических углеводородов.

Предельная пороговая величина и критерий качества идентичны в тех случаях, где критерий качества был установлен для того, чтобы предотвратить резкое токсическое воздействие. Предельная пороговая величина может быть в десять раз выше, чем критерий качества для тех случаев, где критерий качества почвы установлен для предотвращения токсического хронического воздействия. Основная идея состоит в том, что в целом оповещение общественности и меры снижения риска должны привести в результате к снижению показателя среднего токсического воздействия на детей. Однако эти меры необязательно позволят обеспечить защиту при разовых случаях сильного воздействия почвы при попадании ее в организм через рот. Это означает, что предельная пороговая величина не может быть увеличена по сравнению со значением критерия качества, если за основу для установления критерия качества

Важную роль при анализе почв играют дистанционные методы, позволяющие получать данные по крупномасштабным изменениям. Это методы с использованием космических средств - спутников «Метеор», «Метеор-природа», в США - «Лэндсат». Уже в 70-е годы прошлого века с советского спутника «Метеор» принимались изображения, позволявшие достаточно точно су­дить об изменении состояния пастбищной растительности в республиках Средней Азии. Обширная информация о различных природных ресурсах, процессах, происходящих на поверхности Земли, поступает и с других космических систем. Значимые результаты по оценке антропогенных воздействий получили на основе комплексного использования информации, предоставляемой космическими, наземными системами, аэросъемкой.

К информации, получаемой со спутников и используемой при организации экологического мониторинга, относятся и данные о состоянии лесов, сельскохозяйственных угодий, растительности на суше, фитопланктона на море, земной поверхности, перераспределении водных ресурсов, загрязнении атмосферы, морей и суши. Для получения такой информации, например, спутники системы «Метеор-природа» оборудованы многоспектральными сканерами, спектрометрами и микроволновыми радиометрами, которые способны выделять шлейфы аэрозолей антропогенного происхождения в районе городов и промышленных центров, места загрязнения поверхн-ых

25. Воздух как объект анализа. Источники загрязнения воздуха. Критерии санитарно – гигиенической оценки состояния воздуха. Методы определения загрязняющих веществ в атмосфере. Определение неорганических и органических соединений.

Атмосфера является соствной частью биосферы и представляет собой газообраз. оболочку Земли, вращающуюся вместе с ней как единое целое. Эта оболочка слоиста. Каждый слой имеет свое название и характерные физико-химические особенности. Условно принято атмосферу делить на две большие составные части: верхнюю и нижнюю. Наибольший интерес представляет для нас нижняя часть атмосферы, главным образом тропосфера, поскольку в ней происходят основные метеорологические явления, влияющие на загрязнение атмосферного воздуха.

В тропосфере находится большая часть космической и антропогенной пыли, водяного пара, азота, кислорода и инертных газов. Она практически прозрачна для проходящей через нее коротковолновой солнечной радиации. Вместе с тем содержащиеся в ней водяной пар, углекислота и озон довольно сильно поглощают тепловое излучение нашей планеты, в результате чего тропосфера нагревается. Это нагревание является причиной вертикального перемещения потоков воздуха, конденсации водяного пара, образования облаков и выпадения осадков. Распределение температур в приземном слое атмосферы является важнейшей причиной формирования климата и его характеристик. Состав газов нижней части атмосферы

допустимые концентрации в атмосферном воздухе более чем 500 веществ.

Гигиенические нормативы должны обеспечивать физиологический оптимум для жизни человека, и в связи с этим к качеству атмосферного воздуха у нас в стране предъявляются высокие требования. Ввиду того, что кратковременные воздействия не обнаруживаемых по запаху вредных веществ могут вызвать функциональные изменения в коре головного мозга и в зрительном анализаторе, введены значения максимальных разовых предельно допустимых концентраций (ПДК мр) С учетом вероятности длительного воздействия вредных веществ на организм человека введены значения среднесуточных предельно допустимых концентраций (ПДК сс).

Таким образом, для каждого вещества установлены два норматива: максимальная разовая предельно допустимая концентрация (ПДК мр) (осредненная за 20-30 мин) с целью предупреждения рефлекторных реакций у человека и среднесуточная предельно допустимая концентрация (ПДК сс) с целью предупреждения общетоксического, мутагенного, канцерогенного и другого действия при неограниченно длительном дыхании.

Значения ПДК мр и ПДК сс для наиболее часто встречающихся в атмосферном воздухе примесей приведены в табл. 7. В правой крайней графе таблицы приведены классы опасности веществ. Эти классы разработаны для условий непрерывного вдыхания веществ без изменения их концентрации во времени. В реальных условиях возможны значительные увеличения концентраций примесей, которые могут привести в

гигиенической опасности вещества можно пользоваться показателем ориентировочно- безопасного максимального разового уровня загрязнения воздуха (ОБУВ).

Методы определения загрязняющих веществ в атмосфере. Для определения твердых макрочастиц в воздухе используют инструментальные методы, основанные на измерении оптических свойств воздуха, которые измеряются в единицах видимости (км) или прозрачности (мкг/м 3). Для измерения коэффициента непрозрачности - коэффициента отражения (загрязнения) требуется довольно простое оборудование. Для автоматического анализа смеси газов с высокими коэффициентами отражения и большой чувствительностью применяются газовые анализаторы на основе оптико-акустической спектроскопии. Дискретно перестраиваемый лазер на СО 2 дает пучок света, который прерывают и пропускают через кювету, содержащую пробу воздуха. Установка снабжена ИК-детекторами, связанными с электронной системой регистрации сигнала и мини-ЭВМ. Предел обнаружения составляет 10 -7 %. Анализ качества воздуха основан на сборе частиц из аэрозолей или воздуха путем фильтрования для определения массовой концентрации и состава. Для этого применяют пробоотборники большого объема с фильтрами из стекловолокна или инертных сложных эфиров целлюлозы с размерами пор от 8 до 0,01 мкм. Непрерывный отбор проб продолжается от 24 ч до 1 мес. Так получают усредненные результаты. Даже в течение 24 ч состав пробы может меняться, поскольку меняются погодные условия. Например, дождь увеличивает влажность,

способных нанести ущерб здоровью человека, животным, растительности или вызвать ухудшение эстетического восприятия окружающей среды (например, при наличии пыли, грязи, неприятных запахов или при недостатке солнечного освещения в результате задымленности воздуха). Так как все живое очень медленно адаптируется к этим новым микрокомпонентам, химические вещества служат объективным фактором неблагоприятных воздействий на природную среду и здоровье человека.

Источники загрязнения атмосферного воздуха. Сброс загрязняющих веществ может осуществляться в различные среды: атмосферу, воду, почву. Выбросы в атмосферу являются основными источниками последующего загрязнения вод и почв в региональном масштабе, а в ряде случаев и в глобальном.

Промышленные источники загрязнения атмосферного воздуха подразделяются на источники выделения и источники выбросов. К первым относятся технологические устройства (аппараты установки и т.п.), в процессе эксплуатации которых выделяются примеси. Ко вторым - трубы, вентиляционные шахты, аэрационные фонари и другие устройства, с помощью которых примесь поступает в атмосферу.

Промышленные выбросы подразделяются на организованные и неорганизованные. Организованный промышленный выброс поступает в атмосферу через специально сооруженные газоходы, воздуховоды и трубы, что позволяет применять для очистки от загрязняющих веществ соответствующие установки. Неорганизованный

Жилые дома и бытовые предприятия. В основном это бытовой и строительный мусор, пищевые отходы, фекалии, отходы отопительных систем, мусор общественных учреждений (больницы, столовые, магазины и др.).

Промышленные предприятия. В твердых и жидких промышленных отходах содержатся те или иные вещества, оказывающие токсическое воздействие. Это соли цветных и тяжелых металлов, цианиды, соединения мышьяка, бериллия, отходы бензола, фенола, метанола и др.

Теплоэнергетика. Образование шлаков при сжигании каменного угля, а также выделение в атмосферу сажи, оксидов серы, которые в конечном итоге оказываются в почве.

Сельское хозяйство. Удобрения, ядохимикаты, применяемые в сельском и лесном хозяйстве для защиты растений от вредителей и болезней.

Интенсивное использование с/х угодий приводит к ухудшению качества почвы. Влияние на состояние сельхозугодий оказывают применяемые пестициды, вносимые иловые осадки и удобрения. Применение пестицидов на сельхозугодиях считается проблемой из-за риска выщелачивания поверхности и проникновения загрязнения в грунтовые воды. Накопление тяжелых металлов в верхнем слое почвы может быть прямым или косвенным источником угрозы для здоровья человека.

Транспорт. При работе двигателей внутреннего сгорания выделяются оксиды азота, углерода, свинец, углеводороды и другие вещества, оседающие на почву или

количество отходов получается и при обогащении фосфатного сырья. Тепловые электростанции дают 70 млн т золы и шлаков в год. Ежегодные затраты на содержание и эксплуатацию золоотвалов исчисляются десятками миллионов рублей.

Стандарты ПДК по загрязнению почв окончательно еще не установлены. Однако широкий круг загрязняющих веществ уже сейчас можно определить с помощью химических, физических и других методов.

Воздействие на человека. Степень воздействия на человека экологических факторов, присутствующих в почве и грунте (вредные химические веще-ства), зависит от степени использования земли, концентрации загрязнения в почве и грунте и степени риска загрязнения дру-гих компонентов среды (грунтовые воды и воздух).

Пути воздействия экологических факторов почвы могут быть разделены на два вида: воздействие прямое и воздействие опосредованное, или косвенное.

Прямое воздействие загрязняющих веществ почвы и грунтов через: попадание в систему пищеварения частиц почвы (пыли), кожные контакты, попадание в систему дыхания частиц почвы/пыли, вдыхание веществ, испаряющихся из почвы (особенно внутри помещений).

Опосредованное (косвенное) воздействие через: употребление загрязненных зерновых культур, выращиваемых на загрязненных почвах; употребление загрязненных продуктов животноводства (от животных, выводимых на загрязненных почвах); употребление загрязненной питьевой воды (непосредственное питье, кожные контакты, вдыхание аэрозолей);

Для городских территорий критерии качества обычно превышаются по нескольким веществам (в особенности по содержанию свинца и полициклических ароматических углеводородов). Поэтому в нормативные указания по почве был введен новый показатель для случаев использования земель для особо чувствительных нужд и уязвимых групп населения, так называемая «предельное пороговое значение».

Если значение предельной пороговой концентрации превышено на территориях, используемых для жилой застройки, детских учреждений или детских и спортивно-оздоровительных площадок, то должны быть предприняты меры по устранению загрязнения. Если же концентрация загрязнителей находится между предельной пороговой величиной и показателем критерия качества, то местные власти информируют и разъясняют ситуацию общественности, землевладельцам и землепользователям территории.

Цель такого подхода состоит в том, чтобы определить санитарно-эпидемиологические требования и мероприятия по ликвидации воздействия загрязнения через почву и тем самым достичь того же уровня защиты, который обычно обеспечивается при соблюдении критериев качества почвы. Расхождение в предельном пороговом значении концентрации загрязнителя и показателя критерия качества носит название «интервал уведомления проживающего населения».

Основной принцип состоит в том, чтобы избежать открытых, голых участков поверхности грунта, которые в таком случае могут привести к прямому воздействию почвы на детей,

почвы принято рез­кое сильное токсическое воздействие загрязнителя.

Показатели качества почвы. Практически всегда возникает необходимость в определе­нии влажности почвы. Для этого навеску почвы помещают в химический стакан и доводят до постоянной массы. Для глини­стых, высокогумусных почв с высокой влажностью отбирают 15-20г почвы, навеска органических почв - 15-50г. Определе­ние проводят дважды, температура нагрева - 105 ±2°С в течение 8 ч. Песчаные почвы нагревают 3 ч при 105±2°С, загипсованные почвы нагревают 8 ч при 80±2°С. Продолжительность после­дующего высушивания - 1 ч для песчаных почв и 2 ч - для ос­тальных почв.

При концентрировании исследуемых веществ путем экс­тракции их из почвы жидкими растворителями концентрацию вещества в почве вычисляют по формуле С = a·V 1 /V·в, где а - содержание вещества, найденное в исследуемом объеме раствора, мкг; V 1 V - объем раствора пробы, взятый для анализа, мл; в - масса исследуемой почвы, г.

Если анализируемое вещество в растворе пробы опреде­лено в виде концентрации (мкг/мл), то концентрацию вещества в почве (С, мг/кг) вычисляют по формуле С = a·V/в, где а - концентрация анализируемого вещества в растворе про­бы, мкг/мл; V - объем исследуемой пробы, мл; в - масса иссле­дуемой почвы, г.

вод и др. Данные с космических станций «Салют», «Мир» позволяют квалифицированно интерпретировать получаемую информацию и фотографировать поля антропогенных воздействий, включая загрязнения. Показано, что при некоторых метеорологических условиях территория Европы покрывается дымкой антропогенного нахождения. Антропогенные изменения на суше обусловлены не только воздействием загрязнений, но и тотальной урбанизацией, расширением площади сельскохозяйственных угодий, вырубкой лесов, открытой разработкой полезных ископаемых. С помощью космической съемки определяется суммарный эффект антропогенности, на фоне которого можно выделить и его отдельные компоненты (например, шлейфы загрязнений).

В настоящее время уже имеется обширный опыт использования спутниковой информации для изучения экологических антропогенных изменений, выявления причин этих изменений.

неизменный: смесь, образуемая газами, называется воздухом (Азот - 78,09%, Кислород - 20,95, Аргон - 0,93, Углекислый газ - 0,03 и др.) Средняя относительная молекулярная масса сухого воздуха составляет 28,966 кг/моль.

Выделение некоторых газообразных веществ (10 6 т/сут)

Согласно приведенной табл. природные источники выделяют больше вредных веществ, тем не менее, самым опасным является антропогенное поступление. Это связано с тем, что вредные вещества антропогенного происхождения накапливаются в зоне обитания человека. Кроме того, специфические вредные вещества, не существовавшие ранее в природных условиях, в настоящее время становятся составной частью атмосферного воздуха, его микроэлементами.

Воздух считается чистым, если ни один из микрокомпонентов не присутствует в концентрациях,

промышленный выброс поступает в атмосферу в виде ненаправленных потоков газа в результате нарушений герметичности оборудования, отсутствия или неудовлетворительной работы оборудования по отсосу газа в местах загрузки, выгрузки или хранения продукта. Неорганизованные выбросы характерны для очистных сооружений, хвостохранилищ, золоотвалов, участков погрузочно-разгрузочных работ, сливно-наливных эстакад, резервуаров и других объектов.

К основным источникам промышленного загрязнения атмосферного воздуха относятся предприятия энергетики, металлургии, стройматериалов, химической и нефтеперерабатывающей промышленности, производства удобрений.

Критерии санитарно - гигиенической оценки состояния воздуха. Вещества, находящиеся в атмосферном воздухе, попадают в организм человека главным образом через органы дыхания. Вдыхаемый загрязненный воздух через трахею и бронхи попадает в альвеолы легких, откуда примеси поступают в кровь и лимфу.

В нашей стране проводятся работы по гигиенической регламентации (нормированию) допустимого уровня содержания примесей в атмосферном воздухе. Обоснованию гигиенических нормативов предшествуют многоплановые комплексные исследования на лабораторных животных, а в случае оценки ольфакторных реакций организма на действия загрязняющих веществ и на добровольцах. При таких исследованиях используются самые современные методы, разработанные в биологии и медицине. В настоящее время определены предельно

короткий интервал времени к резкому ухудшению состояния человека.

В местах, где расположены курорты, на территориях санаториев, домов отдыха и в зонах отдыха городов с населением более 200 тыс. человек концентрации примесей, загрязняющих атмосферный воздух, не должны превышать 0,8 ПДК.

Может создаться ситуация, когда в воздухе одновременно находятся вещества, обладающие суммированным (аддитивным) действием. В таком случае сумма их концентраций (С), нормированная на ПДК, не должна превышать единицы согласно следующему выражению: С 1 /ПДК 1 + С 2 /ПДК 2 + С 3 /ПДК 3 < = 1

К вредным веществам, обладающим суммацией действия, относятся, как правило, близкие по химическому строению и характеру влияния на организм человека, например: диоксид серы и аэрозоль серной кислоты; диоксид серы и сероводород; диоксид серы и диоксид азота; диоксид серы и фенол; диоксид серы и фтористый водород; диоксид и триоксид серы, аммиак, оксиды азота; диоксид серы, оксид углерода, фенол и пыль конверторного производства.

Вместе с тем многие вещества при одновременном присутствии в атмосферном воздухе не обладают суммацией действия, т.е. предельно допустимые значения концентраций сохраняются для каждого вещества в отдельности, например: оксид углерода и диоксид серы; оксид углерода, диоксид азота и диоксид серы; сероводород и сероуглерод.

Когда отсутствуют значения ПДК, для оценки

вызывая изменение дисперсности частиц. Большое внимание уделяется отбору проб за 1 ч и более короткое время, что позволяет быстро получить информацию об источнике загрязнения воздуха и выявить пиковые содержания частиц. Имеется несколько экспрессных микрометодов для взятия малых образцов воздуха (200 мл) и сбора 1-2 мкг пробы. В качестве примера можно привести прямое определение макро­частиц свинца в воздухе методом беспламенной атомно-абсорбционной спектроскопии. Диаметр дисковых фильтров был менее 3мм, а время на отбор проб и химический анализ бы­ло затрачено менее 5 мин на одно определение. Для исследова­ния осадка на фильтре, быстрого сбора проб промышленность выпускает разнообразную аппаратуру и фильтры. Для любого случая можно подобрать фильтр с точно определенной структу­рой пор. Для изучения собранного материала применяются сле­дующие методы: микроскопическая идентификация (использо­вание видимого света); микроскопия в падающем под углом свете, в проходящем свете; электронная микроскопия и элек­тронная микрозондовая спектроскопия; химический капельный анализ; инфракрасная спектроскопия; УФ-видимая спектрофо­тометрия; пламенная и эмиссионная спектроскопия; рентгенофлуоресцентная спектроскопия; рентгеноструктурный анализ и радиохимия.

Большинство методов анализа атмосф-ых

загрязнений основано на использовании газовой хроматографии, атомной абсорбции, полярографии. Концентрацию исследуемых веществ в воздухе (в мкг/л или мг/л) вычисляют по формуле С = a/V, где а - масса вещества, найденная в пробе, мкг; V - объем ис­следуемой пробы воздуха, приведенный к нормальным услови­ям, л (0°С, 101080 Па) и равный V = 273· P·V t /( 273 + t)· 101080, где Р - атмосферное давление при отборе пробы, Па; t - темпера­тура воздуха в месте отбора пробы, °С; V t , -объем воздуха, ото­бранного на анализ при температуре t, л.

При концентрировании анализируемых веществ из возду­ха в жидкие поглотительные среды или на твердые сорбенты в анализе могут использоваться части объема растворов проб. В этом случае концентрации веществ в воздухе вычисляют по формуле С = а* V 1/ V 2* V , где V 1 - общий объем раствора пробы, мл; V 2 - объем раствора пробы, используемый для анализа, мл, или по формуле С = в V 1/ V , где в - концентрация анализируемого вещества в растворе про­бы, мкг/мл.

1. Определение неорганических соединений. Неорганическая часть воздуха включает газы, металлы и их соединения. Многие стандарты ограничиваются общим со­держанием металла, и только в последние годы стало уделяться внимание химической природе соединений. Это обусловлено тем, что химическая природа вещества важна при анализе ком­понента и определений предельной

с порами определенного размера. Полученный на фильтре осадок растворяют и анализируют любым подходящим методом. Методы просты, не требуют дорогостоящего оборудования, вместе с тем продолжительны во времени и не дают достаточно точных и воспроизводимых результатов.

2. Определение органических веществ. При сжигании топлива (автомобили, самолеты, технологические процессы) образуется органический по составу дым, содержащий метан, гексан, гептан, пентан, октан и ацетилен. При этом наряду с алифатическими соединениями образуются и ароматические: бензол, ксилол, хлорбензол и циклогексан. В результате человеческой деятельности в воздухе появляется значительное количество органических веществ: стимуляторы аэрозольные, пестициды, гербициды, фунгициды и консервирующие средства. Химические методы анализа органических веществ зависят от типа органического соединения, его концентрации, основы.

Общая процедура сбора летучего органического соединения в воздухе включает применение специальных поглощающих растворов, которые могут быть кислыми, щелочными или нейтральными в зависимости от химических свойств анализируемого продукта. В качестве поглотителей часто используют воду, спирт или раствор с реагентом, дающий с определяемым веществом характерный продукт. Растворы могут находиться в двух или нескольких последовательно соединенных барботерах.

Для определения органических соединений наиболее час-то применяют инструментальные методы. К ним относят,

получают сигнал о пожаре.

Жидкостная хроматография при атмосферном и повышенном давлении (ЖХВД) быстро развивается для определения различных загрязняющих органических веществ. Жидкостной хроматограф состоит из хроматографической колонки, насоса и соответствующего детектора. Подходящий растворитель подают в колонку, и образец разделяется в ней на компоненты. Для уменьшения времени разделения (несколько минут) используют насосы высокого давления. Развитие метода сопровождается совершенствованием колонок, насосов и детекторов. В последнее время успешно применяется метод высокоэффективной жидкостной хроматографии. Например, с помощью этого метода возможно определение в биологических жидкостях формальдегида, ацетальдегида, пропионового и масляного альдегидов при их совместном присутствии.

Тонкослойная хроматография (ТСХ). Метод для полуколичественного анализа нелетучих органических и неорганических соединений. Применяется для определения компонентов твердых макрочастиц, загрязняющих воздух. В ТСХ стеклянная пластинка поддерживает слой адсорбента и пятно анализируе­мой смеси наносится вблизи одного края пластинки. Край, рас­положенный ниже пятна, погружают в выбранный раствори­тель, который движется за счет капиллярных сил в слое адсор­бента. При хорошем подборе системы смесь - растворитель -адсорбент загрязняющие вещества движутся по слою и разде­ляются. После того как

Методические указания

к лабораторному практикуму

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ ПО СОСТОЯНИЮ ПОЧВЫ

(ОПРЕДЕЛЕНИЕ рН, ВЛАЖНОСТИ И МЕХАНИЧЕСКОГО СОСТАВА ПОЧВЫ)

Введение…………………………………………………………………………..3

Пояснительная записка…………………………………………………………..4

1.Общие сведения

1.1 Понятийный аппарат…………………………………………………………5

1.2 Краткая характеристика почвы………………………………………………6

1.2.1 Структура почвы……………………………………………………………8

1.2.2 Механические свойства почв……………………………………………..10

1.2.3 Классификация почвы……………………………………………………..11

1.3. Понятие об экологическом состоянии гео- и экосистем…………………17

1.4. Оценка экологического состояния гео- и экосистем…………………….20

2.Методы исследования

2.1Лабораторная работа №1 Определение рН почвы………………………... 23

2.2Лабораторная работа №2 Определение механического состава почвы…..28

2.3Лабораторная работа № 3 Определение влажности почвы………………..35

Приложение А…………………………………………………………………....39

Приложение Б…………………………………………………………………....40

Приложение В…………………………………………………………………...43

Приложение Г…………………………………………………………………....45

Введение

В связи с непрерывно возрастающим уровнем антропогенного воздействия в природных и природно-техногенных системах значение современной экологии и методов ее исследования среди других наук как области деятельности человека по защите окружающей среды обитания переоценить не возможно. В последнее время сформировались определенные приоритетные научные направления в области природной и техногенной безопасности России:

Идентификация и оценка природной и техногенной опасности территории Российской Федерации и районирование территорий по степени рисков от чрезвычайных ситуаций различного характера;

Обобщение и развитие теоретических и практических основ анализа и управления комплексным риском от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера;

Разработка и реализация комплекса эффективных мер по исследованию и предупреждению чрезвычайных ситуаций;

Совершенствование системы подготовки специалистов по управлению риском;

Совершенствование и развитие федеральной, региональной и ведомственной систем мониторинга, прогнозирования и оценки комплексного риска и экологической опасности;

Создание единой государственной системы информационного обеспечения управления риском с применением новых ГИС-технологий.

Так как природно-техногенные системы (ПТС) - это сложные образования, которые включают техническую (источник воздействия) и природную (геоэкосистема, подвергаемая воздействию) составляющие, то каждая из них выполняет специфическую функцию.

Различные методы экологических исследований служат средством контроля безопасности производства и качества производимой продукции во всех отраслях народного хозяйства, а так же качеством окружающей среды. Выяснение химического состава почв, воды, атмосферного воздуха, структуры экосистем различного типа, осуществляется как в лабораторных, так и в полевых условиях.

В контексте вышесказанного одной из задач профессиональной подготовки специалистов в области защиты окружающей среды является формирование умений и навыков проведения комплексных экологических исследований природных и природно-техногенных систем.

Пояснительная записка

Данное методическое указание к лабораторной работе на тему:«Оценка качества природной среды по состоянию почвы» состоит из следующих разделов:

Отбор образцов почвы;

Определение механического состава почвы;

Определения рН почвы;

Определение влажности почвы.

Данное методическое указание предназначено для использования во время практических работ в полевых условиях. Целями практиких работ в полевых условиях являются проверка и закрепле-ние теоретических знаний, полученных на лекциях и семинар-ских занятиях; знакомство с методами исследования почв, уме-ние правильно анализировать полученные данные, формули-ровать выводы и составлять рекомендации по охране почв и рациональному их использованию.

Ее основ-ная задача — научить студентов правильно определять почвы в полевых условиях по морфологическим признакам и водно-физическим свойствам; дать оценку потенциальным возмож-ностям использования и повышения плодородия этих почв.

Важный этап полевого практикума - формирование отчета. Данная форма самостоятельной работы, включающая сводные таблицы, фоторепортажи, выводы - основной документ, свидетельствующий о выполнении студентом программы практикума. В материалах методических указаний использованы данные из опубликованных ранее учебных пособий, атласов и справочников по дисциплине.

1.Общие положения

1.1Понятийный аппарат

1. 1. Почва - естественноисторическое тело, которое сформировалось в результате воздействия пяти факторов: климат, растительность, животный мир, геология и время.
2. Почва - биокостное естественноисторическое тело природы, имеющее вертикальное строение рельефа и обладающее плодородием.
3. Гумус - совокупность специфических и неспецифических органических веществ почвы, за исключением живых организмов и их остатков, не утративших тканевое строение.

4.Влагоёмкость - величина, количественно характеризующая водоудерживающую способность почвы.

5.Водопроницаемость - свойство почвы, как пористого тела, пропускать через себя воду.

6.Гранулометрический состав почвы - содержание в почве частиц различного размера, объединяемые во фракции гранулометрических элементов.

7.Песок - фракции размером до 0,01 мм.

8.Супесь - почва, содержащая от 10 до15-20% физической глины.

9.Физическая глина - сумма элементарных почвенных частиц почвы размером от 0,01 до 1,00 мм.

10.Суглинок - рыхлая почвенная масса, состоящая от20 до 60% из физической глины.

11.Механический состав почвы — это относительное содер-жание в ней механических элементов различного размера.

12.Песчаная почва — рыхлая, сыпучая и бесструктурная. В ней хорошо заметны отдельные механические элементы в виде зерен песка. Увлажненную почву нельзя скатать в шнурок.

13.Супесчаная почва — рыхлая, менее сыпучая, иногда слабо острурктуена. На ладони легко растирается, ощущается и ясно заметно преобладание песчаных частиц. Во влажном состоянии легко лепится между пальцами, но не принимает определенной формы.

14.Суглинистая почва — в сухом состоянии сравнительно плотная, структура выражена в различной степени. Делится на лет -ко-, средне- и тяжелосуглинистую. При растирании в руках среди пылеватых частиц ощущается наличие значительного количе-ства песчинок, заметных под лупой. При увлажнении стано-вится вязкой, легко образует шар, раскатывается в шнур, ко-торый при сгибании образует трещины.

15.окружающая среда - совокупность компонентов природной среды, природных и природно-антропогенных объектов, а также антропогенных объектов;

1. природная среда (природа) - совокупность компонентов природной среды, природных и природно-антропогенных объектов;
2. Качество окружающей среды - степень соответствия состояния окружающей (человека) среды потребностям человека и других живых организмов; совокупность экономических показателей, характеризующих природные компоненты: грунты почвы, поверхностные и подземные воды, естественные физические поля, природные процессы и явления, резервы полезных ископаемых и др.
3. Мониторинг окружающей среды - это система постоянного наблюдения и регулярного контроля, проводимых по определенной программе для оценки текущего состояния окружающей природной среды, анализа всех происходящих в ней в данный период процессов, а также заблаговременного выявления возможных тенденций ее изменения.
4. Приро́дный территориа́льный ко́мплекс (ПТК) — это территория, обладающая определённым единством природы, обусловленным общим происхождением и историей развития, своеобразия географического положения и действующими в её пределах современными процессами.

1.2 Краткая характеристика почвы

Почва представляет собой систему, в которой взаимодействуют потоки энергии и вещества, поступающие от Солнца, из атмосферы и от живых организмов.

Почва представляет собой совершенно особое природное образование, обладающее только ей присущими строением, составом и свойствами. Важнейшим свойством почвы является ее плодородие, т. е. способность обеспечивать рост и развитие растений. Это свойство почвы представляет исключительную ценность для жизни человека и всех живущих на суше организмов. Плодородие почвы определяет ее важность как основного средства сельскохозяйственного производства.

Изучение почв необходимо не только для сельскохозяйственных целей, но также и для развития лесного хозяйства, инженерно-строительного дела. Знание свойств почв необходимо для решения ряда проблем здравоохранения, разведки и добычи полезных ископаемых, организации зеленых зон, парков и скверов в городском хозяйстве и т. д.

Однако ценность почвы определяется не только ее хозяйственной значимостью для сельского, лесного и других отраслей народного хозяйства; она определяется также незаменимой экологической ролью почвы как важнейшего компонента всех наземных биоценозов и биосферы Земли в целом. Через почвенный покров Земли идут многочисленные экологические связи всех живущих на земле и в земле организмов (в том числе и человека) с литосферой, гидросферой и атмосферой.

Наука о происхождении и развитии почв, закономерностях их распространения, путях рационального использования и повышения плодородия называется почвоведением.

Основателем почвоведения как самостоятельной естественноисторической науки является выдающийся русский ученый Василий Васильевич Докучаев (1846-1903). Он впервые сформулировал научное определение почвы, разработал генетическую классификацию почв и новые методы изучения и картографирования почв в поле. Докучаев открыл основные закономерности географического распространения почв и внес большой вклад в теорию и практику охраны и повышения плодородия почв, особенно в черноземных областях России. Большое значение для дальнейшего развития почвоведения в нашей стране имели труды Н. М. Сибирцева, П. А. Костычева, К. Д. Глинки, В. И. Вернадского, В. Р. Вильямса, К. К. Гедройца, Л. И. Прасолова, Б. Б. Полынова, И. В. Тюрина и др. В настоящее время все большее значение приобретает проблема рационального использования и охраны почв. Почва относится к легкоразрушаемому и практически невосполнимому виду природных ресурсов. А между тем почва представляет собой бесценное народное богатство, и мы обязаны всемерно беречь ее!

В трудах отечественных и зарубежных ученых показано, что мир почв чрезвычайно разнообразен. Не только почвы разных республик, краев и областей существенно различны, но даже и в пределах одного хозяйства или одного поля почвы далеко не одинаковы. Правильно использовать их в хозяйстве можно только на основе знания всего разнообразия почв, так как каждый тип и вид почвы обладает особыми свойствами. Следовательно, очень важно прежде всего уметь правильно определить (назвать) почву. Оказание в этом помощи и является целью этой книги. Правильное определение вида почвы позволит при помощи соответствующих справочников и руководств получить более точные сведения о свойствах данной почвы. Для получения более полных и детальных сведений необходимы специальные исследования почвы в поле и в лаборатории.

1.2.1Структура почвы

Структура почвы является важным и характерным признаком, имеющим большое значение при определении генетической и агропроизводственной характеристики почв. Под структурностью почвы подразумевают ее способность естественно распадаться на структурные отдельности и агрегаты, состоящие из склеенных перегноем и иловатыми частицами механических элементов почвы. Форма структурных отдельностей зависит от свойств самой почвы.

Морфологические типы структур почвенной массы хорошо разработаны С. А. Захаровым, чью классификацию структурных отдельностей мы приводим (приложение 1, табл. 1).

I тип: 1) крупнокомковатая, 2) среднекомковатая, 3) мелкокомковатая, 4) пылеватая, 5) крупноореховатая, 6) ореховатая, 7) мелкоореховатая, 8) крупнозернистая, 9) зернистая, 10) порошистая.

II тип: 11) столбчатая, 12) столбовидная, 13) крупнопризматическая, 14) призматическая, 15) мелкопризматическая, 16) тонкопризматическая.

III тип: 17) сланцевая, 18) пластинчатая, 19) листоватая, 20) грубочешуйчатая, 21) мелкочешуйчатая

Таблица 1-Классификация структурных отдельностей почв (С. А. Захаров)

Каждому типу почв и каждому генетическому горизонту свойственны определенные типы почвенных структур. Для гумусовых горизонтов, например, характерна зернистая, комковато-зернистая, порошисто-комковатая структура; для элювиальных горизонтов — плитчатая, листоватая, чешуйчатая, пластинчатая; для иллювиальных — столбчатая, призматическая, ореховатая, глыбистая и т. д.

1.2.2Механические свойства почв

В результате процессов выветривания плотные горные породы превращаются в рыхлую массу, состоящую из частиц различного размера, которые называются механическими элементами. Механические элементы, близкие по размерам, объединяются во фракции. Совокупность механических фракций представляет механический состав почвы.

Группировка механических элементов по размерам называется классификацией механических элементов. В нашей стране у почвоведов широко применяется классификация проф. Н. А. Качинского (табл. 2).

Таблица 2-Классификация механических элементов почв (Н. А. Качинский)

По преобладанию частиц той или иной крупности почвы относят к песчаным, суглинистым, глинистым разновидностям и т.д. В почвоведении принята классификация почв по механическому составу, разработанная Н. А. Качинским, по которой все почвы подразделяются на категории в зависимости от содержания в них физической глины, т. е. частиц размером менее 0,01 мм (табл. 3).

Таблица 3- Классификация почв по механическому составу (Н. А. Качинский)

Так, глинистыми почвами в зоне подзолистого типа почвообразования называются такие почвы, в которых содержится более 50% физической глины. В суглинистых почвах физической глины будет содержаться от 20 до 50% и т. д.

Механический состав является очень важным свойством почвы, по которому изучаемая почва относится к той или иной разновидности. Определение механического состава почвы по горизонтам играет большую роль при изучении генезиса (происхождения) почвы, так как механический состав зависит не только от состава материнской породы, но и от процессов почвообразования, происходящих в почве.

Распределение илистой фракции по профилю почвы является хорошим показателем наличия процессов образования вторичных глинистых минералов (т. е. оглинения почвы). В горизонтах оглинения увеличивается содержание илистых частиц по сравнению с их содержанием в почвообразующей породе, что дает основание для выделения метаморфических горизонтов в почвенном профиле. Характер распределения илистой фракции в почве указывает в некоторой степени на интенсивность и качественную направленность процессов почвообразования.

Механический состав почвы является важной характеристикой, необходимой для определения производственной ценности почвы, ее плодородия, способов обработки и т. д. От механического состава почвы зависят почти все физические и физико-механические свойства почвы: влагоемкость, водопроницаемость, порозность, воздушный и тепловой режим, водоподъемная сила и др. В полевых условиях при определенных навыках механический состав можно определить и без специального оборудования, так как почвы различного механического состава отличаются некоторыми механическими свойствами, которые нетрудно определить в поле.

1.2.3Классификация почв

Рассмотрим классификацию почв. Классификация почв помогает систематизировать знания о почвах. В США были разработаны две системы почвенной классификации. Первая из них была опубликована в 1938. В ней все почвы на самом высоком таксономическом уровне разделены на три группы: зональные, интразональные и азональные. Первая группа включает почвы, сформированные в хорошо дренированных позициях и имеющие профили, которые отражают длительное воздействие климата. В интразональных почвах влияние климата модифицировано условиями рельефа, дренажа, содержания солей или каких-либо иных локальных факторов. Азональные почвы, как, например, почвы на современных речных отложениях, из-за отсутствия развитого профиля не отражают климатического воздействия. Классификация 1938 года состоит из следующих таксономических уровней (от самого высокого до самого низкого): порядок, подпорядок, большие почвенные группы, семейства, серии и типы. Эта классификационная система имела широкое применение, особенно ее категория «большая почвенная группа», представляющая собой уровень генерализации, необходимый для изучения и картографирования почв мира. Самые низкие уровни классификации - серии и типы почв - представляют собой ландшафтные единицы, выявляемые почвоведами в поле. Они имеют особенно важное значение для сельскохозяйственного использования.

Вторая классификационная система была разработана в 1960-х годах. В ней на самом высоком таксономическом уровне выделяются десять порядков. Выделение порядков проводилось на основе свойств почв, а не климата и других почвообразующих факторов, как это было в классификации 1938. Классификация включает следующие шесть категорий: порядок, подпорядок, большая почвенная группа, подгруппа, семейство, серия. Почвенная номенклатура этой классификации построена таким образом, что на каждом более низком таксономическом уровне происходит детализация свойств почвы, как в классификациях животных и растений.

Почвы мира могут быть охарактеризованы на основе использования категорий больших почвенных групп классификации 1938 или порядков второй классификационной системы. Категории этих двух систем не находятся в прямом и полном соответствии, их корреляция продемонстрирована в таблице.

Таблица 4- Классификация почв

Тундровые почвы. В их основании имеется постоянно мерзлый слой - многолетняя мерзлота, - который препятствует дренированию вышележащих почвенных горизонтов во время короткого вегетационного периода, когда лед в них протаивает на несколько (или первые десятки) сантиметров. Поверхностный (деятельный) слой почвы представлен слаборазложившимися растительными остатками. Под ним залегает «подпочва» серого цвета со стяжениями железа в виде ржаво-бурых пятен. Зона тундровых почв обрамляет арктический пояс. Местами тундровые почвы встречаются в горах выше границы леса. Естественная тундровая растительность состоит из лишайников, мхов, травянистых растений, в том числе низкорослых яркоцветущих, и кустарников.

Пустынные почвы (аридисоли) в поверхностном или «подповерхностном» горизонтах содержат карбонаты кальция и другие легкорастворимые соли, а горизонт А у них очень слабо прокрашен органическим веществом. Поскольку выпадает мало осадков, эти почвы никогда подолгу не бывают влажными. Естественная растительность состоит из редких кактусов, полыни и пустынных кустарников и полукустарников, а также некоторых приземистых однолетних травянистых растений. Здесь обычно практикуется пастбищное скотоводство. Там, где доступна пресная, слабоминерализованная вода, развито интенсивное орошаемое земледелие. Обычно вода отводится из рек и ручьев, берущих начало в горах, где выпадает больше осадков.

Каштановые почвы, черноземы и почвы прерий (моллисоли) характеризуются мощным богатым органикой верхним горизонтом, в результате выщелачивания лишенным карбонатов кальция и легкорастворимых солей. Различаются они свойствами «подпочвенного» горизонта. Он может быть обогащен карбонатами кальция в самой верхней части (каштановые почвы), а если имеются слои, обогащенные глиной, то карбонаты кальция вымываются ниже их (как, например, в почвах прерий). В ряду рассматриваемых почв каштановые соответствуют наиболее сухим климатическим условиям, а почвы прерий - наиболее влажным, когда количество осадков несколько превышает эвапотранспирацию (потери воды через испарение и транспирацию). Естественная растительность прерий представлена в основном злаками. Обычно здесь развивается пастбищное животноводство, но значительная часть таких почв в настоящее время распахана, и крупнейшие районы мирового производства зерна приурочены к их ареалам. Однако из-за недостаточного количества осадков часто снижается урожайность культур.

Каштановые, черноземные и почвы прерий различаются и по термическому режиму. Для одних характерны постоянно теплые климатические условия с чередованием влажного и сухого сезонов, например в саваннах. Эти почвы обычно беднее тех, которые распространены в условиях четко выраженного зимнего понижения и летнего повышения температур. Такие почвы плодородны: на них получают высокие урожаи, особенно кукурузы и пшеницы.

Серо-бурые подзолистые почвы (альфисоли) являются умеренно выщелоченными и имеют кислую реакцию по всему профилю и характеризуются аккумуляцией иллювиальной глины в горизонте В. Горизонты А слабо прокрашены органическим веществом. Они сформировались в районах с влажным умеренным климатом под листопадными лесами, многие из которых к настоящему времени вырублены. Ландшафты часто представляют собой чередование распаханных земель, пастбищ и лесов. Эти почвы быстро реагируют на известкование и удобрение. Значительные территории их распространения густо населены, особенно в Северной Америке и Европе.

Подзолы (сподосоли) имеют горизонт В, обогащенный иллювиально накопленными железом, алюминием и органическим веществом, вынесенными из верхних горизонтов. Подзолы формируются в холодных гумидных регионах под хвойными или смешанными хвойно-широколиственными лесами. Эти почвы очень кислые и выщелочены, а в естественных условиях над выщелоченным горизонтом А часто имеется органогенный горизонт. В условиях холодного влажного климата органическое вещество слабо разлагается, и органические кислоты способствуют выносу железа из горизонта А в горизонт В. При этом происходит образование металлоорганических соединений в форме хелатов, в которых один атом металла удерживается двумя атомами органической молекулы. Лесной опад является важной составляющей баланса вещества подзолов. На некоторых территориях леса вырублены, а почвы культивируются или используются под выпас скота. Для повышения плодородия подзолов необходимо внесение удобрений.

Красные и желтые подзолистые почвы (ультисоли) сходны с серо-бурыми подзолистыми почвами, но в отличие от них более выщелочены и характеризуются более красными тонами за счет обогащения горизонтов В железом. В районах их распространения естественная растительность состояла из смешанных хвойно-широколиственных лесов, которые в значительной степени сохранились до сих пор. Эти почвы нуждаются в удобрении. Возрастающее применение минеральных удобрений быстро повышает продуктивность таких почв на юго-востоке США, где сравнительно продолжительный вегетационный период способствует развитию земледелия.

Латосоли (оксисоли). Из горизонтов В латосолей почти все растворимые минералы выщелочены. Оксиды и гидроксиды железа и алюминия накапливаются в пористой оструктуренной «подпочве», которая обычно имеет красный цвет и содержит много глины. Эти почвы распространены в теплых и влажных климатических условиях, хотя в некоторых районах четко выражены влажный и сухой сезоны. В таких обстановках органическое вещество быстро разлагается, и в результате растения обеспечиваются большинством питательных элементов. При сведении естественной растительности происходит потеря значительного количества органического вещества, а следовательно, за несколько лет утрачивается и плодородие почвы. Поэтому в Африке и Азии веками практиковалась переложная система земледелия, при которой пахотные земли забрасывали на несколько лет - пока там не восстанавливалась естественная растительность. За это время происходило постепенное накопление питательных элементов, и затем эти земли на несколько лет снова включались в сельскохозяйственный оборот.

Болотные почвы (гистосоли) - органогенные почвы, сформировавшиеся там, где продукция органического вещества была высокой, а скорость его разложения - низкой из-за избыточного увлажнения. Небольшие участки этих почв широко распространены на внутриматериковых болотах или на маршах побережий. Применение дренажа и контроль за уровнем грунтовых вод повышают плодородие этих почв, которые особенно пригодны для выращивания овощных культур.

Грумусоли (вертисоли) характеризуются высоким содержанием набухающих глин монтмориллонитового состава. Они встречаются в тех регионах, где отчетливо выражены влажный и сухой сезоны. При высыхании такие почвы растрескиваются на большую глубину. При увлажнении трещины закрываются. Значительные площади грумусолей встречаются на юге США, в Индии и Австралии.

Аллювиальные почвы (энтисоли) - азональные почвы, представляющие собой аллювиальные отложения без дифференциации на почвенные горизонты и распространенные вдоль рек в широком диапазоне климатических условий. Они отличаются разнообразием текстур. Обычно это самые плодородные региональные почвы благодаря ежегодному отложению свежих наносов во время паводков. Аллювиальные почвы широко используются для выращивания пищевых культур. В настоящее время для сохранения хозяйственной ценности этих почв необходимы ирригация и защита от паводков.

Инсептисоли - порядок новой классификационной системы почв, не имеющий эквивалента в классификации 1938. Это слабо развитые почвы, которые могут встречаться в разных климатических условиях. Многие инсептисоли формируются на аллювиальных отложениях.

1.3. Понятие об экологическом состоянии гео- и экосистем

Антропогенные нагрузки и их последствия в значительной сте-пени определяют состояние современных гео- и экосистем. Поня-тие «состояние» характеризует прежде всего временной аспект функционирования и развития природных и природно-антропогенных объектов. Состояние гео- и экосистем — это характеристи-ка их важнейших свойств за определенный более или менее дли-тельный промежуток времени, формирующихся под влиянием как естественных, так и антропогенных факторов.

Понятие «экологическое состояние» характеризует условия жизнеобитания людей в пределах определенной конкретной террито-рии или акватории. С позиций геоэкологии, важнейшим факто-ром, формирующим свойства природно-антропогенных гео- и экосистем, выступает хозяйственная деятельность человека. Есте-ственно, что ее последствия в первую очередь определяют усло-вия жизнеобеспечения населения. В связи с этим экологическое со-стояние гео- и экосистем можно рассматривать как совокупность показателей, характеризующих последствия их антропогенных изменений за определенный более или менее длительный проме-жуток времени (А. Г. Емельянов, О.А.Тихомиров, 2000).

Состояние природных и природно-антропогенных гео- и эко-систем — это динамическая категория (Т.Д.Александрова, 1990; А. Г. Исаченко, Г. А. Исаченко, 1995 и др.). Всякое состояние преходяще и имеет определенную длительность.. Наиболее подвижны такие компоненты среды, как воздух, воды, биота. Их состояние может меняться в течение короткого времени — от нескольких часов до нескольких месяцев. Состояние почв, верхнего слоя гор-ных пород, форм микро- и мезорельефа остается относительно стабильным за период от нескольких месяцев до нескольких лет (и даже нескольких десятков лет). Как показывают наблюдения, продолжительность антропогенных изменений в природных ком-плексах в большинстве случаев составляет не менее 3 — 5 лет. По-этому практически наиболее приемлемо (особенно для гео- и экосистем регионального уровня) изучение состояний длительно-стью в несколько лет. Они могут быть описаны либо усредненны-ми за этот период показателями, либо показателями, полученны-ми на момент проведения исследований (например, раз в 5 лет). Целесообразно различать экологические (геоэкологические), са-нитарно-гигиенические и медико-демографические показатели со-стояния гео- и экосистем. К первой группе можно отнести такие показатели, как площади деградированных земель, стадии дигрес-сии пастбищ и рекреационных угодий, площади вырубленных и сгоревших лесов, потеря почвенного плодородия, уменьшение био-логической продуктивности биоценозов, степень антропогенного евтрофирования водоемов и др. Во вторую группу входят величины кратности предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в воздухе, водах, почвах, продуктах питания. Третью группу составляют показатели здоровья населения, детской смертности, генетических нарушений, продолжительности жизни населения.

Выбор показателей экологического состояния в значительной степени определяется уровнем и соответствующим ему рангом гео- и экосистем. На региональном уровне широко используются по-казатели, относящиеся к первой и третьей группам. В качестве операционных территориальных единиц здесь чаще всего высту-пают административные районы и области, по которым регуляр-но собирается и накапливается значительная по объему эколо-гическая информация. На локальном и элементарном иерархиче-ских уровнях наиболее важное значение имеют показатели второй группы, однако для их получения необходимы специальные на-блюдения.

Характеристика экологического состояния геосистем макрорегионального уровня основана на более общих показателях, при-чем нередко приходится сталкиваться с недостатком информации и использовать косвенные критерии. А. Г. Исаченко и Г. А. Исачен-ко (1995) выделяют две категории таких критериев.

К первой категории относятся показатели антропогенных на-грузок. В случаях, когда нет прямых данных об экологическом эф-фекте различных источников антропогенного воздействия, о воз-можных последствиях приходится судить косвенно, по характеру самого источника. Вторая категория критериев характеризует реакцию населения на качество среды обитания. Это прежде всего медико-географи-ческие показатели, т. е. данные о заболеваемости людей «экологи-ческими» болезнями техногенного происхождения. Разумеется, данные показатели используют с большой осторожностью, так как связи между экологическим состоянием территории и здоро-вьем населения носят опосредованный (через социальную среду) характер.

Таблица 5- Ориентировочные характеристики остроты экологических ситуаций

Таблица 6- Значение ранга антропогенной преобразованности и индекса глубины преобразованности ландшафтов

1.4 . Оценка экологического состояния гео- и экосистем

Поскольку антропогенное воздействие на природу часто вле-чет за собой негативные последствия, возникает необходимость оценки экологического состояния гео- и экосистем и их компо-нентов. Оценка рассматривается как выявление степени благопри-ятности или неблагоприятности последствий трансформации при-родных систем с точки зрения условий жизни и деятельности населения. использования территории и акватории и их ресурсов.

Оценка предполагает наличие объекта (что оценивается) и субъекта (с каких позиций оценивается). В качестве объектов вы-ступают гео- и экосистемы и их компоненты разной степени трансформации. Субъектами чаще всего служат виды хозяйствен-ной деятельности человека и сам человек (точнее, население конкретной территории). В связи с этим выделяют два направле-ния оценки — технологическое (производственное) и социально-экологическое. В первом случае субъектами выступают различ-ные виды производства (строительство, сельское хозяйство и др.). Во втором случае изучение последствий хозяйственной деятель-ности проводят с позиций, определяющих условия жизни и здо-ровья населения. Отсюда оценка — соотнесение показателей из мнения свойств гео- и экосистем с состоянием или требования-ми субъекта. Одна и та же система разными субъектами может быть оценена неодинаково, поэтому ее оценка может быть много-значной, в то время как результат измерения однозначен.

Сущность оценки состоит в сравнении показателей фактиче-ского состояния окружающей среды с заранее определенными кри-териями, т.е. с признаками, на основе которых проводится срав-нение. В качестве критериев могут выступать показатели исходно-го состояния наблюдаемых объектов, их естественные (фоновые) характеристики, а также различные нормативные показатели, характеризующие допустимые меры воздействия человека на при-родные системы.

Критерии оценки экологического состояния можно разделить на покомпонентные (частные) и комплексные (суммарные, ин-тегральные). Оп-тимальным следует считать совместное использование покомпо-нентных и комплексных критериев.

В настоящее время в практике оценочных исследований в каче-стве признаков для сравнения чаще всего применяют норматив-ные показатели — санитарно-гигиенические и экологические кри-терии.

Санитарно-гигиенические критерии устанавливают исходя из требований экологической безопасности населения (т.е. приме-нительно к здоровью человека). К ним в первую очередь относят-ся нормы предельно допустимых концентраций (ПДК) загрязня-ющих веществ в воздухе, водах, почвах и продуктах питания, а также нормы предельно допустимых выбросов (ПДВ) в воздух и предельно допустимых сбросов (ПДС) в водоемы. ПДК — это мак-симальная концентрация веществ, не влияющая негативно на здо-ровье людей настоящего и последующих поколений при воздей-ствии на организм человека в течение всей его жизни. ПДВ и ПДС называют максимальные объемы поступающих веществ в единицу времени (соответственно в воздух и водоемы), которые не ведут к превышению их ПДК в сфере влияния источника загрязнения. Степень загрязнения природной среды принято оценивать по кратности превышения ПДК, ПДВ и ПДС, классу опасности (ток-сичности) веществ, допустимой повторяемости концентраций заданного уровня, количеству загрязняющих веществ. В случае од-новременного присутствия нескольких загрязняющих веществ (что весьма распространено) используются так называемые суммар-ные показатели. Так, при наличии веществ с одинаковой степе-нью вредности суммарный показатель загрязнения C s может быть определен по следующей формуле:

где С i — фактическая концентрация i-го загрязнителя.

Санитарно-гигиенические критерии, несмотря на широкое их применение в практике природопользования, лишь частично от-вечают требованиям экологической оценки. Значения ПДК тер-риториально не дифференцированы, они не учитывают влияния реальной физико-географической ситуации (климат, геохими-ческие условия, состав природных вод и др.). При их разработке часто не принимаются во внимание процессы превращения за-грязняющих веществ при переходе из одной среды в другую, их миграционные свойства, способность накапливаться в отдель-ных компонентах экосистем и вызывать вторичное загрязнение. Наконец, санитарно-гигиенические нормы, установленные при-менительно к организму человека, не учитывают свойств других организмов. В связи с этим для оценки состояния окружающей среды наряду с ПДК, ПДВ и ПДС необходимо использовать и экологи-ческие критерии.

Экологические критерии — структурно-функциональные пока-затели гео- и экосистем, характеризующие их естественное или измененное состояние.

Покомпонентные экологические критерии используют для оценки состояния воздуха, почв, вод, биоты. К ним относятся такие показатели, как содержание диоксида углерода в атмосфер-ном воздухе и биогенных веществ в водах водоемов, процент де-градированных земель, содержание гумуса в почвах, лесистость территорий, видовое разнообразие растений и животных и мно-гие другие. По их колебанию можно с большой достоверностью установить изменения природных систем под влиянием как есте-ственных, так и антропогенных факторов.

К комплексным экологическим критериям относятся показа-тели, характеризующие состояние гео- и экосистем в целом. Они могут быть получены на основе суммирования покомпонентных критериев или путем нахождения общесистемных индикаторов. Один из способов получения суммарного показателя (X s) пред-ставляет собой расчет по следующей формуле:

где п — число покомпонентных критериев; х i — показатель ком-понента (в относительных величинах); К i — массовый коэффици-ент показателя.

Рассмотренные критерии дают возможность оценить степень и направление изменений природных комплексов и их компонен-тов как во времени, так и в пространстве.

1. Лабораторные работы

2.1 Лабораторная работа №1 Определение кислотности (рН) почвы.

Цель работы: Познакомиться с методикой определения рН почвы.

Оборудование и реактивы: Образец почвы; большая стеклянная колба с пробкой; воронка; фильтр;универсальная индикаторная бумага; шкала значений рН.

2.1.1 Общие положения. Химические свойства почвы зависят от содержания в ней минеральных веществ, которые находятся в виде раствореных гидратированных ионов. Одной из важных характеристик химического состава почв является реакция ее среды, т.е. кислотность почвы. В среднем рН почв близок к нейтральному значению. Такие почвы наиболее богаты обитателями. Известковые почва имеют рН =4-6, т.е. они слабо щелочные; торфяные почвы имеют рН = 4-6, т.е. они слабо кислые. Соответственно, основные и кислые почвы имеют специфический, приспособленный к тем или другим состав почвенных организмов. При значении рН меньше 3 (сильно кислые почвы) и больше 9 (сильно щелочные) из-за высоких концентраций ионов водорода или гидроксид-ионов повреждаются клетки живых организмов.

Кроме того, рН почвы сказывается и на степени доступности биогенных элементов. При рН меньше 4 почва содержит так много ионов алюминия Al3+, что она становится высокотоксичной для большинства растений. При еще более низких значениях рН в токсичных концентрациях могут содержаться ионы железа Fe3+, марганца Mn2+, а также фосфат-ионы (РО43-) оказываются связанными в малорастворимые соединения (фосфаты и гидрофосфаты) - тогда растения страдают от их недостатка.

Степень кислотности почв является весьма важным показателем, так как характеризует многие генетические и производственные качества почвы. Как правило, в кислых почвах отсутствуют хлориды, сульфаты, карбонаты. В нейтральных почвах присутствуют карбонаты. В почвах с щелочной реакцией накапливаются не только карбонаты, но также сульфаты и хлориды. Различные растения нормально развиваются в определенных значениях рН. Установлено влияние концентрации водородных ионов в почвенном растворе не только на высшие растения, но и на микробиологические процессы, а вместе с тем и на весь ход почвообразования.

В среднем значение рН почв близко к нейтральному показателю. Такие почвы наиболее богаты обитателями. Известковые почва имеют рН =4-6, т.е. они слабо щелочные; торфяные почвы имеют рН = 4-6, т.е. они слабо кислые. Соответственно, основные и кислые почвы имеют специфический, приспособленный к тем или другим состав почвенных организмов. При значении рН меньше 3 (сильно кислые почвы) и больше 9 (сильно щелочные) из-за высоких концентраций ионов водорода или гидроксид-ионов повреждаются клетки живых организмов.

Кроме того, рН почвы сказывается и на степени доступности биогенных элементов. При рН меньше 4 почва содержит так много ионов алюминия Al3+, что она становится высокотоксичной для большинства растений. При еще более низких значениях рН в токсичных концентрациях могут содержаться ионы железа Fe3+, марганца Mn2+, а также фосфат-ионы (РО43) оказываются связанными в малорастворимые соединения (фосфаты и гидрофосфаты) - тогда растения страдают от их недостатка.

Для справки:

Таблица 7- Зависимость кислотности почв от значения

Рисунок 1- Взаимосвязь значения кислотности почвы и цвета лакмусового индикатора

Растения - индикаторы почв.

Ацидофилы крайние (рН 3,5-4,5) - сфагнум, зеленые мхи, плаун, кошачьи лапки, хвощ полевой, щавель малый.

Ацидофилы умеренные (рН 4,5-6,0) - черника, брусника, багульник, сушеница, калужница болотная, сердечник луговой, вейник наземный.

Ацидофилы слабые (рН 5,0-6,7) - папоротник мужской, медуница неясная, зеленчук, колокольчик широколистный, малина смородина, иван-да-марья, кисличка заячья.

Нейтрофильные (рН 6,0-7,3) - сныть европейская, клубника зеленая, клевер горный, борщевик сибирский, цикорий, мятник луговой.

Нейтрально-базофильные (рН 6,7-7,8) - мать и мачеха, люцерна серповидная, осока мохнатая, гусиная лапка.

Базофильные (рН 7,8-9,0) - бузина сибирская, вяз шершавый, бересклет бородавчатый, горчица полевая, льнянка.

Точное определение кислотности почвы можно произвести только с помощью эффективных приборов. Например вот этого:

Рисунок 2 - Измеритель кислотности (Ph) грунта

Позволяет контролировать кислотность почвы. Прибор работает без батарей или электричества. Длинный щуп позволяет производить измерения на разных уровнях.

Однако с достаточной точностью для садовода есть более простые методы определения кислотности почвы - это можно сделать при помощи лакмусовой бумажки.

Помимо этого, существует простейший способ анализа почвы на кислотность, который дает приблизительную характеристику почвы. Для осуществления настоящего способа следует взять комочек сухой земли и его полить уксусом. Если почва щелочная, она будет издавать некоторый шум и слегка пениться, что, по сути, и объясняется обыкновенной химической реакцией.

Таблица 8 - Соответствие цвета и кислотности почвы

2.1.2 Ход работы

1 Отбор образцов почвы.

Пробы почвы отбираются на участке в его пяти точках по диагонали или по «конверту» (четыре точки по углам и одна в центре).выбор места отбора проб

пробы отбирают пробоотборником, пробу помещают в пакеты, предварительно промаркированные (должно быть написано место отбора, дата, номер пробы)

1. Определения рН почвы.
2. Поместите в колбу примерно 10 г почвы.
3. Добавьте в колбу 25 мл дистиллированной воды.
4. Закройте колбу пробкой, энергично встряхните и дайте отстояться содержимому в течение нескольких часов.
5. Отфильтруйте содержимое колбы и определите рН почвенной вытяжки с помощью универсальной индикаторной бумаги.
6. Определите, к какому типу кислотности относится данный почвенный образец, сравнив с данными таблицы 5.
7. Назовите растения, которые могут произрастать на исследуемых почвах.

2.1.3 Оформление отчета

Результаты проделанной работы

а) название объекта;

Таблица 9-Определение кислотности (рН) почвы

г) Выводы по работе.

2.2Лабораторная работа №2

Определение механического состава почвы

Цель работы: Познакомиться с методикой определения механического состава почвы.

2.2.1 Общие положения

Почва как компонент природно-техногенной системы

Почва - это малая динамическая система. В. В. Докучаев формулировал «понятие о почве как вполне самостоятельном естественно-историческом теле, которое является продуктом совокупной деятельности: 1) грунта (материнских горных пород, почвообразующих пород), 2) климата, 3) растительных и животных организмов, 4) времени, а отчасти и 5) рельефа местности», т. е. возникновение почвы происходит в результате действия всех пяти факторов.

Позже к этим пяти были добавлены еще два: воды (почвенные и грунтовые) ихозяйственная деятельность человека.

Почвообразующие породы представляют собой тот субстрат, на котором происходит формирование почвы. Эти породы являются как бы фундаментом и каркасом сложного природного сооружения - почвы. Однако почвообразующая порода не есть скелет почвы, инертный к развивающимся в ней процессам. Она состоит из разнообразных минеральных компонентов, различным образом участвующих в процессе почвообразования. Среди них имеются частицы, практически инертные к химическим процессам, но играющие важную роль в образовании физических свойств почвы. Другие составные части почвообразующих пород легко разрушаются и обогащают почву определенными химическими элементами, таким образом, состав и строение почвообразующих пород оказывает чрезвычайно сильное влияние на процесс почвообразования.

Несмотря на большую важность почвообразующих пород, ведущую роль в почвообразовании играет биологическая деятельность. Без жизни не было бы и почвы. Почвообразование на Земле началось после появления жизни. Любая горная порода, как бы глубоко разложена и выветрена она ни была, еще не будет почвой. Только длительное взаимодействие материнских пород с растительными и животными организмами в определенных климатических условиях создает специфические качества, отличающие почву от горных пород.

Важное значение климатических условий для почвообразования давно обратило на себя внимание. С климатом связано обеспечение почвы энергией (теплом) и в значительной мере водой. От годового количества поступающего тепла и влаги, особенностей их суточного и сезонного распределения зависит развитие почвообразовательного процесса. Наличие морозного периода обуславливает промерзание почвы, прекращение биологических и резкую подавленность физико-химических процессов. Аналогичный результат получается в засушливых районах в период отсутствия осадков. Движение воздушных масс (ветер) влияет на газообмен почвы и захватывает мелкие частицы почвы в виде пыли. Но климат оказывает влияние на почву не только непосредственно, но и косвенно, воздействуя на биологические процессы (распределение высших растений, интенсивность микробиологической деятельности).

Определенное влияние на почвообразование оказывают почвенно-грунтовые воды. Вода является средой, в которой протекают многочисленные химические и биологические процессы в почве. Для большей части почв на междуречных пространствах основным источником воды служат атмосферные осадки. Однако там, где грунтовые воды расположены не глубоко, они оказывают сильное воздействие на почвообразование. Под их влиянием меняется водный и воздушный режимы почв. Грунтовые воды обогащают почвы химическими соединениями, которые в них содержатся, в отдельных случаях вызывают засоление. В переувлажненных почвах содержатся недостаточное количество кислорода, что обуславливает подавление деятельности некоторых групп микроорганизмов. В результате воздействия грунтовых вод формируются особые почвы.

Влияние рельефа сказывается главным образом на перераспределении тепла и воды, которые поступают на поверхность суши. Значительное изменение высоты местности влечет за собой существенное изменение температурных условий. С этим связано явление вертикальной зональности в горах. Сравнительно незначительное изменение высоты сказывается на перераспределении атмосферных осадков. Большое значение для перераспределения солнечной энергии имеет экспозиция склона. Очень часто степень воздействия на почву грунтовых вод определяется особенностями рельефа.

Совершенно особый фактор почвообразования - время. Все процессы, протекающие в почве, совершаются во времени. Чтобы сказалось влияние внешних условий, чтобы в соответствии с факторами почвообразования сформировалась почва, требуется определенное время. Так как географические условия не остаются постоянными, а меняются, то происходит эволюция почв во времени.

От всех остальных факторов резко отличается влияние на почву человека, точнее, человеческого общества. Если влияние природных факторов на почву проявляется стихийно, то человек в процессе своей хозяйственной деятельности действует на почву направленно, изменяет ее в соответствии со своими потребностями. С развитием науки и техники, с развитием общественных отношений использование почвы и ее преобразование усиливаются.

Следовательно, можно заключить, что почва - это особое природное образование, где процессы цикличной миграции химических элементов на поверхности суши, обмена веществ между компонентами ландшафта достигают наивысшего напряжения. Одновременно с энергичным перераспределением вещества в почве активно трансформируется и аккумулируется солнечная энергия.

Основные химические и биологические процессы в почве могут совершать только при наличии свободной воды. Почвенная вода является той средой, в которой осуществляется миграция и дифференциация химических элементов в процессе почвообразования. Многие вещества содержатся в свободной воде в виде истинных и коллоидных растворов, поэтому свободную почвенную воду правильнее назвать почвенным раствором. Почвенный раствор играет настолько важную роль в почвообразовании и питании растений, что Г. Н. Высоцкий образно назвал его кровью почвы.

Почва обладает буферностью, т.е. свойством сохранять свою реакцию при сравнительно небольшом добавлении кислот или щелочей. Буферность почв обуславливается в основном составом поглощенных оснований. При воздействии кислоты на почву с нейтральной реакцией произойдет обмен поглощенных оснований на ион водорода кислоты, а в растворе образуется нейтральная соль: Ca²+ + 2HNO3 = 2H+ + Ca(NO3)2

поглощенный поглощенные

В силу того, что ионы водорода будут изъяты из раствора и адсорбированы почвой, концентрация ионов водорода существенно не изменится. При взаимодействии щелочной соли с кислой почвой произойдет обмен между основаниями солей и поглощенными ионами водорода, в результате чего основания будут сорбированы, а вытесненные ионы водорода перейдут в раствор и увеличат кислотность почв до исходного уровня. Таким образом, буферность косвенно служит критерием загрязнения почвы.

Почвенные загрязнения антропогенного характера можно разделить по источнику их поступления в почву:

с атмосферными осадками . Многие химические соединения, попадающие в атмосферу в результате работы предприятий, затем растворяются в капельках атмосферной влаги и с осадками попадают в почву. Это в основном газы - оксиды серы, азота и др. Большинство из них не просто растворяются, а образуют кислоты.

осаждающиеся в виде пыли и аэрозолей . Твердые и жидкие соединения при сухой погоде обычно оседают в виде пыли и аэрозолей. Котельные и автомобили значительно пополняют почвенные загрязнения.

с растительным опадом . Вредные соединения в любом агрегатном состоянии поглощаются листьями через устьица или оседают на поверхности. Затем, когда листья опадают, все эти соединения поступают опять в почву.

мусором, выбросами, отвалами, отстойными породами . В эту группу входят различные загрязнения смешанного характера, включающие как твердые, так и жидкие вещества, засоряющие поверхность почвы, затрудняющие рост растений на этой площади.

тяжелыми металлами (кадмием, медью, хромом, никелем, кобальтом, ртутью, мышьяком, марганцем). Данный вид загрязнений представляет значительную опасность для человека и других живых организмов, т.к. тяжелые металлы нередко обладают высокой токсичностью и способностью к кумуляции в организме. Наиболее распространенное автомобильное топливо - бензин - включает в себя очень ядовитое соединение - тетраэтилсвинец, содержащий тяжелый металл - свинец, который попадает в почву и накапливается в листьях.

Экологический ущерб от ухудшения и разрушения почв и земель под действием антропогенных (техногенных) нагрузок выражается главным образом в деградации почв и земель; их загрязнении химическими веществами; захламлении земель несанкционированными свалками, другими видами несанкционированного и нерегламентированного размещения отходов.

При любой производственной деятельности происходит механическое разрушение и засорение почвы. Та часть территории, которая занята техническим или любым гражданским сооружением, теряет плодородный слой. Поэтому оценка степени разрушения естественного ландшафта является одной из характеристик антропогенной нагрузки обследуемой территории.

Для того чтобы определить долю измененного ландшафта измеряем общую площадь участка и размер поврежденной территории.

Таблица 10 -Нормативы по ГОСТу для почвы

Для справки:

Реакция почвы оказывает большое влияние на развитие растений и почвенных организмов, на скорость и направленность происходящих в ней химических и биохимических процессов.

В природных условиях рН почвенного раствора колеблется от 3 (в сфагновых торфах) до 10 (в солонцовых почвах). Чаще всего кислотность не выходит за пределы 4-8.

Дикорастущие растения получили название индикаторных, поскольку по ним можно судить о характере и состоянии почвы, на которой они произрастают.

Механический состав почвы — это относительное содер-жание в ней механических элементов различного размера. От-мечают, что в полевых условиях и в лаборатории можно с доста-точной точностью определить механический состав по внешним признакам и на ощупь. К освоению предлагают два метода.

2.2.2 Ход работы

Сухой метод. Сухой комочек или щепоточку мелкозема почвы испытывают на ощупь, кладут на ладонь и тщательно растирают пальцами. При необходимости плотные агрегаты раз-давливают в ступке.

Механический состав почвы или породы определяется по ощущению при растирании, состоянию сухой почвы, по ко-личеству песка с учетом данных таблицы 11.

Мокрый метод. Образец растертой почвы увлажняют и перемешивают до тестообразного состояния, при котором по-чвы обладают наибольшей пластичностью. При определен механического состава карбонатных почв и пород вместо воды применяют 10%-ю НС1 с целью разрушения водопрочных аг-регатов. Из подготовленной почвы на ладони скатывают шарик и пробуют раскатать его в шнур толщиной около 3 мм, затем свернуть в кольцо диаметром 2—3 см. В зависимости от механи-ческого состава почвы или породы, показатели мокрого спо-соба будут различны.

Песок не образует ни шарика, ни шпура. Супесь образует шарик, который раскатать в шнур не удается. Получаются только зачатки шнура. Легкий суглинок раскатывается в шнур, но пос-ледний очень непрочен, легко распадается на части при раска-тывании или при взятии с ладони. Средний суглинок образует сплошной шнур, который можно свернуть в кольцо. Кольцо с трещинами и переломами. Тяжелый суглинок легко раскатыва-ется в шнур. Кольцо с трещинами. Глина образует длинный шнур. Кольцо без трещин.

Необходимо быть внимательным при определении меха-нического состава пылеватых суглинков и супесей. При расти-рании они дают ощущение мучнистости из-за большого коли-чества крупной пыли (> 40 %), при этом песок не ощущается или его очень мало. Различают эти разновидности по сухому методу следующим образом. Пылеватые супеси и легкие пылеватые суглинки образуют непрочные комочки, которые при раздавливании пальцами легко распадаются. При растирании супеси производят шуршащий звук и ссыпаются с руки. При растирании легких суглинков ощущается ясно различимая ше-роховатость, глинистые частицы втираются в кожу. Средние пылеватые суглинки также дают ощущение мучнистости, но производят ощущение тонкой муки со слабозаметной шерохо-ватостью. Комки средних сугликов раздавливаются с некото-рым усилием. Тяжелые пылеватые суглинки в сухом состоянии с трудом поддаются раздавливанию, образуют хорошо выра-женные структурные отдельности с острыми ребрами, при растирании дают ощущение тонкой муки. Шероховатость не ощущается.

Таблица 12- Определение гранулометрического состава почв методом раскатывания

2.2.3 Оформление отчета

ляет производить измерения на

Результаты проделанной работы

Отчет должен содержать характеристику исследуемых участков по следующим пунктам:

а) название объекта;

б) местоположение (координаты, адрес);

в) подробные сведения об объекте (историческая, географическая, биологическая, промышленно-транспортная, рекреационная и др. характеристика);

Таблица 13- Диагностика механического состава почв и пород мокрым методом

2.3 Лабораторная работа № 3

Определение влажности почвы

Цель работы: Познакомиться с методикой определением влажности почвы.

2.3.1 Общие положения

Влажность не является устойчивым признаком той или иной почвы. Она зависит от метеорологических условий, поли-вов, режима грунтовых вод и т. д. Разовое определение влажно-сти не может иметь генетического значения. Однако устанавли-вать ее необходимо, так как влага изменяет окраску горизон-тов, искажает границы перехода между горизонтами.

При полевых описаниях обычно различают следующие степени увлажнения почвы:

Мокрая — из комочка почвы, зажатого в руке, выделя-ются капельки воды;

Сырая — почва прилипает к руке, на ладони оставляет грязные следы;

Влажная — комочек почвы деформируется при сдавли-вании в ладони;

Свежая — не пылит, в ладони вызывает ощущение про-хлады;

Сухая — ощущение прохлады не вызывает, при раздав-ливании пылит.

Полевая влажность характеризуется тем количеством воды, которое содержится в почве в настоящий момент. Её определяют весовым методом и выражают в % к массе абсолютно сухой почвы. От соотношения влаги и воздуха в почве зависит в значительной степени рост и развитие растений

Максимальная гигроскопическая влажность, максимальная молекулярная влагоемкость, нижний и верхний пределы пластичности непосредственно связаны с гранулометрическим и минералогическим составом почв и грунтов, поэтому они влияют в какой-то мере на сцепление и водопрочность структуры и, следовательно, на их противоэрозионную стойкость. Однако это влияние обычно трудно выявить вследствие воздействия других более мощных факторов. Влияние влажности почвы непосредственно на сопротивление ее смыву изучал В.Б.Гуссак (1959).

Он сравнивал противоэрозионную стойкость террасового чернозема в сухом и капиллярно утзлажненном состоянии и установил, что количество почвы, смытой с сухой поверхности монолита, оказывается в сотни раз больше, чем с увлажненной, причем сухая почва остается менее стойкой даже после полного ее промачивания потоком сверху.

Аналогичную картину наблюдал Т.Г. Жордания (1957) на карбонатных суглинках Самгори (Грузия). Основной причиной благоприятного действия предварительного увлажнения на противоэрозионную стойкость грунтов он считает медленное вытеснение водой адсорбированного и свободного воздуха, тогда как при поступлении сразу большой массы воды на сухой образец воздух выделяется бурно, разъединяя и разрушая агрегаты.

Влияние исходной влажности на противоэрозийную стойкость почв наблюдается не только при положительных, но и при отрицательных температурах. Однако характер влияния в этом случае совершенно другой. Замерзание и последующее оттаивание почвы при высокой влажности, особенно многократное, а также при капиллярном подтоке воды снизу оказывает отрицательное влияние на противоэрозионную стойкость почвы.

При этом формируются хорошо выраженные прослойки льда, снижающие сцепление и размер водопрочных агрегатов. При малом содержании влаги в почве создаются неблагоприятные условия для образования крупных прожилок льда, а при влажности, близкой к нижнему пределу пластичности и меньшей, таких прожилок вообще не бывает. Образование прослоек льда связано с миграцией воды к центрам кристаллизации вследствие качественной неоднородности почвенной влаги, благодаря чему не вся вода кристаллизуется сразу, и к образовавшимся уже центрам кристаллизации подтягивается еще не замерзшая вода.

Из изложенного ясно, что замерзание и последующее оттаивание почвы влияет не непосредственно, а через водопрочность структуры и межагрегатное сцепление, поэтому формула для расчета размывающей скорости потока применима также для замерзшей и оттаявшей почвы, если значения входящих в формулу аргументов определены для образцов почвы, испытавших аналогичные воздействия отрицательных температур. Следует отметить, что противоэрозийная стойкость почву, замерзшей во влажном состоянии и не оттаявшей при взаимодействии с водным потоком, должна быть очень велика из-за высоких значений сцепления между частицами, прочно спаянными льдом.

Влажность почвы можно определить инструментальным методом.

Плотномер-влагомер Ковалева ПВК-Ф применяется для ускоренного определения плотности грунта в полевых условиях.

С помощью прибора можно определить:

Объемный вес влажных грунтов;

Объемный вес скелета грунтов (плотность).

По полученным данным расчетным путем дополнительно могут быть определены:

Естественная влажность и коэффициент влажности;

Пористость и коэффициент пористости грунтов в естественных условиях;

Полная влагоемкость;

Предел текучести глинистых грунтов

Рисунок 3 -Плотномер-влагомер Ковалева

1 - крышка футляра; 2 - ведро-футляр; 3 - стальная насадка; 4 - нож; 5 - поплавок; 6 - резиновое кольцо; 7 - сосуд; 8 - трубка поплавка; 9 - крышка поплавка; 10 - замок, поплавка; 11 - режущий цилиндр; 12 - тарировочный груз; 13 - замок футляра; 14 - крючки

2.3.2 Ход работы

В алюминиевый пронумерованный и заранее взвешенный на технических весах стаканчик насыпают почву примерно на 1/3 его высоте из средней смешенной пробы. Стаканчик немедленно закрывают крышкой и взвешивают. Затем крышку снимают, стаканчик вставляют нижней частью в крышку и открытом помещают в термостат. Высушивают почву до постоянной массы при температуре 105 °С. Каждый раз после охлаждения стаканчиков в эксикаторе их взвешивают. Влажность определяют по формуле:

где а - масса испарившейся из пробы воды, г;

в - масса абсолютно сухой почвы в стаканчике,

Для пересчета результатов многочисленных анализов на абсолютно сухую почву пользуются коэффициентом пересчета (К).

2.3.3 Оформление отчета

Результаты проделанной работы

Отчет должен содержать характеристику исследуемых участков по следующим пунктам:

а) название объекта;

б) местоположение (координаты, адрес);

в) подробные сведения об объекте (историческая, географическая, биологическая, промышленно-транспортная, рекреационная и др. характеристика);

Таблица 14- Определение влажности почвы.

г) сделать выводы о проделанной работе.

Приложение А

Типичные структурные элементы почв (по С. А. Захарову)

Приложение Б

ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ КОНЦЕНТРАЦИИ НЕКОТОРЫХ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В ПОЧВЕ И ДОПУСТИМЫЕ УРОВНИ ИХ СОДЕРЖАНИЯ ПО ПОКАЗАТЕЛЯМ ВРЕДНОСТИ

Приложение В

Классификация нарушенных земель по направлениям рекультивации в зависимости

от видов последующего использования в народном хозяйстве

1. «Экологический мониторинг.» Под ред. Т.Я.Ашихминой.-Москва 2005г. стр.141
2. Ю.В.Трофименко, Г.И.Евгеньев «Экология. Транспортное сооружение и окружающая среда.»-Москва 2006г. стр 113
3. Е.В. Гривко, С.В. Шабанова «Методические указания к практическим занятиям по дисциплине «Практикум по экологии»» Ч.-2. Оренбург: ГОУ ОГУ, 2008. - 68 с
4. В.В. Малыченко, Л.Н. Пучков. Е.М. Шлевкова «Методические рекомендации к учебной полевой практике по почвоведению». — Волгоград: Изд-во ВолГУ, 2000. - 40 с
5. А.М Русанов, Л.В Анилова, Н.И. Прихожай «Методические указания к учебно- полевой практики по почвоведению» Оренбург: ГОУ ОГУ, 2008-70с.
6. А.Г.Емельянов «Основы природопользования»
7. ФЗ об «ООС» от 22.08.2004 N 122-ФЗ
8. Инженерно-экологические изыскания для строительства СП 11 -102-97
9. ГОСТ 17.5.1.02-85. Охрана природы, земли. Классификация нарушенных земель для рекультивации
10. СНиП III-10-75.Строительные нормы и правила. Часть Ill. Правила производства и приемки работ. Глава 10. Благоустройства территории.
11. Экологический словарь

12.Яйли,Е.А. Методология и способ оценки качества компонентов природной среды урбанизированных территорий на основе индикаторов, индексов и риска / Е. А. Яйли, А. А. Музалевский // Экологические системы и приборы,
2006. - N 12.

13.Луговской,А.М. Оценка качества окружающей среды методом дендроиндикации / А. М. Луговской//География в школе,
2004. - N 6.

1. Пикулик, А. В. Методика определения необходимого числа проб для оценки качества окружающей среды / А. В. Пикулик, С. Н. Бухарин, В. А. Барков // ЭКиП: Экология и промышленность России,2004. - N 10.
2. Оценка и нормирование экологического состояния почв в зоне деятельности предприятий / А. С. Яковлев [и др. ] // Почвоведение,2008. - N

Скачать: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера.

В СССР был установлен лишь один норматив, определяющий допустимый уровень загрязнения почвы вредными химическими веществами - ПДК для пахотного слоя почвы. Принцип нормирования содержания химических соединений в почве основан на том, что поступление их в организм происходит преимущественно через контактирующие с почвой среды. Основные понятия, касающиеся химического загрязнения почв, определены ГОСТом 17.4.1.03-84. Охрана природы. Почвы. Термины и определения химического загрязнения.

Принцип контроля загрязненности почв - проверка соответствия концентраций загрязняющих веществ установленным нормам и требованиям в виде ПДК и ОДК (ориентировочно допустимого количества).

Понятие ПДК для почвы несколько отличается от такового для дру­гих сред. ПДК загрязняющих веществ в почве - максимальная массовая доля загрязняющего почву вещества, не вызывающая прямого или кос­венного влияния, включая отдельные последствия на окружающую среду и, здоровье человека. Например, ПДК пестицидов в почве представляет собой максимальное содержание остатков пестицидов, при котором они мигрируют в сопредельные среды в количествах, не превышающих ги­гиенические нормативы, а также не влияют отрицательно на биологиче­скую активность самой почвы.

Помимо ПДК, в нормировании воздействий используют временный норматив - ОДК - предельное ориентировочно допустимое количество, которое получают расчетным путем. ОДК пересматривают каждые три года или заменяют на ПДК.

ПДК и ОДК химических веществ для почвы разработаны и утверждены в РФ примерно для 200 веществ. Они служат критерием для классификации почв по влиянию на них химических загрязняющих веществ, а также для ранжирования загрязняющих веществ на классы опасности для почв.

Загрязнение почв, как и других природных сред, является комбиниро­ванным (множественным), в связи с чем при химическом контроле за­грязнения возникает необходимость выделить приоритетные загрязняющие вещества, подлежащие контролю в первую очередь. При определении при­оритетных загрязняющих веществ учитывают классы их опасности.

ПДК разрабатывают главным образом на основе принципов, приемов и методов токсикомстрии: устанавливают такие концентрации в контак­тирующих с почвой средах (растениях, воде, воздухе), которые не пред­ставляют опасности для здоровья людей и не влияют отрицательно на общесанитарные показатели почвы. При этом используют следующие показатели вредности.

Общесанитароый показатель вредности для почв.характеризует влияние вещества на самоочищающуюся способность почвы и почвенный мик­робиоценоз в количествах, не изменяющих указанные процессы.

Транслокационный показатель вредности. Характеризует способность, вещества переходить из пахотного слоя почвы через корневую систему растений и накапливаться в его зеленой массе и плодах в количестве, не превышающем ПДК для данного вещества в пищевых продуктах.

Миграционный воздушный показатель вредности. Характеризует способ­ность вещества переходить из пахотного слоя почвы в атмосферный воздух и поверхностные водоисточники в количестве, при миграции которого не происходит превышения величины ПДК для атмосферного воздуха.

Система нормирования загрязненности почв, по сравнению с другими системами, не считается достаточно успешной. Для многих химических веществ ПДК не разработаны в связи с тем, что судьба их весьма сложна. В основном оценку делают путем сравнения с фоновыми концентрациями.

Следует отметить, что нормативы ПДК для пестицидов в РФ (и в быв­шем СССР) в большинстве случаев более жесткие, чем в других странах.

Мониторинг и контроль загрязнения пота осуществляют в РФ ГСН Росгидромета и другие ведомства. Виды наблюдений устанавливаются с учетом характера загрязнения в регионе и приоритетности загрязняющих веществ.

Санитарные показатели. Для всех видов земель единого государственно­го земельного фонда проводится контроль санитарного состояния почв. Под санитарным состоянием понимают совокупность физико-химических и биологических свойств почвы, определяющих ее безопасность в эпиде­миологическом и гигиеническом отношениях.

Цель контроля - предупреждение загрязнения почв бытовыми и про­мышленными выбросами и отходами, а также веществами, целенаправ­ленно применяемыми в сельском и лесном хозяйствах.

В перечень контролируемых показателей входят санитарно-бактериологические, санитарно-гельминтологические и санитарно-энтомологические по­казатели. Это - санитарное число (отношение азота белкового к общему орга­ническому азоту), показатели концентраций аммонийного и нитратного азота, хлоридов, остаточных количеств пестицидов и других загрязняю­щих веществ (тяжелых металлов, нефти и нефтепродуктов, фенолов, сер­нистых соединений), канцерогенов, радиоактивных веществ, макро- и мик­роудобрений, термофильных бактерий, бактерий группы кишечной палочки, патогенных микроорганизмов, яйца и личинки гельминтов и мух. 2 Присут­ствие организмов, характеризующих санитарно-бактериологическйе по­казатели, указывает на специфическое органическое, фекальное и другие виды загрязнения.

Перечень показателей для разных видов землепользования: населенных пунктов, курортов и зон отдыха, зон источников водоснабжения, территорий предприятий, сельхозугодий и лесов – различен.

Показатели санитарного состояния почв используются не только по прямому назначению, но и для оценки пригодности нарушенного плодо­родного слоя почв для землевания.

Биологические показатели. Степень загрязненности почв зависит как от антропогенной нагрузки, так и от других факторов: способности почв к самоочищению, разложению и трансформации загрязняющих веществ в ходе минерализации и гумификации.

В разрушении химических веществ в почве участвуют различные группы организмов, в том числе бактерии, грибы, актиномицеты, растения. Последние поглощают и перерабатывают ЗВ в ходе своего метаболизма. Способность к самоочищению определяется прежде всего активностью почвенной микрофлоры и других почвенных организмов, физико-химических условий и свойств почвы.

Антропогенные воздействия: внесение удобрений, обработка пестицидами, режим мелиорации и иссушение, а также факторы окружающей среды (темпера­тура, осадки, топография территории) влияют на активность почвенной, микрофлоры и фауны.

В экологических исследованиях почв используют различные биологические показатели:

"дыхание", показатели целлюлозоразлагающсй актив­ности, активность ферментов (уреазы, дегидрогеназы, фосфатазы), численность грибов, дрожжей и др. Обычно используют несколько показателей, так как их "чувствительность" к различным загрязняющим вещест­вам существенно отличается.

В оценке экологического состояния почв в работах по выявлению зон экологического неблагополучия основными показателями являются Критерии физической деградации, химической и биологической загрязненности., Признаком биологической деградации (в результате токсического воздействия) является снижение уровня активной микробной массы; менее точным является показатель дыхания почвы.

В качестве комплексного показателя токсического загрязнения почвы рекомендуют использовать показатель фитотоксичности.Фитотоксичностъ - биотестовый интегральный показатель, который понимают как свойство загрязненной ранее (например, гербицидами) почвы подавлять прорастание семян, рост и развитие высших растений. Показатель фито­токсичности начали применять наряду с традиционными показателями при разработке ПДК гербицидов (группы пестицидов, которые исполь­зуют в сельском хозяйстве для борьбы с сорняками) с 1982 года. При биотестировании снижение числа проростков семян по сравнению с кон­тролем считают показателем наличия фитотоксичности почвы.

Предельно допустимая концентрация в пахотном слое почвы (ПДК п) - это концентрация вредного вещества в верхнем, пахотном слое почвы, которая не должна оказывать прямого или косвенного отрицательного влияния на соприкасающиеся с почвой среды и на здоровье человека, а также на самоочищающую способность почвы.

Нормативы ПДК п разработаны для веществ, которые могут мигрировать в атмосферный воздух или грунтовые воды, снижать урожайность или ухудшать качество сельскохозяйственной продукции.

В настоящее время в Институте экологии человека проводятся исследования, направленные на обоснование индивидуальных нормативов ПДК п для различных типов почв. Таким образом, в ближайшее время следует ожидать того, что особенности миграции и трансформации вредных веществ в почвах будут отражены в системе нормирования.

Оценка уровня химического загрязнения почв населенных пунктов проводится по показателям, разработанным при сопряженных геохимических и гигиенических исследованиях окружающей среды городов. Такими показателями являются коэффициент концентрации химического элемента К с и суммарный показатель загрязнения Z c .

Коэффициент концентрации определяется как отношение реального содержания элемента в почве С к фоновому С ф: К с =С/С ф.

Поскольку часто почвы загрязнены сразу несколькими элементами, то для них рассчитывают суммарный показатель загрязнения, отражающий эффект воздействия группы элементов:

где К сi - коэффициент концентрации i -ого элемента в пробе; n - число учитываемых элементов.

Суммарный показатель загрязнения может быть определен как для всех элементов в одной пробе, так и для участка территории по геохимической выборке.

Оценка опасности загрязнения почв комплексом элементов по показателю Z c проводится по оценочной шкале, градации которой разработаны на основе изучения состояния здоровья населения, проживающего на территориях с различным уровнем загрязнения почв.

Таблица. Ориентировочная оценочная шкала опасности загрязнения почв

по суммарному показателю

Предельно допустимые концентрации некоторых химических веществ в почве