3.5. Самоочищение ландшафтов

Актуальность понятия глобальности техногенного загрязнения окружающей среды обусловило изучение количественной оценки возможности ландшафта к самоочищению. Самоочищение - совокупность природных процессов обезвреживания живых организмов, веществ, элементов и примесей, поступающих в природную среду. Продолжительность во времени самоочищения изменяется в широких пределах в зависимости от характера биотической и абиотической составляющих ландшафта, В бедных экосистемах севера самоочищение проходит очень медленно. Самоочищение геосистемы усиливается с увеличением температуры воздуха и в южных ландшафтах оно высшее. С постепенным глобальным накоплением загрязнителей буферная емкость ландшафта постепенно снижается. Ко многим стойким загрязнителям ландшафта, самоочищение может и не происходить. Самоочищение ландшафта - это совокупность процессов механической, химической. ' физико-химической и биологической нейтрализации или выведения загрязнителей. Этот процесс осуществляется при переносе веществ в ландшафты или миграции по трофическим цепям, включая минерализацию их организмами-редуцентами и органическими кислотами почвенного комплекса. Необходимо осознавать разницу, между общим самоочищением ландшафта и отдельного его компонента. Начальные этапы самоочищения компонента ландшафта осуществляются в пределах ландшафта - то есть загрязнители частично или полностью, изменяя форму миграции, переходят в соединённые компоненты ландшафтов и далее - в соединённые ландшафтные системы. Самоочищение ландшафта происходит по законам техногенной геохимической миграции. Иго направления и количественные параметры определяются внутренними и внешними факторами миграции. Уровень возможного самоочищения ландшафта определяют по буферной ёмкости его компонентов относительно загрязнителя или их комплекса. Буферную ёмкость ландшафта это способность ландшафта противостоять загрязнению. Она измеряется по количеству загрязнителей, которое ландшафт может поглотить без существенных негативных

последствий для себя. Непревзойденной теоретической базой для исследования самоочищения почв считается «Учение о поглотительной способности почв» К.К. Гедройца (1932). В составе суммарной поглотительной способности почв автор различает четыре типа способности почвы к поглощению: механическую, физическую (обусловленную глинистостью почвы), физико-химическую (обмен органических и минеральный), химическую (образование нерастворимых соединений в почвенном комплексе). Практические вопросы самоочищения почв Украины сегодня решаются в пределах научных программ по оценке буферное™, экогеохимического состояния почв или их автореабилитации. Буферность почвы и природных вод определяется способностью сохранять кислотно-щелочную реакцию среды (рН) под влиянием наивысшего фиксированного количества загрязнителя. Самоочищение почв обусловливают процессы физико-химической водной и биогенной миграции. Теоретическим обоснованием способности почвы к самоочищению большинство исследователей считает теорию геохимических барьеров А.И. Псрсльмана. Уровень самоочищения почвы увеличивается с ростом интенсивности процесса геохимического фичико-химического рассеивания. Количественный уровень рассеивания можно оценить коэффициентами и Кларками почвенного рассеивания - отношением содержания н почвообразуюшей породе и Кларка элемента в почвах к содержанию его в почвенном горизонте. Степень рассеивания пропорциональна подвижному элементу в почве и соответственно интенсивности самоочищения почвенного горизонта. Но показателям скорости распада органических компонентов был принят коэффициент, который определяется отношение массы не разложенных органических остатков, накопленных на поверхности почвы в виде войлока, подстилки или торфа, к массе органических остатков, которые ежегодно поступаю¹) с опадением растительности на единицу площади. Уровень этого коэффициента составляет: еловый лес южной тайги - 10, дубрава - 4, степь - от 1 до 15, пустыни и полупустыни - 1. Скорость накопления органических веществ пропорциональна биологической аккумуляции сопутствующих элементов, и обратно пропорциональна биологическому рассеиванию и самоочищению ландшафта. Таким образом, опасность загрязнения поверхности почвы органическими соединениями увеличивается с юга на север, особенно она высока для заболоченных почв торфяными горизонтами ■• накопление торфа свидетельствует о медленном распаде органических остатков, срок которого исчисляется тысячелетиями.

Самоочищение атмосферы происходит по законам механической воздушной миграции путем переноса на другие территории и оседание на поверхности природных вод, растений, почв. Интенсивность и направление миграции определяют метеорологические факторы (направление и скорость ветра, влажность воздуха, атмосферное давление) и геоморфологические (рельеф местности, природпо-антрологенная его расчленённость, что обусловливает формирование авральных барьеров).

Самоочищение природных вод происходит по законам фигшко-химической водной и механической миграции (химическое окисление, коагуляция, гидролиз токсических веществ и механическое оседание, испарение и т.д.). Уменьшение концентрации элементов в природных водах благодаря процессам техногенного физико-химического рассеивания в воде обусловливает увеличение их концентрации в донных отложениях и гидробионтах.

Самоочищение растительного покрова осуществляется по законам биогенной миграции. В водоёмах активно действуют процессы биогенной миграции за счет бактерий, грибов, простейших и животных, которые поглощают и перерабатывают токсические вещества. Сложность структуры природных растительных групп обусловливает их большую стойкость к техногенному влиянию относительно растений искусственных антропогенных ландшафтов. Механизм самоочищения отдельных растений базируется на основе физиологических барьеров - внутренних механизмов растений, которые способны ограничивать поступление химических элементов к органам растений и регулировать циклы их жизнедеятельности. Наряду с этим растениям свойственен мощный «выводной» аппарат, который освобождает растения от излишков метаболитов (продуктов биохимических превращений) через корни, при дыхании и транспирации. Установлено, что растения способны к трапепйрации вместе с влагой большого количества химических элементов, что составляют целые проценты их содержания от массы растений. Таким образом, биогенное рассеивание элементов техногенного загрязнения приводит к их концентрации в приземных слоях атмосферы.

Современные геоэкологические исследования, направлены на определение уровня восстановления и самоочищения, основываются на изучении и анализе физико-химических форм нахождения элементов. Исследования физико-химических форм нахождения химических элементов в почвах, донных отложениях, природных водах сегодня в Украине считаются целесообразным направлением для определения уровня экологического риска территории. Информативность его обусловлена, uo-псрвых, ландшафтно-геохимическим подходом (исследования выполняются и обобщаются для генетически-однородного компонента с однородными физико-химическими параметрами рН: объем поглощений, содержание обменных катионов, гранулометрический состав и др., во-вторых, главный элемент исследования - подвижные формы химических элементов, а именно они определяют миграционную способность элемента в пищевой цепи почва - растение - животное -человек). Содержание общих(1) и подвижных(2) физико-химических форм токсических элементов в черноземных грунтах Украины приведены в таблице 3.5.1.

Таблица 3.5.1

Содержание общих (1) и подвижных (2) физико-химических форм нахождения токсических элементов в черноземных грунтах Украины (мг/кг)

Вид почвы	I лубина, см	Си		Zn "		Со		Ni
		1	2	1 2		1 2			1	2
Чернозем типичный,	10-25	32	1,8	62	2,2	20	ко		20	0,8
мощньш	50-65	28	1,8	58	~i ^	22	1,0		16	0,8
слабо гумусовый	80-100	14	0.8	60	24	24	0,6		16	0,2
пыяеватолегко-	140-150	12	0.8	72	20	20	0,6		20	0,2
сутлинистый на ле'ссах	200-250	12		80	20	20	0,6		20	0,2
Чернозем	0-30	120	2,7 п	60	2,8	22	1,2		32	0,8
обыкновенный	30-40	100	2.2	62	2,4	18	1,2		29	0,8
моншый	70-80	160	2,0	58	2,2	18	0,8		32	0,8
тяжелый	90-100	160	2,0	58	2,2	18	0,8		30	0,6
суглинистый на лессах	140-150	160		-	-	18	-		32	0,6
Чернозем южный	0-20	82	2,3	70		25	1,2		32	0,8
легкосуглинистыи на	30-40	72	2,2	64	2.8	20	1,2		32	0,7
лессе	50-90	60	1,8	60	2,8	18 0,8			30	0.6
	90-160	38	К8	60	2,6	18 j	0,8		32	0,6

Современными исследователями в Украине под руководством Е.Я. Жовинского И.В.Курасвой, Л.И. Самчука, Е.В. Боидаренко и др. установлены качественно-количественные отличии распределении подвижных форм элементов для почв и вод между природными и техпогеико загрязненными ландшафтами. Так, исследования подвижных форм Си, Zn, Ca, Ni в почвах заповедных территорий позволили установить, что автономные ландшафты заповедников Аскапия-Нова, Украинский степной, Каневский по содержанию и подвижным формам тяжелых металлов в почвах можно считать условно чистыми. Автономные и аквальные ландшафты Луганского природного заповедника содержат превышающее фоновое количество подвижных форм, которое может указывать на существенное техногенное загрязнение его территории атмосферными выбросами предприятий угледобывающей и металлургической промышленности. Эти ландшафты авторы относят к техногенпо-аккумулятивным (Э.Я. Жовинский, И.В. Кураева, 200! г.),

соответственно, активность процессов самоочищения тут ниже необходимой, потенциал саморегуляции почв использован, стойкость ландшафта к техногенному загрязнению тяжелыми металлами практически исчерпана. Сегодня ученые указывают на необходимость отказа от традиционных системных или кибернетических подходов изучения предельных возможностей самоочищения и самовосстановления окружающей среды, включая и ландшафты. Новые пути исследования экологического состояния ландшафтов связывают с вопросами синергетических эффектов совместного действия от многофакторного влияния на компоненты окружающей среды. Именно синергетический подход позволяет искать пути взаимодействия эмпирических знаний и реальных закономерностей, полученных специалистами разных научных школ. Это необходимо в первую очередь нам, в Украине, для сохранения наследия в пауке и обобщения информации о разных компонентах ландшафтной среды, которая на протяжении десятилетий изучалась в рамках отдельных отраслей и научных школ. Особенное внимание заслуживает организация исследований с одновременным использованием Интернета и синергетических концепций. Важно подчеркнуть, что соединение именно этих двух современных технологий, наконец, откроет, по мнению академика R.M. Басняа, ноосферную эпоху человечества. Список литературы[8,9,12]

Вопросы для самоконтроля

1 .По каким законам природной миграции осуществляется самоочищение почв, атмосферного воздуха, растительного покрова?

2.Какое значение имеют подвижные формы химических элементов при определении химической буферноети почвы?

3.Какие ландшафты Украинского полесья характеризуются повышенным уровнем комплексного самоочищения?