Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Экологический мониторинг почв. Учебник
.pdf
Учебник
для вузов
ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ
МОНИТОРИНГ ПОЧВ
УДК 631.4;574
ББК 40.3;28.080
М85
;
.
М 85
Экологический мониторинг почв : учебник / Г.В. Мотузова, О.С. Безуглова. — М. : Академический Проек ,т
2 020 . — 237 с. — (Gaudeamus).
ISBN 978-5-8291 2003- 3-
Учебник содержит основные положения учения об экологическом мониторинге, о ведущей роли в нем почвенного мониторинга.
Обсуждаются виды антропогенной деградации почв и особая роль
химического загрязнения, виды и методы экологического мониторинга почв при различных видах антропогенной деградации, способы нормирования качества почв. Рассматривается организация
почвенного экологического мониторинга в Российской Федерации
и результаты его за первые годы ХХI века.
Авторы учебника собственными исследованиями внесли вклад в
развитие учения об экологическом мониторинге почв. Мотузова Галина Васильевна, доктор биологических наук, профессор факультета
почвоведения Московского государственного университета, автор
6 монографий, 11 учебных пособий, словаря-справочника «Химическое загрязнение почв и их охрана». Безуглова Ольга Степановна,
доктор биологических наук, профессор кафедры почвоведения
и агрохимии Ростовского государственного университета, автор
восьми монографий, двух учебников.
Для студентов и аспирантов, обучающихся по специальности
и направлению почвоведение, агрохимия, агрономия, экология,
геоэкология, география, геохимия, природопользование, а также
для широкого круга специалистов в области естественных наук.
ISBN 978-5-8291-3002-3
© Мотузова Г.В., Безуглова О.С., 2007
© Оригиналмакет, оформление.
Академический Проект, 2 020
В государственных университетах Российской Федерации с середины девяностых годов двадцатого столетия
специальная дисциплина «почвенный экологический мониторинг» введена в учебный план для студентов, получающих
высшее профессиональное образование по специальности
и направлению 01300 (020701) и 510700 (020700) «почвоведение». Целесообразность введения этой дисциплины обусловлена приоритетным значением экологических проблем
для современного человека, реальностью угрозы сохранения
жизни на планете, вызванной существенными нарушениями
состояния окружающей среды, прогрессирующим потребительским отношением Человека к Природе.
Комплексная система слежения за качеством окружающей природной среды включает в себя как важнейшую
составляющую почвенно-экологический мониторинг. В отличие от воды и атмосферного воздуха, которые являются
миграционными средами, почва представляет собой наиболее объективный и стабильный индикатор техногенного
загрязнения экосистемы. Она четко отражает эмиссию
загрязняющих веществ и их фактическое распределение
в компонентах ландшафта.
Мониторинг состояния почв часто ограничивают регулярными наблюдениями за химическим загрязнением почв.
Однако помимо загрязнения имеется большой перечень
других видов деградации почв, которые также являются
объектами почвенно-экологического мониторинга.
Информационная база мониторинга плодородия сельскохозяйственных угодий должна включать в качестве
главных компонентов следующие блоки: агроклиматологические данные, сведения об оролитогенной основе
4
агрландшафтов и организационно-хозяйственной основе
землеустройства, агрохимические, агрофизические, гидрологические характеристики почв, данные по эрозионному
состоянию территорий землепользования, сведения по применению удобрений и основных химических мелиорантов,
загрязнению почв и продукции растениеводства тяжелыми
металлами и радионуклидами, а также использованию
земель, их продуктивности и качеству растениеводческой
продукции.
Число природоохранных организаций в стране растет.
Общество нуждается в специалистах, способных на должном уровне проводить контроль состояния окружающей
среды.
Экология — наука о взаимоотношениях между живыми
организмами и окружающей средой (от греческого oikos —
дом, жилище). Термин предложен в 1869 году немецким
естествоиспытателем Э. Геккелем (1834–1919). В буквальном смысле экология — это наука о живых организмах в
своем доме, об их взаимоотношениях со средой обитания,
в том числе о взаимоотношениях человека с окружающей
средой. Иными словами, экология — наука об экосистемах.
Главное содержание этого понятия заложено в сочетании
слов «эко» и «система». Это значит, что эта наука изучает
живые организмы и внешнюю среду не изолированно друг
от друга, а в постоянном взаимодействии. Ведь главнейшей
характеристикой любой системы является взаимосвязь ее
компонентов. В наиболее полной мере эта взаимосвязь
проявляется в экосистеме.
Живая материя имеет несколько иерархически связанных уровней организации: молекула, клетка, орган,
организм, популяция, биоценоз, биосфера. Результат взаимосвязи состояния живой материи с окружающей средой
может проявляться на любом уровне организации жизни.
Окружающая среда — часть природы, непосредственно
окружающая любой вид живых организмов, все то, среди
чего они живут. Это те природные тела и явления, с которыми живое вещество находится в прямых или косвенных
отношениях. Понятия «окружающая среда», «внешняя
среда», «природная среда», «среда обитания» объединены
главной идеей об их естественной взаимосвязи с живыми
организмами.
Окружающие среды разнообразны по своей природе:
водная, воздушная, почвенная, биотическая (ее представ-
6
ляют другой или другие организмы, взаимодействующие с
данным организмом). Эти среды обитания обеспечивают
свет, тепло, воду, воздух, питание, то есть все необходимое
для живых организмов. Это экологические факторы, так
как они создают условия существования живых существ,
от них зависит их нормальное существование. Экосистемы
могут быть разных размеров, от муравейника до биосферы — глобальной общепланетарной экосистемы. Биогеоценоз представляет собой частный случай, определенный ранг
экосистемы. Нормальное функционирование экосистемы
любого уровня возможно лишь при гармоничной эволюции
ее взаимосвязанных компонентов: живых организмов и
окружающей среды.
Настоящее время характеризуется усиливающейся экологизацией общества. Экология общая как биологическая
наука распалась на ряд научных отраслей и дисциплин,
появились и новые направления. В основе тех и других
лежат фундаментальные положения общей экологии. По
экология делится на аутоэкологию (организм и его среда), популяционную экологию
(или демэкологию) (популяция и ее среда), синэкологию
(биотическое сообщество и его среда), географическую
(или ландшафтную) экологию (биогеосистемы и их среда),
глобальную экологию (учение о биосфере). По
экологию подразделяют на экологию микроорганизмов, грибов, растений, животных, человека. По
различают экологию наземных экосисистем,
пресных водоемов, морей и океанов. Среди этих разделов
найдет место раздел, который можно назвать
.
выделяют эко-
логию промышленную, сельскохозяйственную и пр. Когда
говорят о химической экологии, имеют в виду дисциплину,
предметом исследования которой являются химические
взаимодействия, связанные с жизнью, а о геохимической
экологии-химическую взаимосвязь организмов и окружающей среды.
. С точки зрения
фактора времени рассматривают экологию
и .
Важнейшим и наиболее сложным направлением исследований в общей экологии является . Ее
разделы включают , ,
. — наука, изучающая взаимоотношения человеческого общества (личности,
социальных групп, человеческих популяций, человечества)
с различными средами, окружающими человека (географической, социальной, культурной).
нередко рассматривается как частный случай различных
направлений экологии. В рамках социальной экологии
разрабатываются как основы рационального природопользования и охраны природы, так и основы защиты социально-психологической личности. На этой основе формируется
государственная и глобальная экополитика.
7
Экосистемы любых размеров объединяет наличие
между их составляющими.
Проявляются они следующим образом; совокупность природных сил, явлений природы, вещества и пространства,
воздействует на живое вещество, которое, в свою очередь,
влияет на окружающую его среду. Человек, будучи самым
сильным действующим фактором на планете, одновременно является источником самой мощной ответной реакции
внешней среды на любое его действие. Эта реакция может
сопровождаться цепочкой таких последовательных и взаимообусловленных изменений, которым под силу поставить
под угрозу его собственное существование.
В чем выражается ухудшение состояния окружающей
среды и с чем оно связано? Растет население планеты.
К 26.02.2006 года численность населения нашей планеты достигла 6,5 млрд человек. Американские демографы
подсчитали, что на планете каждую минуту на свет появляется 261 человек. Прогнозируемая динамика роста
населения: к 2010 году численность населения составит
6,8 млрд человек, а к 2030 году — 8,2 млрд человек. Число
людей на планете будет расти преимущественно за счет
Китая и Индии, население этих стран на конец 2005 года
составляло соответственно 1,31 и 1,08 млрд человек (20 %
и 16 % от мирового населения соответственно). Но растет
население на планете не повсеместно. Россия по численности населения на 2005 год занимала 8-е место на планете.
К этому времени оно составляло 143,4 млн человек, что на
4,8 млн меньше, чем в 1995 году. Если тенденция снижения
численности населения России сохранится, то, по мнению
8
специалистов, к 2050 году она составит 118 млн человек.
Такая опасная тенденция есть совместный результат как
социальных, так и экологических причин.
Растущее население в целом на планете требует дополнительных средств существования, что неизбежно ведет к
наращиванию производства. Надо заметить, нагрузка на
природу растет даже при условии сохранения прежних
темпов роста производства, однако в условиях технического
прогресса рост интенсивности хозяйствования неизбежен,
следовательно, закономерно все более активное использование природы.
Усиление связей между населением, хозяйством и окружающей средой создает принципиально новое состояние
природы. Человек все энергичнее завоевывает атмосферу,
водоемы, все активнее включает в оборот новые пространства, например, ранее занятые лесами. Он вовлекает
в хозяйственное использование новые земли, увеличивает
нагрузку на почвы, особенно на почвы пахотных угодий.
Рост производств, обеспечивая выполнение обществом
множества разнообразных хозяйственных задач, на определенном этапе неизбежно сопровождается негативными
побочными экологическими явлениями. К ним относятся:
1) истощение природных ресурсов; 2) изменение природных ландшафтов; 3) загрязнение природной среды за счет
рассеяния вещества в ходе различных производств; 4) изменение климата и нарушение теплового баланса планеты
в связи с ростом потребления энергии.
По мнению экспертов, перечисленные нарушения
состояния окружающей среды не единственные, но даже
они могут не только существенно ухудшить жизнь на
планете, но быть причиной ее прекращения. Всемирно
известный Римский клуб1, рассчитав «модель развития»,
пришел к выводу, что наша планета не способна выдержать
существующие темпы роста населения, сопровождающиеся одновременным ростом потребления, которое ведет к
истощению природных ресурсов и к загрязнению среды.
1 Римский клуб — международная общественная организация, объеди-
няющая около ста предпринимателей, управляющих, политических
деятелей, высокопоставленных служащих, доверенных экспертов,
деятелей культуры, ученых из стран Западной Европы, Северной и
Южной Америки и др. Свою деятельность Р.К. начал в 1968 г. Основная деятельность Р.К. сегодня направлена на разработку идеи о
необходимости экономного расходования имеющихся ресурсов.
9
Академик Российской академии наук Н.Н. Моисеев полагал,
что при современном уровне потребления земных ресурсов,
биосфера в состоянии выдержать, не разрушаясь, население, численность которого в 10 раз меньше существующего
сейчас на планете.
Катастрофа на планете возможна не столько из-за недостатка пищи, сколько из-за состояния биосферы в целом.
Помимо пищи в необходимом количестве, человеку нужно
ее безопасное качество, а также чистая воздушная среда,
чистая вода. Их состояние уже сейчас вызывают тревогу.
Большая опасность таится в том, что условия существования
будущих поколений закладываются сегодня.
Долгое время наша планета справлялась с растущей
антропогенной нагрузкой. Однако в последние годы отмечаются нарушения стабильности биосферы как глобальной
экосистемы. Происходит истощение природных ресурсов.
Истощаются возобновляемые запасы планеты. Катастрофически убывают запасы пресной воды. За последние
десятилетия потребление воды в жилом секторе возросло
более чем на 50 %. Современному человеку ежедневно
требуется более 100 литров воды (нередко это количество
измеряют 130 литрами). Помимо трех литров воды, необходимых человеку для питья, значительные объемы воды
затрачиваются на бытовые и производственные нужды.
Потребности в воде растут, ожидается, что в ближайшие
десятилетия потребление воды вырастет на 30–50 %.
Истощаются возобновляемые и невозобновляемые ресурсы, резко меняется соотношение между их запасами и
потреблением. Ориентировочные расчеты показывают, что
запасов алюминия хватит на 3–4 века, железа на 1 век, а
запасы других добываемых металлов, содержание которых
в земной коре значительно ниже (Cu, Pb, Ni, Sn), могут
иссякнуть быстрее, чем за 50 лет. Эти расчеты выполнены
на основе уровня потребления природных средств самыми
богатыми странами. Признавая, что эти уровни являются
экстремальными, что различия в уровне развития между
сильно- и слаборазвитыми странами велики, нельзя не
согласиться, что природных ресурсов с каждым годом на
планете становится все меньше.
Истощаются источники энергии. К концу ХХ столетия
78 % мировой энергии вырабатывалось за счет сжигания
ископаемого топлива, 11 % — сжигания отходов, примерно по 5 % вырабатывалось на ГЭС и АЭС. По данным
10
Межправительственной группы экспертов по климату
ежегодное увеличение потребления энергии составляет
примерно 0,7 %. Предполагается, что по этой причине
уже к середине ХХI века мировое потребление энергии
удвоится. Причем этот рост будет идти преимущественно
за счет ископаемого топлива. А ведь запасы ископаемого
топлива никогда не могут быть восстановлены, они относятся к невозобновляемым ресурсам. Предположительно,
подтвержденных запасов нефти и газа хватит примерно на
полвека, угля — не менее, чем на три столетия. Эти расчеты
основаны на допущении, что темпы добычи топлива будут
неизменными, однако нет сомнений, что эти темпы будут
расти за счет совершенствования технологий.
Активное сжигание топлива ведет не только к его расходу, но и к изменению климата. До недавнего времени
предполагалось, что биосфера может справиться с ростом
количества СО2 в атмосфере, на который планета отвечала увеличением объема биомассы. Но в конце ХХ века
выбросы в атмосферу диоксида углерода за счет сжигания
ископаемых видов топлива достигли 6 млрд т. За последние 100 лет концентрация СО2 в атмосфере возросла на
10 %, и это стало проявляться не только на локальном, но
и на глобальном уровне, что свидетельствует о размерах
антропогенного воздействия на биосферу, превышающих
природную устойчивость биосферы. Расчеты показывают,
что, если не будет ограничений, ко второму десятилетию
ХХI века выбросы СО2 могут достигнуть 9,4 млрд т. Эксперты считают, что рост поступления антропогенного диоксида
углерода в атмосферу ведет к повышению температуры на
Земле до 0,3 градуса каждые 10 лет.
Больших надежд на широкое применение новых экологически безвредных источников энергии, которые могли бы
заменить ныне действующие, пока нет. Отмечено расширение применения ветряных двигателей (Германия, Дания).
Предполагается, что если покрыть только 2 % площади
пустынь фотоэлементами, то они дадут энергии столько,
сколько дает сжигание топлива сегодня. Но надеяться на
широкое внедрение новых технологий получения энергии
пока не приходится.
Человек изменяет существующий ландшафт. В ходе
хозяйственной деятельности человека уничтожаются природные горные образования и создаются новые из отходов, шлаковых отвалов и терриконов, строятся гигантские
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]