вопросы 1-10

2Почвенный экологический мониторинг: понятия, принципы, задачи, виды

Слово «мониторинг» происходит от латинского слова «монитор», что обозначает «тот, что напоминает, предупреждает». Оно пришло в жизнь в конце 60-х - начале 70-х и употреблялось тогда только в области экологии.

Определение экологического мониторинга было дано в программе «Человек и биосфера», а определение почвенного мониторинга было дано позже. Вот одно из них:

Мониторинг почв - это информационная система наблюдений, оценки и прогноза изменений почв под влиянием природных и антропогенных факторов

Почвенный экологический мониторинг-система регулярного не ограниченного в пространстве и времени контроля почв, который дает информацию об их состоянии с целью оценки прошлого, настоящего и прогноза его изменения в будущем. Почвенный мониторинг - одна из важнейших составляющих экологического мониторинга в целом, он направлен на выявление антропогенных изменений почв, которые могут в конечном итоге нанести вред здоровью человека.

Группировка видов почвенного экологического мониторинга выглядит, следующим образом:

. Локальный и региональный почвенный экологический мониторинг делится на следующие виды:

.1. Специфический мониторинг почв: а) мониторинг почв, подверженных загрязнению, 6) мониторинг агрохимический.

2. Комплексный мониторинг почв: а) мониторинг опустынивания, б) мониторинг пастбищ, в) ирригационно-мелиоративный.. Универсальный мониторинг почв: а) контроль микробиологического состояния почв, б) контроль качества почв (бонитировка), в) дистанционный мониторинг почв.

. Глобальный почвенный экологический мониторинг.

1Важнейшими задачами почвенного мониторинга в настоящее время являются следующие:

v оценка среднегодовых потерь почвенных ресурсов вследствие водной, ирригационной эрозии и дефляции;

v обнаружение регионов с дефицитным балансом главнейших элементов питания растений, выявление и оценка скорости потерь гумуса, азота, фосфора; контроль содержания элементов питания растений;

v контроль кислотно-щелочных показателей почв, что особенно актуально в районах ирригации, применения высоких доз минеральных удобрений и промышленных отходов в качестве мелиорантов, а также в крупных промышленных центрах и на прилегающих к ним территориях, где атмосферные осадки отличаются высокой кислотностью;

v наблюдения за солевым режимом орошаемых почв;

v контроль загрязнения почв тяжелыми металлами вследствие глобальных выпадений и применения удобрений;

v контроль локального загрязнения почв тяжелыми металлами в зоне влияния промышленных предприятий и транспортных магистралей, а также пестицидами в регионах их постоянного применения, детергентами и бытовыми отходами на территориях с высокой плотностью населения;

v долгосрочный и сезонный (в период вегетации растений) контроль влажности, температуры, структурного состояния, водно-физических свойств почв;

v оценка вероятного изменения свойств почв при проектировании гидростроительства, мелиорации, внедрения новых систем земледелия и удобрений и т.п.;

v инспекторский контроль размеров и правильности отчуждения пахотнопригодных почв для промышленных и коммунальных целей.

Все выше перечисленные задачи это еще не предел тех всех задач которые должны решатся почвенным мониторингом. Например, некоторые задачи, в связи с развитием технологий, могут отпадать.

3. Особенность почвы как объекта мониторинга

Специфика почв как объекта мониторинга определяется их местом и функциями в биосфере. Почвенный покров служит конечным приемником большинства техногенных химических веществ, вовлекаемых в биосферу. Обладая высокой емкостью поглощения, почва является главным аккумулятором, сорбентом и разрушителем токсикантов. Представляя собой геохимический барьер на пути миграции загрязняющих веществ, почвенный покров предохраняет сопредельные среды от техногенного воздействия. Однако возможности почвы как буферной системы не безграничны. Аккумуляция токсикантов и продуктов их превращения в почве приводит к изменению её химического, физического и биологического состояния, деградации и, в конечном итоге, разрушению. Эти негативные изменения могут сопровождаться токсичным воздействием почв на другие компоненты экосистемы - биоту (в первую очередь, видовое разнообразие, продуктивность и устойчивость фитоценозов), поверхностные и грунтовые воды, припочвенные слои атмосферы (Гришина Л. А., 1991 и др., с.82).

Организация почвенного мониторинга представляет собой задачу более трудную, чем мониторинга водных и воздушных сред по следующим причинам:

1) почва - сложный объект исследования, так как представляет биокосное тело, которое живет по законам и живой природы, и минерального царства;

2) почва - многофазная гетерогенная полидисперсная термодинамическая открытая система, химические взаимодействия в ней происходят с участием твердых фаз, почвенного раствора, почвенного воздуха, корней растений, живых организмов;

3) опасные загрязняющие почвы химические элементы Hg, Cd, Pb, As, F, Se являются природными составляющими горных пород и почв. В почвы они поступают из естественных и антропогенных источников, а задачи мониторинга требуют оценки доли влияния лишь антропогенной составляющей;

4) поступают в почву различные химические вещества антропогенного происхождения практически постоянно;

5) природное пространственное и временное варьирование содержаний химических веществ в почвах велико, что нередко определяет трудность установления степени превышения исходного уровня содержания химических веществ в почвах (Мотузова Г. В., 1994, с.83).

Глава. 3 Показатели экологического состояния почв, подлежащие контролю при мониторинге

Наиболее важным вопросом является выбор показателей мониторинга почв, периодичности наблюдений и методов измерения. Перечень показателей должен быть оптимальным, обеспечивающим реальность исполнения и не вызывающем потери информации. Система показателей должна включать обязательные для всех видов почв и специфичные для почв одного или нескольких типов параметры, а также показатели, обусловленные природой загрязняющих веществ (Гришина Л. А., 1991 и др., с.82). Выбираемые для мониторинга показатели должны быть по возможности просты, а методы доступны, в том числе для сравнительно небольших лабораторий, не располагающих дорогостоящим оборудованием.

По результатам многолетней практики Гришина Л. А. и соавторы (1991, с. 82) предлагают разделить показатели почвенно-экологического мониторинга на показатели ранней, кратко- и долгосрочной диагностики.

1. Показатели ранней диагностики негативных изменений свойств почв, позволяют обнаружить и остановить неблагоприятные процессы на начальных стадиях их развития. Это, прежде всего, показатели биологической активности почв - численность и видовой состав микроорганизмов и беспозвоночных животных, их биомасса, ферментативная активность почв, интенсивность выделения углекислого газа почвой, активность азотфиксации и денитрификации, нитрификационная способность почв. Их использование при мониторинге промышленного загрязнения почв позволяет обнаружить тенденции и скорость происходящих в почве изменений, судить о степени опасности поллютантов. Однако неблагоприятные эффекты не являются строго специфичными, одинаковая реакция может вызываться разными факторами. Интегральный характер этих показателей, их высокое природное варьирование и сезонная динамика, неоднозначность реакций и большая приспособленность живых организмов к воздействию токсикантов делают необходимым одновременные прямые определения других свойств почв для указания причин неблагополучия.

В качестве этих диагностических свойств целесообразно использование характеристик кислотно-основного, ионно-солевого, окислительно-восстановительного режимов почв. Анализу могут подвергаться почвенные растворы, лизиметрические воды, водные вытяжки, в которых определяются рН и активность других ионов, содержание азота, фосфора, серы, кальция, магния, тяжелых металлов, органического вещества. Частота измерения - несколько раз за сезон.

2. Показатели средней устойчивости, характеризующие краткосрочные изменения свойств почв и обеспечивающие текущий контроль за её состоянием. С этой целью целесообразно использовать катионно-обменные свойства почв, содержание доступных для растений форм элементов питания, кислоторастворимых форм соединений кальция, магния, железа и алюминия, подвижных форм соединений тяжелых металлов, скорость деструкционных процессов, мощность и запасы подстилки, фракционный состав гумуса. Измерения должны проводиться через 2-5 лет.

3. Показатели долгосрочной диагностики, отражающие неблагоприятные тенденции антропогенного изменения свойств почв. Это валовой состав почв, включая содержание тяжелых металлов, состав почвенных минералов, содержание и запасы гумуса, морфологические и физические свойства почв (плотность, структурное состояние, водопроницаемость, гранулометрический состав), то есть фундаментальные свойства почв. Оценка их необходима как точка отсчета, как исходная характеристика почв на предварительном этапе мониторинга. Эти свойства формируются в результате относительно длительных однонаправленных процессов и поэтому требуют измерений через 10 лет и более.

5 В России организационной формой экологического мониторинга является Единая государственная система экологического мониторинга (ЕГСЭМ), которая начала создаваться по инициативе Госкомэкологии России в соответствии со специальным постановлением Правительства, закрепившим на тот момент распределение функций в ЕГСЭМ между центральными органами федеральной исполнительной власти (специально уполномоченными государственными органами в области охраны окружающей среды и других сферах экологического управления). В государственной системе управления природоохранной деятельностью в Российской Федерации формирование ЕГСЭМ играет важную роль, являясь основой информационного обеспечения управленческих решений в экологической сфере (рис. 2).

формируемая ЕГСЭМ включает в себя следующие основные компоненты:

ь Мониторинг источников антропогенного воздействия на окружающую среду;

ь мониторинг загрязнения абиотического компонента природной среды;

ь мониторинг биотического компонента окружающей природной среды;

ь социально-гигиенический мониторинг;

ь обеспечение создания и функционирования экологических информационных систем.

В рамках ЕГСЭМ в настоящее время решаются следующие задачи:

· разработка программ наблюдения за состоянием окружающей среды на территории России, в ее отдельных регионах и районах;

организация наблюдений и проведения измерений показателей объектов экологического мониторинга;

· обеспечение достоверности и сопоставимости данных наблюдений как в отдельных регионах и районах, так и по всей территории России;

· сбор и обработка данных наблюдений;

· организация хранения данных наблюдений, ведение специальных банков данных, характеризующих экологическую обстановку на территории России в целом и отдельных ее районах;

гармонизация банков и баз экологической информации с международными эколого-информационными системами;

· оценка и прогноз состояния объектов окружающей природной среды и антропогенных воздействий на них, природных ресурсов, откликов экосистем и здоровья населения на изменение окружающей природной среды;

организация и проведение оперативного контроля и прецизионных измерений радиоактивного и химического загрязнения в результате аварий и катастроф, а также прогнозирование экологической обстановки и оценка нанесенного природе ущерба;

· обеспечение доступности интегрированной экологической информации, широкому кругу потребителей, включая население, общественные движения и организации;

· информационное обеспечение органов управления состоянием окружающей природной среды, природных ресурсов и экологической безопасностью;

· разработка и реализация единой научно-технической политики в области экологического мониторинга.

Основные подсистемы и их функции

Распределение функций между центральными органами федеральной исполнительной власти осуществляется в соответствии с нормативными документами, периодически уточняемыми в положениях об этих органах

Рис. 3.Основные подсистемы ЕГСМ и их функции

ЕГСЭМ ведомствам поручено:

Федеральной службе по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды - организация мониторинга состояния окружающей природной среды, ее загрязнения (атмосферы, поверхностных вод, морской среды, почв, околоземного космического пространства, радиационной обстановки на поверхности Земли н в околоземном космическом пространстве, загрязнения ОС, включая радиоактивное, комплексного фонового мониторинга и космического мониторинга состояния природных объектов, государственного мониторинга континентального шельфа, государственного мониторинга исключительной экономической зоны); формирование и обеспечение функционирования государственной наблюдательной сети, в том числе организацию и прекращение деятельности стационарных и подвижных пунктов наблюдений, определение их местоположения; ведение Единого государственного фонда данных о состоянии ОПС, ее загрязнении, а также централизованного учета экологической информации; информирование пользователей (потребителей) о составе предоставляемых сведений о состоянии окружающей природной среды, ее загрязнении, о формах доведения данной информации и об организациях, осуществляющих информационное обеспечение пользователей (потребителей).

Министерству природных ресурсов (МПР) РФ:

9. Почва для растения является средой, из которой оно получает воду и элементы питания. Количество минеральных веществ в почве зависит от специфических особенностей материнской горной породы, деятельности микроорганизмов, от жизнедеятельности самих растений, от типа почвы.

Почва имеет рыхлую структуру, представленную твердыми частицами, жидкой и газообразной фазами. Твердую фазу почвы составляют продукты выветривания различных минералов. Это частицы разных размеров, подразделяемые на четыре основные группы — камни, песок, пыль и глины. Каждая группа характеризуется определенными водно-физическими свойствами. Песчаные частицы хорошо пропускают воду, но плохо ее удерживают. Мелкие частицы образуют систему капилляров, способных удерживать влагу и даже подтягивать ее из более глубоких слоев. Когда в почве преобладают крупные частицы, ее механический состав принято считать легким. Наиболее плодородными являются легко- и среднесуглинистые почвы.

Почвенные частицы конкурируют с корнями за влагу, удерживая ее своей поверхностью. Это так называемая связанная вода, которая подразделяется на гигроскопическую и пленочную. Удерживается она силами молекулярного притяжения. Доступная растению влага представлена капиллярной водой, которая сосредоточена в мелких порах почвы. Более крупные поры содержат транзитную или гравитационную воду, передвигающуюся под действием силы тяжести.

Между влагой и воздушной фазой почвы складываются антагонистические отношения. Чем больше в почве крупных пор, тем лучше газовый режим этих почв, тем меньше влаги удерживает почва. Наиболее благоприятный водно-воздушный режим поддерживается в структурных почвах, где вода и воздух находятся одновременно и не мешают друг другу — вода заполняет капилляры внутри структурных агрегатов, а воздух — крупные поры между ними.

Характер взаимодействия растения и почвы в значительной степени связан с поглотительной способностью почвы — способностью удерживать или связывать химические соединения.

Основной вклад в учение о поглотительной способности почв внес один из выдающихся представителей отечественной науки о химии почв К. К. Гедройц. Он доказал наличие связи между агрономическими свойствами почвы, уровнем ее плодородия и составом поглощенных катионов.

Различают несколько типов поглотительной способности: механическую, физическую, химическую, физико-химическую (обменную), биологическую.

Механическая поглотительная способность. Почва как пористое тело задерживает мелкие частицы, через нее профильтровываются грубые суспензии.

Физико-химическая (обменная) поглотительная способность. Часть элементов адсорбируется на поверхности почвенных частичек или раствора, а остальные вступают в обменные химические реакции с почвенными частицами. Эта способность является главной и имеет существенное значение в создании плодородия почвы, а также в питании растений.

Биологическая поглотительная способность — поглощение химических элементов в результате, жизнедеятельности бактерий, грибов и других микроорганизмов. Значительный вклад в изучение этого вопроса внес основоположник почвенной микробиологии С. Н. Виноградский.

Виноградский Сергей Николаевич (1856—1953), русский микробиолог, один из основоположников отечественной микробиологии, чл. кор. Петербургской АН (1894), почетный член Российской АН (1923). В 1887 г. открыл хемоавтотрофные микроорганизмы и явление хемосинтеза. Впервые (1893) выделил из почвы азотфиксирующие бактерии. С 1922 г. работал в Агробактериологическом отделе Пастеровского института в Париже.

Микроорганизмы (грибы, бактерии, водоросли), при взаимодействии с которыми происходит почвенное питание высших растений, концентрируются в основном в ризосфере. Симбиоз корней высших растений с грибами — микориза (буквально — грибокорень). Микориза характерна для большинства цветковых растений (не менее 90 %), Исключение составляют водные и паразитные растения, некоторые гречишные, крестоцветные, осоковые.

Симбиоз корней с бактериями — бактериолизы (корневые клубеньки) — имеет важное практическое значение в снабжении растений азотом. Характерен для бобовых, березовых, лоховых, крушиновых, злаков и других семейств.

Микрофлора почвы разлагает органические вещества до более простых соединений, участвует в формировании структуры почвы. Характер этих процессов зависит от типа почвы, химического состава растительных остатков, физиологических свойств микроорганизмов и других факторов. В формировании структуры почвы принимают участие почвенные животные: кольчатые черви, личинки насекомых и др.

В результате совокупности биологических и химических процессов в почве образуется сложный комплекс органических веществ, который объединяют термином «гумус».

10 макро и микро элементы в почвобразовании

На первых этапах изучения микроэлементов преобладало мнение, что они существенны только для живых организмов. Последующие исследования показали, что даже при малом содержании многие микроэлементы могут существенно влиять на процессы почвообразования и активно в них участвовать. Характерные для почв слоистые алюмосиликаты при изоморфных замещениях модифицируются, изменяются их строение и свойства. Так, в минералах-хлоритах алюминий октаэдрических слоев может быть замещен на Cr3+, Mn3+, магний в бруситовом слое — на Mn2+, Ni2+, в монтмориллонитах алюминий замещается на Ni2+, Zr2+, Cu2+, Co2+, в вермикулитах — на Cr3+, V3+и т.д. Такого рода замещения могут изменить электрические заряды, приходящиеся на элементарную ячейку минерала, что, в свою очередь, повлияет на степень их обводненности, способность поглощать катионы, органические вещества.

Монтмориллонит

Трехслойный глинистый минерал, кристаллический пакет которого образован одним слоем алюмогидроксильных октаэдров и двумя слоями кремне-кислородных тетраэдров. Легко набухает за счет проникновения воды в межпакетные промежутки.

Поскольку микроэлементы воздействуют на развитие растений, то все почвенные биохимические процессы накопления, трансформации, переноса органических соединений в экосистеме во многом зависят от уровня содержания и набора микроэлементов; одновременно последние стимулируют деятельность микроорганизмов. В результате интенсифицируются процессы образования гуми-новых веществ в почвах из растительных остатков. На содержание и распределение микроэлементов активно влияют многие процессы формирования почвенного профиля. Они выносятся из элювиальных (оподзоленных, осолоделых) горизонтов, накапливаются в иллювиальных горизонтах (горизонтах вмывания), глеевых (восстановленных) горизонтах.

К основным элементам, определяющим химический состав и состояние почвы, являются азот, фосфор и калий.Растения и животные могут поглощать только связанный азот в форме минеральных соединений – азотнокислых и аммиачных солей. В незначительной степени они могут усваивать растворимые в воде амиды и простейшие аминокислоты.

Функцию перевода свободного азота в связанный выполняют бактерии. Известны аммонифицирующие, нитрифицирующие, денитрифицирующие, азотфиксирующие и другие бактерии. Аммонифицирующие бактерии способны разлагать сложные органические соединения с образованием аммиака.

Азот – один из основных элементов, необходимых для питания растений. Он входит в простые и сложные белки, которые являются главной составной частью протоплазмы растительной клетки, в состав нуклеиновых кислот, содержится в хлорофилле, фосфатидах, алкалоидах, витаминах, ферментах и других органических веществах клеток.

Фосфор (Р). Фосфор относится к числу распространенных элементов в земной коре 8×102 весовых процента. Основная масса фосфора находится в природных фосфатах (170 видов), а также в породах с фосфорсодержащими минералами (амблигонит, вивианит, монацит, пироморфит и т.д.).

Калий (К). Калий принадлежит к одному из наиболее распространенных в земной коре элементов. Среднее содержание в земной коре – 2,14%. В почвах содержание калия составляет 1,36 весового %. Содержание калия в почвах выше, чем фосфора и азота, вместе взятых. Калием богаты почвы, образующиеся на кислых и осадочных породах. Больше калия в тяжелых почвах, так как он входит в состав минералов, образующих преимущественно глинистые частицы. В глинистых и суглинистых почвах общее количество К2О достигает 23%, в песчаных, супесчаных и торфяных почвах значительно меньше

4 Главными источниками загрязнения являются:

1) Жилые дома и бытовые предприятия. В числе загрязняющих веществ преобладает страницы: бытовой мусор, пищевые отходы, фекалии, строительный мусор, отходы отопительных систем, пришедшие в негодность предметы домашнего обихода; мусор общественный учреждений больниц, столовых, гостиниц, магазинов и др. Вместе с фекалиями в почву нередко попадают болезнетворные бактерии, яйца гельминтов и другие вредные организмы, которые через продукты питания попадают в организм человека. В фекальных остатках могут содержаться такие представители патогенной микрофлоры, как возбудители тифа, дизентерии, туберкулеза, полиомиелита и др. Быстрота гибели в почве разных микроорганизмов неодинакова. Некоторые болезнетворные бактерии могут длительное время сохраняться и даже размножаться в почве и грунте. К ним относятся возбудители столбняка (до 12! лет), газовой гангрены, сибирской язвы, ботулизма и некоторые другие микробы. Почва является одним из важных факторов передачи яиц гельминтов, определяя тем самым возможность распространения ряда гельминтозов. Некоторые гельминты геогельминты (аскариды, власоглавы, анкилостомиды, сторонгилиды, трихостронгилиды и др.) проходят одну из стадий своего развития в почве и могут длительное время сохранять жизнеспособность в ней. Так, например, яйца аскарид могут сохранять жизнеспособность в почве в условиях средней полосы России до 7-8 лет, Средней Азии до 15 лет; яйца власоглавов от 1 до 3 лет.

2) Промышленные предприятия. В твердых и жидких промышленных отходах постоянно присутствуют те или иные вещества, способные оказывать токсическое воздействие на живые организмы и их сообщества. Например, в отходах металлургической промышленности обычно присутствуют соли цветных и тяжелых металлов. Машиностроительная промышленность выводит в окружающую среду цианиды, соединения мышьяка, бериллия. При производстве пластмасс и искусственных локон образуются отходы бензола и фенола. Отходами целлюлозно-бумажной промышленности, как правило, являются фенолы, метанол, скипидар, кубовые остатки.

3) Теплоэнергетика. Помимо образования массы шлаков при сжигании каменного угля с теплоэнергетикой связано выделение в атмосферу сажи, несгоревших частиц, оксидов серы, в конце концов оказывающихся в почве.

4) Сельское хозяйство. Удобрения, ядохимикаты, применяемые в сельском и лесном хозяйстве для защиты растений от вредителей, болезней и сорняков. Загрязнение почв и нарушение нормального круговорота веществ происходит в результате недозированного применения минеральных удобрений и пестицидов. Пестициды, с одной стороны, спасают урожай, защищают сады, поля, леса от вредителей и болезней, уничтожают сорную растительность, освобождают человека от кровососущих насекомых и переносчиков опаснейших болезней (малярия, клещевой энцефалит и др.), с другой стороны разрушают естественные экосистемы, являются причиной гибели многих полезных организмов, отрицательно влияют на здоровье людей. Пестициды обладают рядом свойств, усиливающих их отрицательное влияние на окружающую среду. Технология применения определяет прямое попадание на объекты окружающей среды, где они передаются по цепям питания, долгое время циркулируют по внешней среде, попадай из почвы в воду, из воды в планктон, затем в организм рыбы и человека или из воздуха и почвы в растения, организм травоядных животных и человека.

Вместе с навозом в почву нередко попадают болезнетворные бактерии, яйца гельминтов и другие вредные организмы, которые через продукты питания попадают в организм человека.

5) Транспорт. При работе двигателей внутреннего сгорания интенсивно выделяются оксиды азота, свинец, углеводороды и другие вещества, оседающие на поверхности почвы или поглощаемые растениями. Каждый автомобиль выбрасывает в атмосферу в среднем в год 1кг свинца в виде аэрозоля. Свинец выбрасывается в выхлопными газами автомобилей, осаждается на растениях, проникает в почву, где он может оставаться довольно долго, поскольку слабо растворяется. Наблюдается ярко выраженная тенденция к росту количества свинца в тканях растений. Это явление можно сопоставить со все увеличивающимся потреблением горючего, содержащего тетраэтил свинца. Люди, живущие в городе около магистралей с интенсивным движением, подвергаются риску аккумулировать в своем организме всего за несколько лет такое количество свинца, которое намного превышает допустимые пределы. Свинец включается в различные клеточные ферменты, и в результате эти ферменты уже не могут выполнять предназначенные им в организме функции. В начале отравления отмечают повышенную активность и бессонницу, позднее утомляемость, депрессии. Более поздними симптомами отравления являются расстройства функции нервной системы и поражение головного мозга. Автотранспорт в Москве выбрасывает ежегодно 130 кг загрязняющих веществ на человека.

Почву загрязняют нефтепродуктами при заправке машин на полях и в лесах, на лесосеках и т.д. Известно множество путей миграции поллютантов в окружающую среду из отходов горнорудньг: предприятий. Это дренажные потоки, аэрозоли, проникновение металлов и экотоксикантов в трофические цепи и др. (Голенецкий и др., 1981; Мур и Рамамурти, 1987; Томаков, 1994; Мироненко и др., 2000).

Человек является частью Биосферы, обменивается веществом и энергией с окружающей средой и в ряду трофических цепей является одним из консументов высшего порядка. Все это в конечном итоге приводит к проникновению элементов прямо или опосредованно из окружающей среды в организм человека. Загрязняя окружающую среду, человек сам себя подвергает опасности. Для предотвращения последствий промышленной деятельности человека необходимо выявить пути миграции поллютантов из отходов и их проникновения в человеческий организм, определить размер опасности этих процессов и в случае реальной угрозы найти пути и средства инактивацииполлютантов.

6 Во второй половине ХIХ столетия В.В. Докучаев открыл новый класс природных систем, в которых живые организмы и неорганическая материя неразрывно связаны между собой, т.е. образуют единое целое. Одной из таких систем ученый присвоил наименование почвы, использовав при этом термин, существовавший уже очень давно. Но, к сожалению, до этого данный термин применялся в различных смыслах: агрономы под почвой имели в виду лишь пахотный слой, геологи подразумевали кору выветривания и т.д. Работы Докучаева положили начало новой науке – почвоведению. Геохимические идеи проникли в почвоведение в начале ХХ столетия. Основоположниками геохимии почв были В.И. Вернадский и К.К. Гедройц. Развивая идеи своего учителя, В.В. Докучаева, В.И. Вернадский ввел в науку понятие о биокосных системах, т.е. системах, где неразрывно связаны живое и мертвое (косное) вещество. Типичным представителем таких систем как раз и является почва. В дальнейшем значительный вклад в развитие биогеохимии почв внесли труды Б.Б. Полынова, А.П. Виноградова, М.А. Глазовской, ..Орлова, Г.В. и В.В. Добровольских и др.

Геохимическое своеобразие биокосных систем определяется сочетанием механических, физико-химических и биогенных миграционных процессов. Все биокосные системы (почвы, илы, коры выветривания и т.д.) имеют много общих черт. Это относится к процессам десульфуризации, оглеения, окисления сульфидов, засоления, огипсования, карбонатизации и др.

Во всех биокосных системах земной коры происходит тесное взаимодействие горных пород с природными водами в близких термодинамических условиях. Это определяет некоторые общие особенности физико-механической миграции в них, которая складывается из двух противоположно направленных процессов – выветривания и цементации. Миграция элементов при выветривании, в свою очередь, также складывается из двух противоположных процессов – выщелачивания из пород и минералов водных (Ca, Mg, K, Na и др.) и присоединения воздушных (О, Н – в виде Н2О, Н+ и ОН-, СО2 и др.) мигрантов. Для второй группы процессов – цементации наиболее характерна аккумуляция ранее выщелоченных на других участках водных мигрантов на геохимических барьерах, уменьшение пористости и, соответственно, увеличение плотности пород. В результате могут образоваться различные конкреции, а также ожелезненные, карбонатизированные, огипсованные и др. горизонты.

Таким образом, выветривание и цементация представляют собой две стороны единого процесса миграции: первый порождает второй. Но соотношение между этими процессами в каждой конкретной биокосной системе неодинаково. Выветривание особенно интенсивно протекает в почвах, где многие первичные минералы подстилающих пород неустойчивы. В почвах возникают и геохимические барьеры, приводящие к цементации и образованию глинистых, гипсовых и других иллювиальных горизонтов.

Все биокосные системы земной коры богаты свободной энергией, являются неравновесными и отличаются дифференцированностью в пространстве ( разделяются на различные горизонты), в них формируется окислительно-восстановительная и кислотно-щелочная зональность.

7 Основные геосферные функции почвы как природного тела обусловлены положением ее на стыке живой и неживой природы. Главная среди них - обеспечение жизни на планете. [1]

Еще одна функция почвы - концентрационная - накопление жизненно важных элементов минерального питания и воды в доступных для организмов формах. [

Мощные торфяники, выполняя функции почв, способны своеобразнореагировать на изменение некоторых факторов почвообразования степенью разложения и минерализации поверхностных слоев, т.е. обладают определенной рефлекторностью. [3]

ДЕГРАДАЦИЯ ЗЕМЕЛЬ - совокупность процессов, приводящих к изменению функций почвы как элемента природной среды, количественному и качественному ухудшению ее свойств, снижению природно-хоз. [4]

Проектные решения транспортных сооружений должны быть направлены на обеспечение естественных функций почвы вблизи транспортных сооружений. [

Согласно действующим нормативным документам [ 45 и др. ] под деградацией почв понимается совокупность процессов, приводящих к изменению функций почвы как элемента природной среды, количественному и качественному ухудшению ее свойств и режимов, снижению природно-хозяйственной значимости земель. [6]

Перечень видов контроля загрязнения почв и предлагаемых характеристик в ГОСТах, в отечественной и зарубежной литературе к постоянным характеристикам относит такой показатель, как присутствие 3В в сопредельных средах. Таким образом, вводится функция почвы как депонирующей среды в экосистеме. Показателем этих процессов является так называемая проточность.

Она является главным средством сельскохозяйственного производства. В основе и экологических, и сельскохозяйственных функций почвы лежит ее важнейшее свойство - плодородие. Следствием снижения почвенного плодородия в результате различных деградационных процессов является падение продуктивности естественных и агрокультурных ландшафтов. Это создает угрозу продовольственной безопасности человечества. [8]

При исследовании метаболизма пестицидов в организме используют меченые соединения, обычно радиоактивную метку. Полученные данные дополняют результатами исследований действия пестицидов на окружающую среду. Обычно изучают влияние продукта на функции почвы и проводят токсикологические исследования на организмах, живущих в почве и воде. Влияние на функции почвы может выражаться в изменении интенсивности процессов дыхания, фиксации атмосферного азота или нитрификации. [9]

Почва является неотъемлемой частью любого наземного биогеоценоза и биосферы в целом. При этом она выполняет ряд экологических функций, в том числе глобальных биосферных, обеспечивающих стабильность биосферы и саму возможность существования жизни на Земле. Экологические функций почвы можно разделить на две большие группы: экосистемные( биогеоценотические) функции почвы и глобальные ( биосферные) функции почвенного покрова. Почва, будучи составной частью любого наземного биогеоценоза, выполняет ряд биогеоценотических функций. Почвенный покров, являясь неотъемлемым компонентом биосферы, выполняет ряд биосферных функций. [10]

При исследовании метаболизма пестицидов в организме используют меченые соединения, обычно радиоактивную метку. Полученные данные дополняют результатами исследований действия пестицидов на окружающую среду. Обычно изучают влияние продукта на функции почвы и проводят токсикологические исследования на организмах, живущих в почве и воде. Влияние на функции почвы может выражаться в изменении интенсивности процессов дыхания, фиксации атмосферного азота или нитрификации. [11]

В биогеоценозах осуществляются процессы самоочищения от нефти, причем скорость процесса самоочищения зависит от биоклиматической обстановки. Самая низкая скорость самоочищения характерна для почв суперакваль-ных ландшафтов. Наложение вторичногооглеения в почвах автономных ландшафтов также снижает самоочищающие функции почв. [12]

Сельское хозяйство и климат всегда были неразрывно связаны. Возможное глобальное повышение температуры в новом столетии и последующие изменения в распределении осадков неизбежно скажутся на сельскохозяйственном производстве и демографической ситуации. На основании ряда компьютерных моделей разработаны прогнозы увеличения роли эмиссии N2O и СН4 в будущих глобальных изменениях. Около 70 % СН4 и 90 % N2O поступают в атмосферу из почв. Почвы, вместе с тем, могут быть и хранилищем этих газов, поэтому соотношение между обеими функциями почвы ( эмиссия и связывание газов) имеет существенное значение для определения стратегии улучшения использования земель, когда одновременно стимулируется как продукция газов, так и их поглощение почвой. [13]

Еще одна функция почвы - концентрационная - накопление жизненно важных элементов минерального питания и воды в доступных для организмов формах.

8 Обычно матрицей (от лат. matrix - источник, начало) называют поверхность тела, способствующую возобновлению строго определенных форм, например, в технике - это пластинка штампа, в фотоаппаратах и сотовых телефонах - запоминающая часть прибора. Почвенная матрица - поверхность почвенных частиц, которая способна активно взаимодействовать с катионами, органическим веществом

или водой. Почвенная матрица - физическая основа «памяти» почвы, ее активная часть, способная воспроизводить комплекс катионов, пленку сорбированной воды и органический состав данной почвы.

Исследования, проведенные в МГУ Л.О. Карпачевским и его сотрудниками, показали, что для почвенной матрицы характерны разнообразные активные центры. Активные центры - это наиболее химически или физико-химически активная часть, включающая элементы поверхности почвенных структур: атомы, ионы, молекулы, функциональные группы. Они образуются в результате процессов диспер-гации, дефектов почвенных структурных элементов, сколов, разломов и поэтому с разной энергией удерживают обменные катионы.

Самые мелкие активные центры, так называемые кластеры, это группы близко расположенных, тесно связанных друг с другом атомов, молекул, ионов, выполняющие одинаковые функции. О существовании разных кластеров свидетельствуют результаты отмывки образцов почв, искусственно насыщенных растворами солей кальция, магния, цинка, свинца и т.д. Особую группу составляют кластеры, на поверхности почвенной матрицы которых могут осаждаться не только ионы или гуминовые кислоты, но и молекулы солей и гидроксидов.

Для их определения прокаленную почву насыщают ионом аммония и снова прокаливают при разной температуре, устанавливая количество удаленного при нагревании аммония. Это позволяет выделить несколько групп активных центров. Установлено, что при насыщении минералов одним элементом не удается полностью избавиться от всех других, следовательно, на матрице может закрепляться даже СГ, хотя этот ион весьма подвижен и обычно характеризуется отрицательной адсорбцией.

Это означает, что существует группа наиболее активных центров, где не только многовалентные тяжелые металлы типа свинца и цинка, но и некоторая (меньшая) часть низковалентных катионов (натрия, кальция и магния) удерживается весьма прочно (Карпачевский и др., 2001). Большая же часть данных катионов легко обмениваются между собой. Разной степенью притяжения (адсорбции) катионов почвенной матрицей можно объяснить наличие в черноземах ионов натрия и водорода, а в серых почвах - натрия.