Реферат: Фитотоксичность городских почв
Примечание. Н. - нормальная природная динамика. Типы динамики загрязнения: 3. - замедленная; У. - угрожающая; К. - кризисная; Д. - деструктивная.
Нормальная природная динамика обусловлена сбалансированностью масс металла, участвующих в циклах массообмена в ландшафтах. Ни в почвенном покрове, ни в других компонентах окружающей среды нарастающей аккумуляции металла не происходит.
Замедленная динамика загрязнения характеризуется преимущественно умеренным ростом концентрации металла в почве, на протяжении 10 лет достигающей от 2 до 5-кратного превышения местного геохимического фона. Этот уровень концентрации за длительное время (до 100 лет) может распространиться на всю территорию района. К этому типу динамики загрязнения относятся участки относительно сильного, но узколокального загрязнения, не влияющие на функционирование экосистем всего района, а также очень медленное и слабое увеличение содержания металле в почвенном покрове всего района, связанное ( глобальными процессами. Замедленная динамика загрязнения соответствует категории отдаленного экологического риска.
Угрожающая динамика загрязнения проявляется либо в слабом увеличении концентрации металла в почвах (до 5 значений геохимического фона за 10 лет), которое сравнительно быстро (30-50 лет) распространяется по всей площади района, либо в более активной аккумуляции металла в почве (6-10 значений геохимического фона за 10 лет), которые распространяются по площади района значительно медленнее (до 100 лет) Такая динамика загрязнения отвечает категории близкого экологического риска. Показатели этого типа динамики загрязнения дают возможность заблаговременно и без экономических стрессов планировать и осуществить меры по совершенствованию технологии предприятий-загрязнителей. а на загрязненной части территории осуществить фиторемедиацию.
Кризисная динамика загрязнения отличается быстрым возрастанием концентрации металла в почвенном покрове (порядка 10 значений местного геохимического фона за 10 лет) и распространением этого процесса на весь район на протяжении десятков лет, или очень быстрым распространением на всю площадь почвенного покрова района невысоких концентраций (до 5 значений геохимического фона). Предотвращение загрязнения этого типа требует быстрых действий и значительных финансовых затрат. Участки, пораженные загрязнением на уровне около 10 значений геохимического фона, должны быть подвергнуты продолжительной фиторемедиации.
Динамика загрязнения сопровождается очень быстрой аккумуляцией огромных масс металла в почве и охватывает весь район за 15—25 лет. Борьба с этим типом загрязнения требует срочных и экстраординарных мер вплоть до закрытия крупных промышленных предприятий для их переоборудования и совершенствования технологии. Сильнозагрязненные участки опасно использовать даже в рекреационных целях.
Учитывая, что очищение почв от техногенных масс тяжелых металлов невозможно с помощью инженерно-мелиоративных мероприятий, наиболее перспективным представляется использование фиторемедиации, хотя этот оптимальный в экологическом отношении метод пока находится в состоянии опытных разработок. Подавляющее большинство растений активно поглощают тяжелые металлы, значений их коэффициентов биологического поглощения как правило превышает 1. Способность к гипераккумуляции металлов установлена у довольно большого числа растений как травянистых, так и древесных . Главная проблема практического применения фиторемедиации - выбор культур растений, наиболее активно поглощающих металлы из почвы.
Использование фиторемедиации целесообразно для тех случаев, когда после исключения действия индустриального загрязнителя, почва загрязнена тяжелыми металлами настолько сильно, что естественным путем на протяжении нескольких лет этот уровень не понизится, и в то же время не настолько высоко, что загрязненную почву надо вывозить , поскольку на ней не могут произрастать растения . Применительно к охарактеризованным выше типам загрязнения фиторемедиация экономически целесообразна на отдельных участках района с замедленной динамикой загрязнения (территории, относящиеся к категории отдаленного экологического риска), на большей части территории с угрожающей динамикой загрязнения (категория близкого экологического риска), а также в условиях кризисной динамики загрязнения после прекращения действия источника загрязнения. Для ситуации с деструктивной динамикой загрязнения применение фиторемедиация возможно в комплексе с разными приемами рекультивации.
Глава 2. Принципы мониторинговой оценки городских территорий (на примере района Сокол г. Москвы)
Рост Москвы как крупного промышленного центра и мегаполиса обусловил возникновение экологических проблем, резко обострившихся в последние годы. Особое беспокойство вызывают загазованность воздуха, антисанитарное состояние территорий, сокращение площади зеленых насаждений.
Для действенного контроля над территориями и принятия мер по улучшению экологической обстановки необходимо иметь информацию не только обобщенную по всей территории Москвы, но и по административным округам и районам. Такая информация может быть получена после проведения аудирования(обследования) относительно небольших территорий (на уровне городских районных управ).
Процедура включает в себя визуальное аудирование как первый этап, ознакомление с имеющейся информацией в префектуре, территориальном отделении Москомприроды, пробоотбор и анализ объектов окружающей среды, составление карт загрязнения территории и как заключительный этап - выдачу рекомендаций по конкретным мероприятиям, направленным на улучшение экологической ситуации в округе или районе.
Район “Сокол” находится в Северном административном округе (САО) г. Москвы, вблизи центральной части города на развилке двух крупнейших магистралей - Ленинградского и Волоколамского шоссе, в то же время в районе отсутствуют крупные промышленные предприятия - в основном имеются научные и учебные организации.
По просьбе Управления района “Сокол”, основанной на многочисленных жалобах жителей на ухудшение экологической обстановки в районе, было выполнено картирование территории, основанное на показателях, рекомендованных НИПИ Генплана г. Москвы:
· уровень загрязнения атмосферного воздуха;
· степень загрязнения почвы;
· степень загрязнения воды.
Качественная и количественная оценка состояния объектов городской среды проводилась на основании интегральных показателей, а выделение локальных аномалий было основано на особенности пространственной изменчивости концентраций. Морфология аномалий характеризует зоны воздействия источников. В городе она очень сложная и определяется не метеорологическими параметрами, а условиями застройки.
Перед началом полевых работ были составлены карты-схемы пробоотбора, в дальнейшем все работы проводились по данным картам.
Уровень загрязнения атмосферного воздуха определяли по интегральным показателям загрязнения - запыленности и общего содержания углеводородов. В результате проведенных измерений выявлено превышение ПДК по углеводородам на всей территории района, а наиболее значительные превышения отмечены на развязке Ленинградского и Волоколамского шоссе, на улицах Балтийской и Песчаных с интенсивным движением автомобильного транспорта. Уровень запыленности атмосферного воздуха коррелирует с общим содержанием углеводородов.
Почва как депонирующий компонент городской среды отражает длительность и интенсивность поступления и накопления загрязняющих веществ. Химическое состояние почв - наиболее интегральный показатель эффективности природоохранных мероприятий, проводимых в городе.
При оценке степени загрязнения почвы в качестве реперных показателей состояния почвенного покрова были выбраны содержание свинца (аккумулированного в почве в течение ряда лет из-за движения автотранспорта), хлоридов (вносимых с противогололедным средствами), рН водных и солевых вытяжек, а также интегральный показатель качества почв - фитотоксичность. Данные показатели были выбраны в связи с жалобами администрации и жителей района на интенсивную гибель зеленых насаждений.
Как и следовало ожидать, по основным химическим показателям почвы на территории района “Сокол” заметно отличаются от своих аналогов в данной природной зоне - дерново-подзолистых почв и для них характерно смещение рН вытяжек в щелочную сторону (до 8,6). В результате выполненных измерений составлена карта загрязнения территории района свинцом, на ней могут быть выделены 2 зоны с максимальным содержанием свинца - вблизи Рижской железной дороги и на развилке Ленинградского шоссе, в этих зонах содержание свинца достигает 120-270 мг/кг почвы, что соответствует очень высокой степени загрязнения. На остальной территории района содержание свинца повышенное и соответствует 1,0-1,5 ПДК.
Содержание легкорастворимых солей - хлоридов - на всей территории района соответствовало фоновому уровню для данной почвенной зоны.
Наиболее интересным и показательным явился фито-тест - на всхожесть семян в образцах почвы. Наилучшая всхожесть отмечалась в зеленых зонах района - скверах и участках домов поселка “Сокол”, а наихудшая - вблизи железной дороги и развилки Ленинградского и Волоколамского шоссе.
Глава 3 Фитотоксичность городских почв.
3.1. Состояние почв города Дзержинского
Город Дзержинский находится на Юго- Востоке от города Москвы . Юго –Восточный округ один из самых неблагополучных в экологическом отношении округов города Москвы . В городе Дзержинском экологическое состояние окружающей среды также не из самых лучших.
Естественный почвенный покров на большей части территории уничтожен . Согласно классификации городских почв , предложенной Строгановой , почвы округа можно отнести к 3 –м классам по степени выраженного антропогенного и техногенного воздействия на них .
1. Естественно антропогенно- преобразованные почвы, подвергшиеся преобразованию на глубину до 50 см и сохранившие ненарушенную верхнюю часть профиля – это урбопочвы .Нижние части их профилей соответствуют типу дерново- подзолистых ( на водораздельных участках ) или аллювиальных почв (в поймах рек ) . Урбоподзолистая почва на территории , прилегающей к МКАД , наибольшее ее количество находится в районе совхоза Белая Дача, урбааллювиально- дерновая на пойме реки Москвы ( Печатники)
2. Антропогенные глубоко преобразованные почвогрунты , наиболее распространенные на территории округа , формируются за счет урбанизации на культурном слое или на сыпанных , намывных и перемешанных грунтах . Глубина преобразования профиля превышает 50 см . Подразделяются на 2 подтипа почв : Физически преобразованные, в которых произошла физико- механическая перестройка почв , и химически преобразованные, в которых произошли значительные хемогенные изменения свойств и строения профиля за счет интенсивного химического загрязнения . Почвы с первого подтипа (собственно урбаноземы ) занимают селитебные участки , пустыри , заросшие свалки ; почвы второго подтипа (индустриземы) распространены в районах промышленных предприятий , в близи крупных автомобильных и железных дорог.
3. Искусственно созданные поверхностно - гумусированные почвоподобные образования , отличающиеся малым возрастом , относятся к типу урботехноземов и встречаются на тех же участках , что и предыдущий тип почв .
Формирование и развитие городских почвогрунтов имеют особенности , накладывающие отпечаток на содержание и формы нахождения в них тяжелых металлов ; к ним относятся :
1. Эрозия или удаление растительного покрова и верхнего гумусового горизонта . Это приводит к снижению устойчивости почв по отношению к загрязнению тяжелыми металлами. Такие явления наблюдаются на стройплощадках, свалках, у обочине дорог. С ними также связано уплотнение почв, затрудняющее естественное восстановление и развитие растительности .
2. Привоз и насыпка грунта . Свойства почвы в этом случае будут определяться свойствами привезенного грунта .
3. Использование песка и соли для борьбы с гололедом . Это приводит к заметному засолению и облегчению гранулометрического состава верхнего слоя почв находящихся не только вблизи дорог , но и на значительном от них расстоянии .
4. Ежегодное отчуждение растительного опада осенью . В результате из биологического круговорота исключаются многие химические элементы , уменьшается содержание органического вещества в почве .
Городские почвогрунты имеют ряд характерных особенностей , отличающих от зональных почв естественных ландшафтов . Отличия прежде всего касаются большого разброса величин химических показателей . В целом для повышенных почвогрунтов характерны повышенное содержание органического углерода , высокие значения рН. Преобладают грунты с нейтральной и слабощелочной реакцией , я считаю , что это связано с выпадением пыли, содержащей карбонаты кальций и магний . Содержание С орг. Разнообразно и зависит от богатства перегноем того субстрата , из которого они образовались , а также от способа ухода ( применение удобрений, компостов ). Очень часто наблюдается большое содержание органического углерода в пробах почв, отобранных вблизи дорог. Это связано с загрязнением их сажей или нефтепродуктами , автотранспортом и не отражает содержание в почве собственно гумуса .
Большинство проб имеет легкий ( супесчаный или легкосуглинистый ) гранулометрический состав . В почвогрунтах округа преобладают залежи песка и крупной и средней пыли . Это связано как с особенностями почвообразующих пород так и с просыпанием большим количеством песка для борьбы с гололедом, который затем, в результате работы уборочных машин и деятельности ветра , оказывается на прилегающих к дорогам участках земли .
3.2. Заложение разрезов, отбор образцов.
Осеню 2000 года (сентябрь) были заложены разрезы и отобраны почвенные образцы в разных точках нашего города Дзержинского . Расположение разрезов отмечено на топографическом плане города :
Шесть разрезов было заложено на следующих территориях:
| Разрез 1 | Сквер Победы , березовая роща |
| Разрез 2 | Детская площадка, стройгородок |
| Разрез 3 | Прилегающая к университету территория |
| Разрез 4 | 50м от дороги, вход в кооператив “Природа” |
| Разрез 5 | Ул. Заводская 20 м от дороги |
| Разрез 6 | Поворот к заводу ДКПП, 5м от дороги |
Из каждого разреза бралось три прикопки. Образцы в разрезах отбирались по двум глубинам : 0-20 см , 20 – 40см . Затем земля упаковывалась в мешочки (из ткани ). Экземпляр каждого разреза был исследован с помощью эмиссионно – спектрального метода для определения содержания в нем свинца. Эмиссионно – спектральный анализ показал содержание свинца в следующих разрезах :
| Разрез 1 | Сквер Победы , березовая роща | 6 мг/кг |
| Разрез 2 | Детская площадка, стройгородок | 84 мг/кг |
| Разрез 3 | Прилегающая к университету территория | 8 мг/кг |
| Разрез 4 | 50м от дороги, вход в кооператив “Природа” | 58 мг/кг |
| Разрез 5 | Ул. Заводская 20 м от дороги | 32 мг /кг |
| Разрез 6 | Поворот к заводу ДКПП, 5м от дороги | 46 мг/кг |
За ПДК- предельно допустимую концентрацию было принято 32 мг/кг .
