Биогеохимические подходы к проведению агроэкологического 57 мониторинга 6. Экологическая оценка загрязнения природной среды тяжелыми 61 металлами 7. Мониторинг состояния вод

Связь между различными компонентами агроэкосистемы, как и биосферы в целом, осуществляется через биогеохимические круговороты, представляющие собой синтез согласованных во времени и пространстве трансформационных и миграционных потоков веществ, носящих циклический характер. Следовательно, для достижения целей агроэкологического мониторинга и последующей разработки методов исследований конкретных элементов (веществ) актуальным является биогеохимическое районирование территорий.

Структура агроэкологического мониторинга включает универсальные параметры, характеризующие каждый компонент агроэкосистемы. Важнейшая задача - получение высококачественной продукции - требует всестороннего и разноуровневого контроля. Токсические вещества, поступающие в агроэкосистемы в результате деятельности человека через атмосферу, гидросферу и почву, включаются в биогеохимические круговороты, транспортируются по цепочке: растения-корма-продукты питания-организм животных-организм человека. Очевидно, что, будучи одним из обязательных условий формирования системы целенаправленного управления производством экологически безопасной сельскохозяйственной продукции, агроэкологический мониторинг должен основываться и на знании процессов биогеохимического круговорота веществ. При этом важна «емкость» мониторинга. В перечень показателей, подлежащих контролю, обязательно входят элементы, влияющие опосредованно или прямо на организм человека и животных (бериллий, никель, селен, фтор, хром и др.). Возможное наличие биогенных элементов, тяжелых металлов и других ингредиентов следует контролировать в поливной и питьевой воде, растительной и животной продукции, лекарственном сырье; должен также осуществляться контроль за качеством продукции в процессе переработки и т.д.

По сути дела, подконтрольной должна быть вся трофическая цепь.

Для объективного учета биогеохимических особенностей территорий при проведении мониторинга целесообразно основываться на многолетних сведениях, в том числе:

исторических (характер землепользования за период в 50 лет и более, начало эксплуатации земельного фонда, динамика уровней химизации и т.п.);

агрохимических (сравнение с ранее взятыми почвенными монолитами анализов современных почв, особенно по содержанию микроэлементов, тяжелых металлов и др.);

о климатических условиях, развитии процессов химического загрязнения воздуха и водных источников; о наличии естественных биогеохимических провинций.

Среди химических элементов, слагающих биосферу, нашу планету, живое вещество, почвенный покров и неживое вещество, 60-70 называются рассеянными (или следовыми), концентрация которых весьма мала. Обычно она измеряется величинами порядка п 10'2- и-10'5%. Однако в пересчете на размеры земной коры общие запасы микроэлементов на Земле получаются весьма внушительными.

Показателем биогенного круговорота в различных природнохозяйственных зонах может служить соотношение концентрируемых и де-концентрируемых растениями элементов (по отношению к почве), а также соотношение растений концентраторов и деконцентраторов.

Биологическое поглощение микроэлементов растениями можно оценивать с помощью коэффициентов биологического поглощения, которые рассчитываются по отношению содержания микроэлементов в растениях к содержанию их в почвах (С зола/С почва).

На основе коэффициентов биологического поглощения выделены растения - индикаторы (растения, способные накапливать в больших количествах тот или иной элемент).

В результате сложных многовековых геохимических процессов поверхность и почвенный покров континентов приобрели специфические геохимические черты. Возникали и сформировались различные геохимические провинции и области, характеризующиеся определенным составом мигрирующих соединений, условиями реакции среды и окислительно-восстановительным режимом, накоплением и выносом макро- и микроэлементов

Физиологическое и агрономическое значение имеет не валовое содержание микроэлементов, а их «подвижные» формы в почве.

Это привело к выводу о необходимости глубокого комплексного исследования биогеохимической географии микроэлементов, форм их соединений, закономерностей миграции и аккумуляции, их значения в плодородии почв и роли в гигиене и здоровье человека.

Практически для каждого элемента целесообразно различать четыре уровня концентрации;

дефицит элемента (организм «страдает» от недостатка элемента);

оптимальное содержание (отмечается хорошее состояние организма);

допустимые концентрации (начинают появляться депрессивные явления в организме);

губительные концентрации (фатальные) для данного организма.

Приходится, однако, признать, что в России пока еще отсутствует надежная организационная система, способная обеспечить жесткие ограни-59

чения и строгий контроль за содержанием тяжелых металлов и других токсических веществ в кормах для животных, в продуктах питания и т.д. Трудности здесь обусловлены прежде всего слабой изученностью процессов миграции в системе «почва-растение», а следовательно, и сложностью сформировать хорошую исходную информационную базу.

Введение системы действенного контроля и обоснованных норм -сложная комплексная задача, требующая разносторонних исследований и участия специалистов разных профилей. Агроэкологический мониторинг при этом должен включать:

биогеохимическое обследование почв по зонам с целью уточнения границ и оценки состояния биогеохимических провинций и районов на данный период;

определение как валового содержания элементов, так и их подвижных форм с помощью современных инструментальных методов для последующего формирования банков и баз данных;

определение элементного химического состава основных сельскохозяйственных культур по регионам для выявления родовой и видовой биогеохимической специфики растений зональных агроценозов: выявление растений-индикаторов;

установление средних статистических показателей содержания элементов в различных типах почв в качестве «фоновых» характеристик;

определение подвижных форм макроэлементов и тяжелых металлов в образцах почв по методике, исключающей изменения подвижности элементов в результате химических и биологических процессов при хранении образцов;

контроль динамики анионов в почве, оказывающих значительное влияние на подвижность металлов.

6. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ

Основные задачи оценки сводятся к следующим:

выявление и комплексная характеристика источников загрязнения природной среды;

слежение за загрязнителями по всем возможным каналам их миграции, оконтуривание зон вероятного влияния на живые организмы, выявление участков нахождения загрязнителей;

биогеохимическая оценка миграции и концентрации загрязнения живыми организмами как непосредственно в зонах загрязнения, так и с участием их переноса по трофическим цепям;

определение динамики загрязнения природной среды, скорости и объемов поступления, распространения и выведения изучаемых соединений, получение материалов прогнозного характера.

Качество получаемых оценок определяется качеством мониторинга (уровень планирования и выполнения полевых и лабораторных работ, их многозвенность, этапность, метрологическое обеспечение, наличие необходимой нормативной базы, состав и квалификация специалистов)

Первоначально проводятся обследования состояния почвенного покрова территории, по результатам которых составляется заключение, в котором дается экологическая оценка состояния почвенного покрова, а также делаются выводы о целесообразности или нецелесообразности более детальных полевых исследований. Принадлежность элемента загрязнителя к тому или иному классу опасности определяется в соответствии с принятыми стандартами.

7.МОНИТОРИНГ СОСТОЯНИЯ вод

Факторами формирования качества воды являются химические процессы трансформации и биохимические, биологические, физико-химические, а также гидрологические взаимодействия веществ.

В химическом составе природных вод можно выделить следующие группы соединений.

  • 1. Ионы, определяющие степень минерализации воды (С Г, SO4 2', НСО3 , СОз 2‘, Са2+, Mg2+, К+);
  • 2. Биогенные вещества: нитраты (N0’3), нитриты (N0’2), аммоний (NH+4), фосфаты (РО3‘4), кремний (Si), органические соединения азота и фосфора;
  • 3. Органические вещества - комплекс истинно растворимых и коллоидных органических соединений;
  • 4. Растворенные газы (О2, СО2, Н2 и др.);
  • 5. Микроэлементы (Li+, Pb2+, Cs+, Ве2+, Sr2+, Ва2+, Cr2+, Mo, V, Мп, Вг“, Г , F; В);
  • 6. Ионы водорода, определяющие кислотно-щелочное равновесие водных растворов (pH);
  • 7. Радиоактивные элементы;

Качество природных вод, контактирующих и взаимодействующих с почвой, тесно связано с почвенными процессами и техногенным воздействием на почву. Под влиянием антропогенных факторов в природных водах могут содержаться различные загрязняющие вещества: нитраты, нитриты, пестициды, фенольные соединения, синтетические поверхностно-активиые вещества, тяжелые металлы и т. д.

Атмосферные осадки, вынося из атмосферы вещества-загрязнители, являются фактором экологического риска. Так, наличие в атмосфере окислов серы и азота создает опасность выпадения кислотных дождей.

Анализ химического состава атмосферных осадков необходим для учета поступления элементов на единицу площади при балансовых расчетах.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >