авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |
-- [ Страница 1 ] --

Федеральное государственное автономное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Северный (Арктический) федеральный университет

имени М.В.

Ломоносова»

ПОПОВА Л.Ф.,

НАКВАСИНА Е.Н.

НОРМИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА ГОРОДСКИХ ПОЧВ И

ОРГАНИЗАЦИЯ ПОЧВЕННО-ХИМИЧЕСКОГО

МОНИТОРИНГА

Учебное пособие

Архангельск – 2014 Рассматриваются подходы к оценке экологического состояния почвенно-растительного покрова и экологическому нормированию в городах. Дается методология нормирования качества почв Архан гельской промышленной агломерации и методика организации поч венно-химического мониторинга.

Пособие предназначено аспирантам, магистрантам и студентам эко лого-химических и эколого-биологических специальностей. Будет полезна для специалистов по охране окружающей среды, природопользователей, биологов, почвоведов, экологов и химиков, занимающихся вопросами изу чения и мониторинга почвенно-растительного покрова урбоэкосистем.

Табл.31. Библиогр. 300 назв. Ил. ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ................................................................................................. 1. ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОЧВЕННО РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА ГОРОДА............................................... 2. ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕ В ГОРОДАХ................... 3. ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОЧВЕННО РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА АРХАНГЕЛЬСКА............................. 4. НОРМИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА ПОЧВ АРХАНГЕЛЬСКА........... 5. ОРГАНИЗАЦИЯ ПОЧВЕННО-ХИМИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА.................................................................................................................... 6. УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ПОЧВ АРХАНГЕЛЬСКА.............. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК..................................................... ПРИЛОЖЕНИЕ...................................................................................... ВВЕДЕНИЕ Город является ведущей формой территориальной и социально экономической организации современного общества. В пределах го родов концентрируется и используется огромное количество вещества и энергии, весьма радикально преобразующие природную среду. В результате регулярного антропогенного и техногенного воздействия происходит неизбежное ухудшение экологического состояния урбо экосистем в целом и почвенно-растительного покрова в частности.

Высокая концентрация промышленных предприятий и интенсивный автотранспортный поток на городских улицах являются основными причинами повышенного загрязнения природных объектов (воздуха, почвы, поверхностных и подземных вод, биоты) тяжелыми металлами и нарушения баланса содержания в них биофильных элементов (Поч ва…., 1997;

Природный комплекс…, 2000;

Климентьев и др., 2006).

Оценка техногенного загрязнения окружающей среды высоко токсичными поллютантами (тяжелыми металлами, нефтепродуктами и др.) в условиях северных широт, где компоненты окружающей сре ды отличаются низкой устойчивостью и степенью восстановления, особенно актуальна. Учитывая суровые условия Севера, невозможно перенести на него нормативы, разработанные для других территорий РФ, необходима разработка и утверждение региональных нормативов и стандартов, которые учитывали бы специфические условия региона и функциональных зон города. Однако, несмотря на то, что вопросам охраны окружающей природной среды уделяется большое внимание на государственном уровне, проблемы урбанизированной среды го родов Европейского Севера, в том числе таких крупных как Архан гельск, остаются недостаточно изученными, региональные нормативы по оценке почвенно-растительного покрова не разработаны.

Городской биоэкологический мониторинг опирается обычно на данные по техногенным выбросам загрязняющих веществ в атмосфе ру и водоемы, на стандартную (как правило, весьма редкую) сеть то чек стационарных и эпизодических наблюдений за концентрацией за грязнителей в воздушной и водной средах. Информация об экологи ческом состоянии и техногенном загрязнении почвенно растительного покрова в настоящее время остается разрозненной и слабоувязанной между собой. При архитектурно-планировочной и хозяйственной деятельности почва в городе остается без внимания и выпадает из сферы исследований специалистов (Почва…., 1997), не смотря на то, что в городской среде, как и в естественных ландшаф тах, почвы являются одним из четырех главных компонентов эколо гической системы: воздух – вода – почва – растения.

Экологическая организация города как средство сохранения ка чества урбанизированной среды существенно зависит от того, на сколько учтены саморазвитие природных комплексов и их ответная реакция на техногенные воздействия. Почвенно-растительный покров является единым экологическим ядром такого природного комплекса (Природный комплекс…, 2000).

Возникла острая необходимость региональных исследований и объективной оценки степени влияния техногенеза на компоненты биосферы Архангельской промышленной агломерации, в первую оче редь на почвенно-растительный покров. При этом весьма важным яв ляется комплексный биогеохимический подход к изучению всех ви дов загрязнения для последующей разработки научно обоснованных принципов экологического нормирования и системы основных пока зателей экологического состояния городской среды.

1. ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОЧВЕННО-РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА ГОРОДА Сохранение биосферных функций городских экосистем и созда ние экологически благоприятной среды являются важнейшими про блемами современности (Кулагин, 1974;

Николаевский, 2002;

Буха рина и др., 2007;

Неверова, 2010;

Воскресенский, 2011 и др.).

Окружающая природная среда (ОПС) – это комплекс взаимодей ствующих природных компонентов – растительного и животного ми ра, почвенного покрова, гидросферы, атмосферы, геологической сре ды, которые не только выполняют различные функции, но и имеют не одинаковую ресурсную функцию. Почвенный покров является важ нейшим ее компонентом, продуктом и местом локализации взаимо действия «живого» и «неживого». Высокая значимость почв в систе ме ОПС обусловлена разнообразием их функций (Докучаев, 1949;

Вернадский, 1965;

Ковда, 1985;

Добровольский, Никитин, 1986, 1990, 2000;

Тюрюканов, 2001;

Герасимова и др., 2003;

Мотузова, Безуглова, 2007). Поэтому нарушенность почв, являющихся базовым компонен том, самоценным объектом природного разнообразия, универсальным регулятором состояния природной среды, объектом труда и средст вом производства, неизбежно означает нарушенность всей природы в целом.

При строительстве городов изменяются рельеф, погодно климатические условия и характер циркуляции атмосферы, ухудша ется качество воздуха за счет его запыленности и повышенного со держания ядовитых газов. Пылевое загрязнение атмосферы увеличи вает число облачных, пасмурных и туманных дней, а постоянное воз действие соединений азота, серы и других примесей угнетает жиз ненность растений и вызывает серьезные заболевания у людей. На блюдается рост нетрадиционных «загрязнений», имеющих кванто вую и волновую природу. Из-за высоких скоростей транспорта и ра боты различных механизмов и машин повышается общий фон и уро вень шума. В значительной степени усиливается загрязнение терри тории городов мусором. Серьезной экологической проблемой в горо де становится автотранспорт, а именно его выхлопные газы (Безуглая, 1991;

Новиков, 1991;

Владимиров, 1994;

Родзевич, 1996;

Корчагин, Филоненко, 1997;

Москва – Париж…, 1997;

Кузнецов, 1998;

Фролов, 1998;

Амбарцумян, 1999;

Келлер, Кувакин, 1999;

Природный ком плекс…, 2000;

Экология крупного города, 2001;

Пермогорская, 2006;

Наквасина и др., 2006).

Во второй половине двадцатого века, когда последствия воздей ствий человечества на природу приобрели глобальный и необратимый характер, активно развернулось исследование проблем, вызванных ур банизацией. Позже отечественные и зарубежные исследователи обра тили внимание на городские экосистемы, изучение почвенного покро ва и растений в городской среде, указывая на высокую индикационную значимость растений и почв при биогеохимических исследованиях (Ковда, 1971;

Беус и др., 1976;

Перельман, 1979;

Ковач, Опауски, 1982;

Ачкасов и др., 1984;

Вайчис и др., 1984;

Зырин, Паршина, 1984;

Ковалев ский, 1988;

Лаппо, Никитин, 1988;

Шилова и др., 1988;

Борисенко, 1989;

Москаленко, Смирнова, 1989;

Зайковская, 1990;

Лаппо, Вдовец, 1991;

Москаленко, 1991;

Шилова, 1991;

Биогеохимическая индикация…, 1992;

Тютюнник, 1993, 1994;

Никифорова, Лазукова, 1994;

Почвенно экологический мониторинг, 1994;

Экогеохимия…, 1995;

Бакина и др., 1996;

Бахирева и др., 1996;

Федоров, 1996;

Шихова, 1997;

Природный комплекс…, 2000;

Мажайский и др., 2003;

Кулагин, Шагиева, 2005;

Уфимцева, Терехина, 2005;

Gregson et al., 1994;

Mocek et al., 2000).

Городская почва, находясь в тесном взаимодействии с другими природными средами (водой, воздухом, грунтами и биотой), не только изменяет их, но и сама преобразуется под их влиянием. Именно этим и обусловлено разнообразие выполняемых ею функций (рис.1.1). Одна ко все функции почв, связанные с гидросферой, грунтом и биотой в селитебных зонах значительно ослаблены и изменены, а в промыш ленных зонах экологические функции почв практически полностью подавлены (Методические указания…, 2003;

Мониторинг…, 2010).

Рис. 1.1. Роль почвы в городских экосистемах (Герасимова и др., 2003) Почва, благодаря своим биогеохимическим свойствам и огром ной площади активной поверхности тонкодисперсной части, превра щается в «депо» токсичных соединений (минеральные удобрения, пестициды, тяжелые металлы, нефтепродукты и т.д.). Одновременно она становится одним из важнейших биогеохимических барьеров для большинства этих поллютантов на пути их миграции из атмосферы в грунтовые воды и речную сеть (Методические указания…, 1996;

Строганова, 1996, 1997;

Строганова и др., 1997;

Почва…., 1997;

Ананьева, 2003;

Герасимова и др., 2003;

Мотузова, Безуглова, 2007).

Не озелененные и экологически неорганизованные городские территории становятся дополнительным источником поступления в атмосферу твердых веществ, усиливающих эффект запыленности воздуха городов и «вторичного загрязнения» его техногенными пол лютантами.

Геохимические возмущения, наблюдаемые в почве, наиболее достоверно отражают нарушения естественного протекания природ ных процессов в самой экосистеме. Отсюда следует, что качествен ные и количественные понятия устойчивости экосистемы связаны с изменениями почвенного компонента. В целом устойчивость почвы к техногенному загрязнению использована как интегральный показа тель устойчивости всей системы, в том числе и городских экосистем.

Исследования городских почв осуществляются лишь в городах центральной части России (Москва, Санкт-Петербург, Нижний Нов город) и до сих пор не имеют четкой организации и систематизации.

Однако почвоведами накоплено достаточно данных, на основании ко торых можно выявить конкретные отличия свойств городских почв от природных (Обухов, Лепнева, 1989;

Геннадиев и др., 1992;

Строга нова, Агаркова, 1992;

Ларина, Обухов, 1996;

Строганова, 1996, 1997;

Строганова и др., 1997;

Почва…, 1997;

Герасимова и др., 2003;

Про кофьева, Строганова,2004;

Азовцева, 2004;

Burghardt, 1994;

McBride, 1994;

Jim, 1998;

Schleu et al., 1998;

Meuser, Blum, 2001 и др.).

В настоящее время разработаны систематика городских почв и положения об их функциях в городских экосистемах. Активно ведут ся исследования особенностей городских растительных комплексов (Игнатьева, 1993;

Фролов, 1998;

Антипина, 2003), проблем городско го, ландшафтного дизайна (Craul, 1999) и по другим вопросам состоя ния среды городов.

К числу критериев, по которым оценивается экологическое со стояние городских почв, следует отнести переуплотнение, уровень рН, загрязнение тяжелыми металлами, углеводородами и другими токсичны ми веществам.. Биофильные элементы (N, P, K, S, Na и др.) тоже могут оказывать влияние на состояние компонентов биосферы, так как способ ность почв аккумулировать их лежит в основе механизмов саморегуляции и поддержания устойчивого функционирования биосферы (Пономарева, 1970;

Маркерт, Второва, 1995;

Черников и др., 2001;

Гордеева, 2006;

Мо тузова, 2009;

Soils…, 1991).

Возрастающее антропогенное влияние на почвенный покров го родских территорий предопределило появление работ, в которых за ложены основы изучения состояния городских почв в зависимости от качества и количества загрязнителей, анализа изменений почв как компонента природного комплекса (Ревич и др., 1982;

Сает, Смирно ва, 1983;

Фортескью, 1985;

Волкова, Давыдова, 1987;

Глазовская, 1988;

Давыдова, Волкова, 1988;

Сает, Ревич, 1988;

Ильин, 1988, Ба канина, 1990;

Лепнева, Обухов, 1990;

Москаленко, Смирнова, 1990;

Биогеохимическая индикация.., 1992;

Касимов и др., 1995;

Ильин и др., 1997;

Почва…, 1997;

Перельман, Касимов, 1999;

Grodzinska et al., 1993;

Smith et al., 1995;

Kelly et al., 1996;

Kabala, Singh, 2001;

Kathryn M Catlett and etc., 2002 и др.).

При изучении городских территорий все большее внимание уде ляется особенностям городских ландшафтов, поскольку ландшафтно экологический подход в настоящее время признан основным в реше нии проблем взаимодействия человека и природы (Громцев, 2000;

Биоресурсный потенциал…, 2005;

Сорокина и др., 2010;

Струк и др., 2010;

Шевченко, 2010;

Beavington, 1973;

Forman, Gordon, 1986;

Сhanging Landscapes…., 1989;

Bullok, Gregory, 1991;

Farina, 1996).

Подобные ландшафтные исследования проводятся в ряде городов России, и прежде всего в Нижнем Новгороде, Санкт-Петербурге, Нижнем Тагиле, Калининграде и др. (Природный комплекс …, 2000;

Хрусталева, 2001, 2002;

Заиканов, 2001;

Раковская, Скупкин, 2001;

Фалалеева, 2001;

Филимонов, 2001;

Биоресурсный потенциал…, 2005;

Уфимцева, Терехина, 2005;

Побережная, 2006;

Красовская, Галкин, 2007;

Станченко, 2009), а также за рубежом (Blume 1984;

Reaves, Ber row, 1984;

Kneib et al., 1990;

Burghardt, 1994).

Особенность загрязнения почв в городе состоит в том, что на относительно небольшой площади сосредоточено значительное коли чество источников загрязнения, при этом есть признаки того, что по верхностный слой почвенного покрова подвергается как локальному, так и региональному переносу загрязнений (Герасимова и др., 2003;

Уфимцева, Терехина, 2005).

Растения, как и почвы, являются неотъемлемой частью город ских ландшафтов и важнейшим звеном биологического круговорота веществ (Прохорова, Матвеев, 1996). Изучение техногенного воздей ствия на растения традиционно осуществляется с применением хими ческих методов, позволяющих оценить накопление токсичных пол лютантов в тканях. Этот подход до настоящего времени доминирует в промышленной экологии и является единственным официально при нятым (Жиров и др., 2007). Выделяют 3 способа изучения раститель ных образцов: химический анализ неотмытого и отмытого листового материала, а также смывов с его поверхности, и чаще всего содержа ние ТМ определяется в неотмытых листьях растений (Новикова, 2005), что характеризует суммарную картину аккумуляции, тогда как анализ отмытых листьев растений оценивает содержание ТМ, прочно фиксируемых в листовой пластинке.

Для нормальной жизнедеятельности растений необходимы лишь определнные группы химических элементов (С, Н, О, N, P, S, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn, Mo, B, Na, Si, Co и некоторые другие), функции которых незаменимы (Прохорова, Матвеев, 1996). В соответствии с потребностью растений все элементы почвенного питания делятся на 2 группы (табл. 1.1).

Таблица 1.1. Жизненно необходимые элементы питания для высших растений (Ронен, 2007) Макроэлементы Микроэлементы Основные Второстепенные Жизненно необходимые Полезные N, P, K Ca, Mg, S Fe, Mn, B, Zn, Cu, Mo, Cl, Ni Na, Si, Co, Se Одним из наиболее характерных и экологически значимых про цессов антропогенного преобразования городских ландшафтов явля ется изменение их макро- и микроэлементного состава (Климентьев и др., 2006;

Iskandar, Kirkham, 2000). При изучении экологического со стояния урбоэкосистем для решения задач мониторинга биофильные элементы практически не исследовались, предпочтение отдавалось изу чению микроэлементов, в частности тяжелых металлов (ТМ) и редко земельных элементов (Скарлыгина-Уфимцева, 1991;

Маркерт, Второва, 1995;

Природный комплекс…, 2000;

Уфимцева, Терехина, 2005).

В контексте приведенного обзора важным становиться ком плексное нормирование почвенно-растительного покрова городской экосистемы с учетом не только показателей загрязнения, но и показа телей, обеспечивающих ее функционирование.

2. ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕ В ГОРОДАХ В настоящее время, когда человечество превратилось в мощную геологическую силу, трансформирующую окружающую природную среду (ОПС) и преобразующую ландшафты (Вернадский, 1926), не обходим разумный компромисс между охраной природы и человече ской деятельностью. Создание системы экологического нормирова ния состояния ОПС – один из главных путей в поиске этого компро мисса.

Общие положения системы экологического нормирования в Российской Федерации отражены в Федеральном законе РФ от 10.01.2002, № 7 «Об охране окружающей среды» (глава V. Нормиро вание в области охраны окружающей среды. Статья 19. Основы нор мирования в области охраны окружающей среды). Существующие нормативно-методические документы в области экологического нор мирования ОПС (Критерии оценки.., 1992;

Временная методика…, 1999 и др.) основываются на представлениях об устойчивости экоси стем к внешнему воздействию (Воробейчик и др., 1994;

Яковлев, 1997;

Оценка экологического…, 1999, 2000;

Оценка и экологиче ский…, 2001).

По мнению О.А Макарова (2002) одним из основных объектов экологического нормирования является состояние ОПС в целом, а со стояние отдельных компонентов ОПС подлежит экологическому нормированию, поскольку они определяют общий облик природы.

Особое значение при этом приобретает состояние почвенного покро ва, представляющего собой длительно действующий вторичный ис точник экологической опасности. В качестве критериев экологическо го состояния ОПС выступают: уровень обеспеченности нормального функционирования экосистем, природного окружения человека и со хранности физико-географической основы природно территориальных комплексов (ПТК). Поэтому под экологическим нормированием состояния ОПС следует понимать установление до пустимых пределов изменения параметров этого состояния, при кото рых реализуется устойчивое функционирование экологических эко систем.

Урбанизация привела к изменению всех компонентов природной среды и формированию искусственных экосистем природно антропогенных территориальных комплексов (ПАТК), для которых характерно нарушение естественных связей между различными их компонентами, замена естественного режима функционирования на искусственно обусловленный режим. Воздействие человека на приро ду, особенно влияние антропогенного фактора на возобновляемые ре сурсы – почву и растительность, становится направляющей силой дальнейшей эволюции экосистем.

В современных условиях преобладающим фактором почвообра зования в городах становится антропогенное воздействие. Основной формой существования городских почв являются постоянные нару шения, перемешивания, срезания, омоложение почвенного профиля и привнесение в него инородного материала. Все это осложняется про цессами химического и физического загрязнения. В результате фор мируются специфические типы почв или почвоподобных тел, основ ными функциями которых являются продуктивность, пригодность для произрастания зеленых насаждений, способность сорбировать в толще загрязняющие вещества, и удерживать их от проникновения в почвенно-грунтовые воды.

Различные типы почв, отличающиеся гранулометрическим со ставом, содержанием органического вещества и кислотностью, обла дают разной устойчивостью к антропогенной нагрузке. В отличие от однородных компонентов природы (атмосферного воздуха, водной среды), характеризующихся примерно одинаковым уровнем допусти мого загрязнения в разных природных зонах, уровни допустимого за грязнения для почв разных природных зон могут отличаться по тем же показателям в десятки раз (Яковлев, Гучок, 2007).

Однако при производстве работ по благоустройству и озелене нию городских территорий почвам зачастую не уделяется должного внимания. Ведение современного городского хозяйства ориентирова но на приоритет растительности, и фактически полностью игнорирует проблемы состояния почв. Современные методики оценки качества почвенного покрова и требования, предъявляемые к городским поч вам, согласно действующим нормам и правилам, являясь преимуще ственно санитарно-гигиеническими, не характеризуют состояние поч венного покрова в той мере, какая необходима для ландшафтного проектирования городских территорий (Федоров, 2005;

Опекунов, 2006;

Евдокимова, 2011). В тоже время, умело управляя городской экосистемой, можно улучшить рекреационные и защитные свойства насаждений, сохранить устойчивость и потенциальную продуктив ность почвенно-растительных ресурсов, но для этого в первую оче редь необходима эколого-аналитическая оценка состояния почвенно растительного комплекса.

Эколого-аналитическая оценка состояния окружающей среды – это главная задача экологического мониторинга. «Ценой» при этом являются нормативы качества окружающей среды. Цель экологиче ского нормирования – сохранение экосистемы, ее структуры и функ ционирования (Мотузова, Безуглова, 2007;

Мониторинг…, 2010).

Большинство ученых, работающих в области оценки воздейст вия на природную среду антропогенных факторов, сходятся во мне нии, что зависимость «состояние – воздействие» носит нелинейный характер и описывается так называемой «теорией катастроф». Катаст рофами принято считать скачкообразные изменения, возникающие в виде внезапного ответа системы на плавное изменение внешних усло вий (Виноградов и др., 1993). Во всех рассматриваемых случаях об щей закономерностью наступления катастрофы (необратимых изме нений) является утрата более 30% биоорганического потенциала почв (Экологические функции…, 2004;

Anderson, 1982).

В основу всех природоохранных мероприятий, в том числе и в городских экосистемах, положен принцип нормирования качества ОПС, который заключается в создании системы показателей, оцени вающих экологическое состояние вещественного состава и структур ной организации городских почв, и системы показателей допустимого воздействия на почвы. Разработка подобной системы должна основы ваться на установлении диапазона значений, соответствующих опти мальному экологическому состоянию почвы (допустимому экологи ческому качеству почв) и на предложении адекватного диапазона зна чений, соответствующих оптимальному антропогенному воздействию на почву (допустимому антропогенному воздействию на почву).

В качестве основного критерия по определению нижнего преде ла качества почв и воздействия на них может служить способность почвы сохранять устойчивость при антропогенной нагрузке, т.е. спо собность восстановления (воспроизводства) своих основных природ но-ресурсных свойств (ФЗ № 7, ст. 3, 2002). По способности к вос производству (обратимости) определяют предельно допустимую нор му нарушения качества почв. Эта норма служит единым допустимым пределом, обуславливающим устойчивость почв к техногенно антропогенной нагрузке при всех видах хозяйственного использова ния.

Показатели качества природной среды делятся на физические, химические и биологические (ФЗ № 7, ст. 1, 2002). Исходя из этого, для оценки качества и состояния почв, как одного из компонентов природной среды, используются показатели, отражающие их морфо логические, физические, физико-химические, химические и биологи ческие свойства.

Среди контролируемых показателей состояния почв, используе мых в экологическом почвенно-химическом мониторинге, различают ся две группы (Глазовская, 1981;

Садовникова, Зырин, 1985;

Мотузо ва, Безуглова, 2007;

Мотузова, 2009):

биохимические (прямые, специфические) показатели общего содержания поллютантов, с прямым токсическим действием которых связано отрицательное слияние загрязняющих веществ на живые ор ганизмы;

педохимические (косвенные, неспецифические) показатели химических свойств почв, изменение которых вызвано поступлени ем загрязняющих веществ (показатели гумусного состояния почв, кислотно-основных и окислительно-восстановительных, ионообмен ных и сорбционных свойств).

Обязательному контролю подлежат и показатели подвижности загрязняющих веществ, так как именно они характеризуют способ ность их переходить в сопредельные среды.

Проблема количественной оценки и нормирования экологиче ского состояния городских почв с целью его управления человеком относится к одной из наиболее сложных и важных проблем урбоэко логии. Состояние городских почв напрямую определяет не только продуктивность и устойчивость зеленых насаждений, но и экологиче скую обстановку в городе в целом. Именно почвы осуществляют жизненно важные функции по ремедиации окружающей среды – де струкцию органических отходов, очищение атмосферы и поверхност ных вод, формирование микроклимата, закрепление земной поверх ности и геостабилизацию, депонирование зачатков жизни и генной информации, биофильных элементов и макроэргических химических соединений (Почва…, 1997;

Смагин и др., 2008;

Почвы в биосфере…, 2012;

Soils…,2006).

Оценить экологическое состояние почв, произвести их инвента ризацию и организовать мониторинг динамических свойств и харак теристик значительно сложнее, чем в случае других компонентов ок ружающей среды – воды и воздуха. Это обусловлено тем, что почвы намного более сложно организованные объекты. В них сочетаются компоненты трех фаз – твердой, жидкой и газовой, то есть присутст вуют означенные выше однородные среды, а также живые организмы, с деятельностью которых во многом связано функционирование, жизнь этих сложных биокосных систем.

Объективная оценка экологического состояния городских почв в большинстве развитых стран осуществляется на базе дифференциро ванной системы нормативов в виде критических концентраций ве ществ с учетом как способности почв различного генезиса и дисперс ности удерживать химические элементы и соединения, так и принад лежности почв к тем или иным компонентам урбоэкосистемы. Тем самым минимизируется экологический риск неблагоприятного воз действия загрязненных почвенных объектов на компоненты окру жающей среды и, главное – на здоровье населения.

Нормативно-правовой основой на пути становления аналогич ной системы критериев качества почв в России стало утверждение на федеральном уровне гигиенически нормативов в виде ПДК и ОДК за грязняющих веществ в почвах (ГН 2.1.7.2041-06 и ГН 2.1.7.2511-09).

Нормативы дифференцируются в зависимости от дисперсности (гра нулометрического состава) и реакции среды, причем ОДК для наибо лее буферных тонкодисперсных почв с нейтральной и щелочной ре акцией могут в 3-5 раз превышать ПДК, что создает достаточно ши рокие законодательное поле при формировании дифференцированной системы критериев качества почв в различных функциональных зонах города. Нормативы действуют на всей территории Российской Феде рации и устанавливают допустимые концентрации химических ве ществ в почве разного характера землепользования (Смагин и др., 2008). Однако наряду с разработанными и утвержденными норматив ными документами федерального уровня (их действие распространя ется на всю Россию) необходима разработка и утверждение регио нальных нормативов и стандартов, которые учитывали бы специфи ческие условия. Их показатели должны определяться для каждой кон кретной местности с учетом вида, направленности и уровня техноген ного воздействия, природно-климатических условий, экологической емкости среды, устойчивости экосистем и их способности переносить техногенные нагрузки, а также учета существующих фоновых кон центраций различных загрязняющих веществ и возможности адапта ции экосистем к загрязнению (Капелькина, 2006, 2010;

Смагин и др., 2008).

Развитие системы экологического нормирования почв в значи тельной степени сдерживается по причине отсутствия общепринятой концепции нормирования в области охраны окружающей среды в це лом, несмотря на существующий опыт в этой области (Вадюнина, Корчагина, 1973;

Ильин, Степанова, 1979;

Глазовская, 1981;

Минеев, 1990;

Виноградов и др., 1993;

Рыдкин, 1993;

Воробейчик и др., 1994;

Бондарев, 1994;

Пфайффер, 1994;

Судницын, 1995;

Матвеев, Прохо ров, 1997;

Смагин и др., 1999, 2006, 2008;

Сизов, 2000, 2006;

Трофи мов и др., 2000;

Макаров и др., 2001;

Зайдельман, 2001;

Строганова и др., 2001, 2003;

Смагин, 2003, 2007;

Пиковский и др., 2003;

Методи ческие указания…, 2003;

Макаров, 2003;

Орлов и др., 2002, 2005;

Яковлев, Макаров, 2006;

Фрид, 2008, 2011;

Яковлев, Евдокимова, 2011;

Почвы в биосфере…, 2012;

Maas, Hoffman, 1977;

Letey, 1985;

Harte et al., 1991).

Представленное в Федеральном законе «Об охране окружающей среды» (2002) в самом общем виде определение экологического нор мирования не получило своего развития в соответствующих государ ственных нормативных документах. Таким образом, на официальном уровне не в полной мере определена связь между такими понятиями как «допустимое экологическое состояние почв» и «допустимое ан тропогенное воздействие на почву». Нормирование состояния экоси стем, испытывающих антропогенное воздействие, осложняется еще и тем обстоятельством, что сама оценка состояния остается сложной научной проблемой (Евдокимова, 2011).

Загрязнение окружающей природной среды промышленных го родов нефтепродуктами, тяжелыми металлами и другими токсиканта ми, происходящие практически во всех регионах России, вызвали не обходимость приступить к разработке нормативной и методической документации по оценке допустимого состояния почв и уровня допус тимого воздействия на них с учетом различной устойчивости почв и их зональных особенностей (Строганова и др., 1997;

Смагин и др.

2006, 2008).

В связи с повсеместным загрязнением городских почв тяжелы ми металлами (ТМ) в настоящее время возникла необходимость нор мирования их содержания (Строганова, Агаркова, 1992;

Строганова и др., 1997;

Яковлев, 2000;

Шунелько, Федорова, 2006;

Опекунов, 2006;

Байбеков и др., 2007).

Несмотря на то, что вопросы экологического нормирования об суждаются учеными не одно десятилетие, в целом они еще только по ставлены и пока далеки от решения (Черных, Ладонин, 1995;

Соко лов, Черников, 1999). Очень сложен вопрос нормирования содержа ния ТМ в почве, который должен решаться на основе учета ее свойств (Кабата-Пендиас, Пендиас, 1989;

Протасова, Беляев, 2000).

Подходы к оценке качества почвы разнятся. При санитарно гигиеническом нормировании для оценки степени загрязнения почв тяжелыми металлами обычно используют предельно допустимые ПДК (ГН 2.1.7.2041-06, 2006) и ориентировочно допустимые концен трации ОДК (ГН 2.1.7. 2511-09, 2009) как валового содержания ТМ, так и содержания их подвижных форм в почве, и за «нормальную»

принимается среда, обеспечивающая требуемое качество жизни чело века. В то время как при экосистемном (биогеохимическом) нормиро вании допустимое качество почв определяется не только санитарно гигиенической безопасностью почв для здоровья и жизни человека, но и безопасностью почв для компонентов природной среды, пригод ностью их как природного ресурса для хозяйственного использования в условиях города. Согласно биогеохимическому нормированию «нормальной» считается такая экосистема, в которой во всех ее звеньях отсутствуют значимые антропогенные нарушения (Мотузова, Безуглова, 2007;

Управление…, 2010).

Санитарно-гигиеническое нормирование. Санитарно гигиеническим критерием качества окружающей среды служат пре дельно-допустимые (ориентировочно-допустимые) концентрации (ПДК, ОДК) химических веществ в объектах окружающей среды.

На сегодня в России для почв утверждены наиболее жесткие по сравнению с зарубежными странами ПДК, которые практически не возможно выдержать в условиях крупных промышленных городов (табл. 2.1). Большинство предпринимаемых попыток нормирования загрязнения почв ТМ сводились к тому, чтобы определить ПДК ме талла в почве. Так при оценке уровня загрязнения почвы превышение ПДК рассматривается в качестве показателя их химической деграда ции. При этом кратность превышения ПДК является основанием для присвоения конкретной почве балла деградации по 5-бальной шкале (табл. 2.2) в соответствии со степенью токсичности ТМ.

Таблица 2.1. Нормы содержания загрязняющих веществ в почвах России и зару бежных стран, мг/кг (Промежуточный технический отчет…, 2008) Элемент Стандарты загрязняющих веществ, мг/кг Германия Нидерланды США Финляндия Россия As 25-140 29-50 30-300 50-100 2- Pb 200-2000 85-600 300-6000 200-750 32- Cd 10-60 0,8-20 30-800 10-20 0,5-2, Cr 200-1000 100-800 1000-10000 200-300 Ni 70-900 35-500 300-7000 100-150 20- Hg 10-80 0,3-10,0 20-600 2-5 2, Zn - 140-3000 2500-10000 250-400 55- Cu - 36-500 - 150-200 33- Co - 20-300 - 100-250 Таблица 2.2. Критерии оценки степени химической деградации почвы по степе ни загрязнения ее ТМ (Снакин, 2000) Группы токсичности Степень деградации 0 1 2 3 Кратность превышения ПДК I группа 1,0 1,0-2,0 2,1-3,0 3,1-5,0 5, II группа 1,0 1,0-3,0 3,0-5,0 5,1-10,0 20, III группа 1,0 1,0-5,0 5,1-20,0 21,0-100,0 100, Несмотря на то, что система нормирования содержания ТМ в почве имеет большое значение, многие исследователи сходятся во мнении, что применение ПДК для характеристики экологического со стояния почвы имеет ряд существенных недостатков:

отсутствие единого подхода к разработке ПДК ТМ в почве;

значения ПДК не учитываю буферных свойств реальных экоси стем;

экстраполяция нормативов ПДК, полученных в лабораторных условиях, на реальные природные объекты неправомерна;

использование ПДК проблематично в случае повсеместно рас пространенного полиметаллического загрязнения почвы из-за возни кающего между металлами синергизма и антагонизма (Гончарук, Си доренко, 1986;

Абакумов, Сущеня, 1991;

Ильин, 1991, 1992, 1995, 2002;

Строганова, Агаркова, 1992;

Закруткин и др., 1995;

Хаустов, Ре дина, 1999;

Черных и др., 1999;

Яковлев, 2000;

Мусихина, 2001;

Лу кин и др., 2002;

Черных, Сидоренко, 2003;

Яшин и др., 2003;

Черни ков, Соколов, 2004;

Мотузова, Безуглова, 2007;

Дьяченко и др., 2008;

Спиридонова, 2009;

Лисовикая, Терехова, 2010;

Алтухова, 2010;

Поч вы в биосфере…,2012 и др.).

Анализ ОДК в почве ряда ТМ и As (ГН 2.1.7.2511-09) свидетель ствует о наличии нескольких допустимых величин для одного и того же токсиканта в зависимости от свойств почв (гранулометрического состава, рН, ОВС и др.). Для веществ I класса опасности (As, Cd, Pb, Zn) величины ОДК могут различаться в 2-5 раз, для поллютантов II класса опасности – в 4 раза, что свидетельствует о больших разночте ниях в их оценке, в подходе к определению фоновых значений и до пустимых концентраций (Спиридонова, 2009).

Биогеохимическое нормирование. В основе биогеохимического нормирования лежит медико-географический подход, основанный на регулярных натурных наблюдениях в регионах за состоянием живых организмов, результаты которых позволяют установить связь их с со держанием химических элементов в природных средах (Авцын, 1972;

Куролап, 2000;

Мотузова, Безуглова, 2007). Теоретическая основа этого подхода совершенно иная, чем при санитарно-гигиеническом нормировании. Она адаптирована к природным специфическим усло виям, с которыми связаны аккумуляция и миграция любых химиче ских веществ (Казначеев, 1980;

Башкин, 1997;

Башкин и др., 2004).

На основе этой концепции разработаны методы биогеохимиче ского экологического нормирования и выделены биогеохимические провинции. Определены те концентрации химических элементов в природных средах (вода, почва, растения), выше или ниже которых нарушаются обменные процессы в живых организмах (De Vries, Bakker, 1998;

Posch et al., 1999;

Bashkin, Gregог, 1999), опираясь на которые В.В. Ковальским (1974) установлены пороговые концентра ции ряда ТМ в почвах (табл. 2.3).

Таблица 2.3. Пороговые концентрации некоторых химических элементов в поч вах, мг/кг (Алтухова, 2010) Химический эле- Нормальное со- Нижняя граница Верхняя граница мент держание пороговой кон- пороговой кон центрации центрации Co 7-30 2-7 Cu 15-60 6-15 Mn 400-3000 400 Zn 30-70 30 Mo 1,5-4,0 1,5 4, н/д Sr 600 600- Статистическое нормирование. Статистический прием опреде ления уровней допустимых концентраций химических веществ в поч вах состоит в определении усредненных уровней содержания химиче ских элементов в природных средах (Алтухова, 2010). Методическая задача такого нормирования – определить фоновые уровни содержа ния химических элементов в почвах и учесть их природное варьиро вание.

На такой основе построены некоторые зарубежные системы ПДК для почв (табл. 2.4).

Однако фоновые содержания микроэлементов в почвах, даже в пределах одного региона, могут различаться в несколько раз (табл.

2.5-2.7).

Таблица 2.4. ПДК химических элементов в почвах, мг/кг, по данным исследова телей разных стран (Мотузова, Безуглова, 2007) Химический эле- Linzon, 1978 Kabata-Pendias, Kloke, мент Cd 8 5 Co 25 40 Cr 75 100 Cu 100 100 Hg 0,3 5 Mo 2 10 Ni 100 100 Pb 200 100 V 60 100 Zn 400 300 Таблица 2.5. Фоновые содержания химических элементов в дерново подзолистых почвах, мг/кг (Промежуточный технический отчет…, 2008) Элемент Класс опас- Фоновые содержания элементов в дерново ности подзолистых почвах Для средней поло- Московский ре- Санкт сы России* гион Петербург* Zn 1 8/45 50 43/ As 1 1,5/2,2 6,6 2, Cd 1 0,05/0,12 0,3 0, Pb 1 6/15 26 17/ Hg 1 0,05/0,10 0,15 0, Cu 2 8/15 27 18/ Co 2 3/10 7,2 4,6/5, Ni 2 6/20 20 19/ Cr 2 - 46 13/ Mn 3 - 600/1260 119/ V 3 - 83 16, Примечание * Фоновые концентрации элементов приведены в числителе для песчаных и супесчаных почв, в знаменателе – для глинистых и суглинистых почв.

Таблица. 2.6. Фоновые валовые содержания тяжелых металлов и мышьяка в поч вах, мг/кг (ориентировочные значения для средней полосы России) (СП 11-102 97) Почвы Zn Cd Pb Hg Cu Co Ni As Дерново-подзолистые песчаные и супес- 28 0,05 6 0,05 8 3 6 1, чаные Дерново-подзолистые суглинистые и 45 0,12 15 0,10 15 10 30 2, глинистые Серые лесные 60 0,20 16 0,15 18 12 35 2, Черноземы 68 0,24 20 0,20 25 25 45 5, Каштановые 54 0,16 16 0,15 20 12 35 5, Сероземы 58 0,25 18 0,12 18 12 40 4, Таблица 2.7. Региональный фон содержания микроэлементов в почвах Северо Запада РФ (Экология почвы….., 2012) Элемент Среднее содержание элемента в почве, мг/кг Cu Zn Ni Co Pb Mn Mo 1, Sr Ba Н.В. Прохорова и Н.М. Матвеев (1996) отмечают два подхода к определению фоновых уровней содержания техногенных поллютан тов в почвах ландшафтов: 1) подсчет средних содержаний химиче ских элементов в отдельных компонентах природной среды (метод кларков);

2) исследование конкретного распределения химических элементов в почвах и других элементах ландшафта. При этом выяв ляются не столько уровни содержания этих токсикантов, сколько ти пы распределения их в зависимости от условий аккумуляции и ми грации в ландшафтах.

Показатели суммарного накопления в почве контролируемых элементов (рис. 2.1) характеризует запас в почвах образованных ими соединений в основном техногенного происхождения (Мотузова, Без углова, 2007).

Из этой группы нормативов качества почв широко используется показатель суммарного загрязнения Zc, рассчитываемый по формуле:

N Kc (n 1), где Кс – коэффициент концентрации вещества;

n – Zc i число анализируемых элементов-загрязнителей с Кс 1,0. Кс рассчи С тывается по формуле: Кс =, где С – содержание ТМ в исследуемой С почве, Со – содержание ТМ в фоновой почве, широко используемый в оценке загрязнения почв ТМ (Методические рекомендации…, 1982;

Ильин, 1992;

МУ 2.1.7.730-99, 1999;

Природный комплекс…, 2000;

Фомин, Фомин, 2001;

Яшин и др., 2000, 2003;

Сердюк, 2004;

Титова и др., 2004;

Дьяченко и др., 2008;

Бычинский, Вашукевич, 2008;

Во дяницкий, 2008;

Нейтрализация…, 2008;

Grzebisz et al., 2002).

Показатель Саета (Сает, 1990) Степень кон Суммарный пока затель загрязнения центрации (Водяницкий, (Хуа Ло, 1991) В основе по 2008) казателей от ношение С/C Показатель сум- Индекс загрязне марного загрязне- ния почвы (Во ния ронцов, 2004) (Белых, 2006) Рис. 2.1. Показатели нормирования тяжелых металлов в почвах (Спиридонова, 2009) Однако при использовании этого показателя существуют разно чтения, вызванные следующими причинами:

определение всех элементов, включая обедненные по сравнению с фоном (Кс 1,0) (Дубынина, Напрасникова, 2006), что противоречит смыслу понятия загрязнения, считают С.Г. Выборнов с соавторами (2004);

учет только накапливающихся элементов с использованием гра ничных значений Кс, крит. 1,5 (Кашулина и др., 2007) или Кс, крит. 2, (Большаков и др., 1993);

безразмерность получаемой величины;

математически не обоснованное вычитаемое (n-1) (Спиридоно ва, 2009).

Тем не менее, суммарный показатель загрязнения (Zc) более ин формативно оценивает уровень загрязнения почвы, нежели ПДК, по скольку, отчасти, учитывает совместное воздействие на нее ТМ (Ал тухова, 2010).

Наряду с ними используется ряд акропетальных коэффициентов, характеризующих избирательное накопление химических элементов в различных компонентах ландшафтов: элювиально-аккумулятивный коэффициент (Кэ-а), коэффициент защитных свойств (Кз), степень подвижности элемента (Кп) и др. (табл. 2.8) Таблица 2.8. Экологические показатели уровня загрязнения почв, мг/кг (Матвеев, Прохоров, 1997;

Байбеков и др., 2007)* Песчаные и супесча- Суглинистые и глини- Суглинистые и гли Элемент ные стые при рН5,5 нистые при рН5, ЭНС ПДС ЭКС ЭНС ПДС ЭКС ЭНС ПДС ЭКС Zn 8,0 55 510 32 110 2040 40 220 Cd 0,04 0,5 3 0,06 1 4 0,07 2 Pb 5,0 32 320 13 65 830 13 130 Cu 1,5 33 95 13 66 830 18 132 Ni 1,5 20 95 20 40 1280 25 80 Cr 1,5 6 95 18 72 1150 25 100 As 0,5 2 30 1,5 6 95 1,7 10 Co 1,0 4 65 10 40 640 13 72 Примечание * ЭНС – экологическая норма содержания;

ПДС – предельно до пустимое содержание, равное 4-х кратному значению ЭНС;

ЭКС – экологически критическое содержание, равное 64-х кратному значению ЭНС.

При оценке экологического состояния почв и нормировании со держания в них микроэлементов рекомендуется использовать в каче стве дополнительного критерия подвижность металлов (Соловьев, 1989;

Минкина и др., 2009;

Минкина, 2011;

Дабахов, 2012), Учет рас пределения подвижных форм в почве крайне необходим. Они состав ляют запас химических элементов, способных переходить из твердых фаз в почвенные растворы и поглощаться живыми организмами, то есть являются наиболее активными компонентами питания и загряз нения. В настоящее время нормативы содержания некоторых химиче ских элементов (Pb, Cu, Zn, Cd, Co, Ni, Cr, Mn) разработаны как для кислотных почвенных вытяжек, так и для ацетатно-аммонийной вы тяжки с рН = 4,8, которая наиболее полно имитирует процессы в сис теме «почва – корни растений» (Чулджиян, 1988;

Александрова и др., 2001;

Дьяченко и др., 2008) (табл. 2.9-2.10).

Таблица 2.9. Предельно допустимое содержание подвижной формы тяжелых ме таллов в почве, мг/кг, экстрагент – 1N HCl (Чулджиян и др., 1988) Элемент Содержание Элемент Содержание Элемент Содержание Hg 0,1 Sb 15 Pb Cd 1,0 As 15 Zn Co 12 Ni 36 V Cr 15 Cu 50 Mn Таблица 2.10. Уровни обеспеченности почв подвижными формами тяжлых ме таллов, мг/кг, экстрагент ацетатно-аммонийный буфер с рН = 4,8 (Александрова и др., 2001) Уровень обеспеченности Cu Zn Co Mn Cd Pb Очень низкий 0,2 0,3 0,2 1,0 - Низкий 0,3 0,3-1,0 0,3-1,0 2,0-10,0 - Средний 2,0 2,0-3,0 1,5-3,0 20,0-50,0 - Высокий 4,0 4,0-5,0 4,0-5,0 60,0-100,0 - ПДК 5,0 23,0 5,0 140,0 0,2 6, Экосистемное нормирование. Современная концепция экологи ческого нормирования опирается на экосистемный подход, основан ный на том, что нормальное состояние экосистемы может быть толь ко при сохранении ее целостности, при обеспечении сохранности биогеохимических циклов всех химических элементов в экосистеме.

Цель экосистемного нормирования – сохранить природу в таком со стоянии, когда все живые организмы имеют равное право на сущест вование. Его основой может служить концепция экологической толе рантности, устанавливающая допустимые уровни воздействий для биотической части реальных систем (Алтухова, 2010). Поэтому наря ду с нормирование содержания химических элементов в почвах, нуж но такое нормирование и для растений.

Нормирование содержания химических элементов в раститель ном покрове также испытывает ряд трудностей, так как за норму при няты такие пределы концентраций микроэлементов, которые способ ствуют нормальной регуляции всех функций растений (табл. 2.11).

Таблица 2.11. Основные нормативы содержания ТМ в воздушно-сухой фитомас се растений, мг/кг (Яшин и др., 2003) Элемент Критическая Фитотоксическая ПДК в расти- ПДК в расти концентрация концентрация тельных кор- тельных про мах дуктах Pb 10,0-20,0 60,0 5,0 0,2-0, Cu 15,0-20,0 20,0 30,0 5,0-10, Cd 5,0-10,0 100,0 0,3 0,02-0, Ni 20,0-30,0 80,0 3,0 0, Однако эти пределы, приводимые разными авторами, сильно разнятся. Например, нормальное содержание Zn в растениях варьиру ет от 15,0 до 150,0 мг/кг сухого вещества, Cu – от 5,0 до 30,0 мг/кг (Кулагин, Шагиева, 2005). Различаются и значения ПДК. Например, ПДК Zn установлена в пределах 150,0-300,0 мг/кг, Pb – 0,2-20 мг/кг, Cd – 0,02-0,3 мг/кг, Ni – 0,5-3,0 мг/кг (Прохорова, Матвеев, 1996;

Прохорова и др., 1998;

Sauerbeck, 1985;

Zhou et al., 2003).

Помимо санитарно-гигиенических показателей, для оценки сте пени загрязнения растений, как и для почв, применяется ряд коэффи циентов, таких как: коэффициент концентрации (Kc), коэффициент задержки (КЗ), коэффициенты биологического накопления (КБП, КБН) и биогеохимической подвижности (КБГХП) и др. (Перельман, 1979;

Мажайский и др., 2003;

Уфимцева. Терехова, 2005;

Кулагин, Шагиева, 2005). С помощью системы биогеохимических показателей можно оценивать не только избирательное накопление поллютантов в различных компонентах ландшафтов, но определять и прогнозировать поведение химических элементов, включая их накопление, миграцию и трансформацию в экосистемах.

Таким образом, при нормировании качества окружающей среды возникают значительные методические трудности, особенно при оценке содержания соединений, имеющих как естественное, так и техногенное происхождение. Следовательно, необходимы обобщение существующего опыта в области оценки качества городских почв и разработка экологически обоснованной методики нормирования, включающей необходимый и достаточный набор показателей, наибо лее полно характеризующих состояние почвенного покрова в городе, с учетом региональных особенностей, и перечень мероприятий, на правленных на повышение качества почв.

3. ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОЧВЕННО-РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА АРХАНГЕЛЬСКА Оценка уровня обеспеченности почвенно-растительного покрова Архангельска биофильными элементами и химического загрязнения его токсичными поллютантами как индикатора воздействия на здоро вье населения проводилась с двух позиций:

1. санитарно-гигиеническая оценка содержания в почвенно растительном покрове биофильных элементов и техногенных поллю тантов путем сравнения фактически определнной концентрации эле мента с предельно-допустимой его концентрацией. Изучаемые объек ты при этой оценке подразделяются на 2 категории: соответствующие и не соответствующие требованиям (Бычинский, Вашукевич, 2008);

2. оценка биогеохимических изменений, произошедших при ан тропогенном воздействии, с использованием системы коэффициен тов:

коэффициент концентрации, используемый для характеристики и выявления локальных техногенных аномалий, связанных с газопы левыми выбросами отдельных промышленных предприятий, их нако С плением в урбанизированных территориях, и т.д.: Кс =, где С – С фактическая концентрация определяемого компонента в почве или растении, С0 – региональное фоновое содержание этого компонента, мг/кг.

В качестве «фоновых» значений содержания химических элемен тов в почвенном покрове использовались как данные Станции агро химической службы «Архангельская», так и собственные результаты, полученные при анализе условно чистой природной дерновой мало мощной легкосуглинистой почвы, сформировавшейся на суходольном лугу в районе д. Бабонегово (Приморский район), расположенной в км от г. Архангельска. Такой выбор был обусловлен тем, что процесс образования почв в городе Архангельске протекает по дерновому, а не по подзолообразовательному типу, характерному для региона. В качестве фоновых значений для растительного покрова использова лись данные о содержании элементов в растениях, произрастающих на условно чистой территории в пригороде Архангельска, где техно генное и антропогенное воздействие сведены к минимуму.


Для оценки совокупного действия поллютантов в качестве инте грального показателя использовался суммарный показатель загрязне N ния по Саету: Z c (n 1), где Кс – коэффициент концентра Kc i ции химического элемента;

n – число анализируемых элементов- за грязнителей. При этом применяли градацию, представленную в табл.

3.1.

Для оценки загрязнения растений использовали градацию табл.

3.2, так как уровни их ZC отличаются от таковых, разработанных для почв.

Таблица 3.1. Шкала оценки суммарной загрязннности почв тяжлыми металла ми по Саету (МУ 2.1.7.730-99).

Оценка, Суммарный показатель Степень загрязненно балл загрязнения сти/нагрузки До 1 Незначительная Допустимая 2 1– Умеренно опасная 3 16– Опасная 4 33– Более 128 Чрезвычайно опасная Таблица 3.2. Шкала оценки суммарной загрязннности тяжлыми металлами растений (Касатиков, 1989;

Байбеков и др., 2007).

Оценка, Суммарный показатель Степень загрязнения балл загрязнения Слабая 1 Средняя 2 3- Сильная 3 С целью оценки буферных свойств почвы, то есть способности ее аккумулировать ТМ в виде соединений, недоступных растениям, были использованы коэффициенты подвижности и защитных С п.ф. С п.ф.

свойств: Кп = Кз = 100 *100%, где Сп.ф. – концен С в.ф. ;

С в.ф.

трация подвижных форм химического элемента, С в.ф. – валовое со держание химического элемента в почве (Мажайский и др., 2003;

Бу шуев, 2006).

В качестве критерия степени загрязненности почв и возможной транслокации ТМ в растения использовался коэффициент подвиж НС ности: КП =, представляющий собой соотношение содержания ПС группы непрочно связанных соединений (НС) к содержанию группы прочно связанных соединений ТМ (ПС) (Минкина и др., 2009).

Для характеристики депонирующих свойств корня у растений применяли коэффициент задержки как отношение содержания эле Ск мента в корне к его содержанию в наземной части: КЗ =, где Ск – Сс содержание химического элемента в корне;

Сс – содержание химиче ского элемента в наземной части растений.

Интенсивность биологического накопления элементов, их по тенциальная доступность, оценивалась с помощью коэффициента Ср биологического накопления КБН =, где Сп – валовое содержание Сп элемента в почве, Ср – концентрация элемента в растении. Величина биологического накопления определялась по градации (табл. 3.3), предложенной А.И. Перельманом.

Таблица 3.3. Шкала оценки интенсивности накопления элементов по величи не КБН (Перельман, Касимов, 1999) Величина биологического накопления Значение КБН Энергично накопляемые 10– Сильно накопляемые 1– Слабого накопления или среднего захвата 0,1–1, Слабого захвата 0,01–0, Очень слабого захвата 0,001–0, Для установления видовой специфики растений и влияния усло вий их произрастания (тип почвы и е свойства) на степень потреб ления химических элементов, то есть их актуальную доступность рас тениям, определяли с помощью коэффициента биогеохимической Cв растении подвижности Кбхгп =, где СПФ в почве – содержание подвиж C ПФ в почве ных форм элемента в почве, Св растении – концентрация элемента в рас тении (Уфимцева, Терехина, 2005).

Для оценки экологического состояния почвы через содержание химических элементов в разнотравье (по превышению МДУ) исполь зовали биогеохимический показатель загрязнения территории:

Ci ГС =, где Сi – концентрация химического элемента в разно МДУ i травье, МДУi максимально-допустимый уровень химического эле мента в растении, мг/кг (Протасов, Молчанов, 1995).

Для оценки буферности почв по отношению к ТМ (табл.3.4) че рез их физико-химические параметры (содержание гумуса и физиче ской глины, %, рНводн.) использовали шкалу буферности (табл. 3.5), разработанную В.Б. Ильиным (1995).

Таблица 3.4. Градация почв по отношению к тяжелым металлам (Ильин, 1995) Степень буферности Суммарный балл Очень низкая Низкая 11- Средняя 21- Повышенная 31- Высокая 41- Очень высокая Для оценки экологического состояния почв по биологическим показателям использовали градации, представленные в табл. 3.6.

В основу эколого-геохимического зонирования территории се литебной зоны были положены особенности физико-химических па раметров почв, накопления БЭ и ТМ. Оно проводится с целью выяв ления пространственной структуры распределения химических эле ментов, обеспечивающих плодородие почв или участвующих в их за грязнении, и оценки экологической опасности сложившегося уровня загрязнения. Определяющие значения при этом имеют уровень кон центрации и токсичность элементов, а также пространственная струк тура распределения загрязняющих веществ в отдельном природном компоненте (почве), которые отражают результат взаимодействия техногенных потоков вещества и природных миграционных процес сов, происходящих в почве (Барабошкина, Зилинг, 2000;

Главатских, 2000).

Таблица 3.5. Шкала буферности почв по отношению к тяжелым металлам (Иль ин, 1995;

Трифонова и др., 2010) Показатели Балл Балл с учетом по правочного коэф Название Ранги фициента 1,0 1,0 1, Содержание гуму- 1,1-2,0 2,0 2, са, % 2,1-4,0 3,5 3, 4,1-6,0 5,0 5, 6,1-8,0 6,5 6, 10 1,0 2, Содержание физи- 11-20 2,0 5, ческой глины, % 21-45 4,0 10, 46-60 6,0 15, 60 8,0 20, 5,1-5,5 1,0 2, Величина рН вод- 5,6-6,0 2,0 5, ной почвенной 6,1-6,5 3,0 7, вытяжки 6,6-7,0 4,0 10, 7,1-7,5 5,0 12, 7,6-8,0 6,0 15, 1,0 1,0 1, Содержание полу- 1,1-2,0 2,5 2, торных оксидов, % 2,1-3,0 4,0 4, 3,1-4,0 5,5 5, 4,1-5,0 7,0 7, 0,5 1,0 1, Содержание кар- 0,6-1,5 2,5 3, бонатов, % 1,6-2,5 4,5 6, 2,6-3,5 6,5 9, 3,6-4,5 8,5 12, 4,6 10,5 15, Таблица 3.6. Биологические критерии оценки экологического состояния почв (Критерии оценки…, 1992;

Тарасова и др., 2002;

Опекунов, 2006) Содержание хи- Характеристика состояния почв мических эле- Экологиче- Чрезвычай- Критическая Относительно ментов в разно- ское бедствие ная экологи- ситуация удовлетворитель травье ческая си- ная ситуация туация По превышению максимально допустимого уровня (МДУ) Ртуть, кадмий, 10,0 5,0-10,0 1,5-5,0 1,1-1, свинец, мышьяк, сурьма, никель, хром В мг/кг воздушно-сухого вещества Медь 3 3-5 5-10 10- 100 80-100 20- Цинк 10 10-30 60-100 30- 500 100- Железо 20 20-50 100-200 50- 500 200- Кобальт 0,1 0,1-0,3 1,0-5,0 0,3-1, 50,0 5,0-50, По превышению фона Марганец 50,0 10,0-50,0 2,0-10,0 1,5-2, Биогеохимический показатель (ГС) 10,0 5,0-10,0 1,5-5,0 1,1-1, Особенности обеспеченности городских почв биофильными элементами и распределения отдельных элементов-индикаторов за грязнения на изучаемой территории отражены на электронных тема тических картах: степени обеспеченности почв БЭ и загрязненности их ТМ, вероятностей повышенного содержания БЭ, превышения ПДК (ОДК) или фона ТМ, экологического зонирования по суммарному по казателю техногенного загрязнения (ZC).

При районировании территории по физико-химическим пара метрам (табл. 3.7-3.9) и уровню обеспеченности почв подвижными формами БЭ (табл. 3.10) были использованы общепринятые в почво ведении шкалы (Химический анализ …, 1995;

Пискунов, 2004;

Прак тикум…, 2005).

Таблица 3.7. Интервалы рН и реакция почв и почвенных растворов (Пискунов, 2004;

Практикум…, 2005) № п/п Реакция Значения Реакция Значения рНсол. рНвод.

Очень сильнокислая 1 4, Сильнокислые 4,0 – 4,5 Сильнокислая 3,0 – 4, Среднекислые 4,5 – 5,0 Кислая 4,0 – 5, Слабокислые 5,0 – 5,5 Слабокислая 5,0 – 6, Близкие к нейтральным 5,5 – 6,0 Нейтральная 5 7, Нейтральные 6,0 – 7,0 Слабощелочная 7,0 – 8, Слабощелочная 7,0 – 7,5 Щелочная 8,0 – 9, Щелочные 7,5 – 8,5 Сильнощелочная 9,0 – 10, Сильнощелочные 9 8, Таблица 3.8. Степень обеспеченности почв гумусом (Пискунов, 2004) Обеспеченность почв Гумус, % Обеспеченность почв Гумус, % гумусом гумусом Очень низкая 0,0 – 2,0 Повышенная 6,1 – 8, Низкая 2,1 – 4,0 Высокая 8,1 – 10, Средняя 4,1 – 6,0 Очень высокая 10, Таблица 3.9. Градации почв по агрохимическим показателям (Пискунов, 2004) Сумма по- СПО, Степень на- СНО, % Емкость ЕКО, глощенных ммоль/100 сыщенности катионного ммоль/ оснований г почвы основаниями обмена г почвы Очень низкая Очень низкая 5,0 30, Низкая 5,1 – 10,0 Низкая 30,1 – 50,0 Низкая 15, Средняя 10,1 – 15,0 Средняя 50,1 – 70,0 Средняя 15,0 – 30, Повышенная 15,1 – 20,0 Повышенная 70,1 – 90, Высокая 20,1 – 30,0 Высокая Высокая 90,0 30, Очень высо- 30, кая Таблица 3.10. Степень обеспеченности растений биофильными элементами (Пискунов, 2004) Обеспеченность Содержание БЭ в почвах, мг/кг растений био- N – NO - N – NH + Са2+ Mg2+ К2О Р2О5 S 3 фильными эле (SO42-) ментами Очень низкая 10 10 40 25 50 Низкая 11-15 11-20 41-80 26-50 51-100 11-20 6, Средняя 16-20 21-40 81-120 51-100 101-200 21-40 6,1-12, Повышенная 121-170 101- 201-300 41- Высокая 20 40 171-250 151- 301-400 61-80 12, Очень высокая 250 250 400 Для оценки степени загрязненности почв Архангельска ТМ ис пользовали ПДК, ОДК (МУ 2.1.7.730-99) и общепринятые шкалы (таб. 3.11-3.12).

Интерпретация данных по оценке почвенно-растительного по крова на основе базы данных (более 100 пробных площадей) позво лила разработать региональные нормативы его состояния.

Таблица 3.11. Классификация почв по содержанию и степени загрязнения под вижными формами ТМ, мг/кг (Обухов, Ефремова, 1988;

Байбеков и др., 2007) Градации Pb Cd Zn Cu Ni Co Содержание Очень низкое 0,2 0,02 1 0,2 0,2 0, Низкое 0,2-0,5 0,02-0,05 1-2 0,2-0,5 0,2-0,5 0,1-0, Среднее 0,5-1,5 0,05-0,10 2-5 0,5-2,0 0,5-1,5 0,2-0, Высокое 1,5-5,0 0,10-0,50 5-20 2,0-5,0 1,5-5,0 0,5-3, Загрязнение Слабое 5-10 0,5-1,0 20-50 5-10 5-10 3- Среднее 10-50 1,0-3,0 50-100 10-50 10-50 5- Сильное 50-100 3,0-5,0 100-200 50-100 50-100 25- Очень силь- 100 5,0 200 100 100 ное Таблица 3.12. Степень загрязнения почв и грунтов тяжелыми металлами (по валовому содержанию, мг/кг) (Оценка почв и грунтов…, 2001) Высокий уро- Очень высокий Низкий уровень, Уровни содер- Менее ПДК (ОДК), Средний уровень, вень, уровень, слабо загрязнен жания чистые среднезагрязненные сильно загряз- очень сильно за ные ненные грязненные * Cd 0,5-2,0 2-3 3-5 5-10 Pb* 65-130 130-150 150-250 250-600 Hg 2,1 2,1-3,0 3-5 5-10 As* 2-10 10-20 20-30 30-50 Zn* 55-220 220-450 450-900 900-1800 Cu* 33-132 132-200 200-300 300-500 Ni* 20-80 80-160 160-240 240-500 V 150 150-225 225-300 300-450 Mn 1500 1500-2000 2000-3000 3000-4000 Примечание * интервал ОДК для почв и грунтов с различными физико-химическими свойствами согласно ГН 2.1.7.020- (Дополнение № 1 к перечню ПДК и ОДК № 6229-91).


4. НОРМИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА ПОЧВ АРХАНГЕЛЬСКА Для оценки экологического состояния почв как базового компо нента в урбоэкосистемах Архангельской промышленной агломерации нами была разработана система критериев (нормативов) оценки каче ства почвенного покрова, основанная на системе диагностических по казателей оценки экологического состояния почв, разработанной М.Н. Строгановой с соавторами (2003) для крупных и крупнейших городов средней полосы России. В основу их системы оценки поло жен перечень, включающий как количественные, так и качественные показатели, позволяющие объективно оценить экологическое и сани тарно-эпидемиологическое состояние почвенного покрова, степень его деградации при наличии различных негативных факторов.

Среди общего перечня физических, физико-химических, хими ческих, агрохимических и биологических свойств почв, используе мых при экологическом нормировании, нами обоснованы и выбраны следующие: проективное покрытие участка травами, захламленность поверхности нетоксичными отходами, мощность прогумусированной толщи, гранулометрический состав, плотность сложения, общая скважность и скважность аэрации, величина рН, емкость катионного обмена, степень насыщенности почв основаниями, содержание хими ческих элементов, фитотоксичность. Среди химических элементов были выбраны тяжелые металлы I-III классов опасности и биофиль ные элементы первостепенной значимости – минеральный (неоргани ческий) азот (N), подвижные фосфор (P2О5) и калий (K2О) (Методиче ские указания.., 1985;

Минеев, 1990;

ФЗ № 7, ст. 1, 2002).

В основу определения нормативных значений показателей каче ства почв положены экспертная оценка собственных научно исследовательских данных по почвам разных функциональных зон г.

Архангельска, а также нормативно-методические, литературные и фоновые материалы (Попова, Наквасина, 2012;

Попова, 2012).

Для городов Архангельской промышленной агломерации, в от личие от системы показателей экологического состояния почв, разра ботанной А.С. Яковлевым с соавторами (Управление…, 2010) для г.

Москвы, было принято отказаться от разделения показателей норми рования по отдельным типам территорий разного функционального назначения, выделяемых в соответствии с Федеральным законом (ФЗ № 190, 2004). Это обусловлено тем, что города Архангельской про мышленной агломерации занимают значительно меньшие территории по сравнению с Москвой, возраст их функциональных зон невелик (самая старая – селитебная зона Архангельска насчитывает чуть более 400 лет), а в пределах города они располагаются мозаично, переме жаясь в рамках городской среды.

В ходе многолетних исследований качества природной среды городов Архангельской промышленной агломерации, проводимых сотрудниками лаборатории биогеохимических исследований ИЕНБ и кафедры лесоводства и почвоведения ЛТИ САФУ (Наквасина и др., 2006, 2009), были выявлены основные негативные проявления антро погенного воздействия на почву, приводящие к изменению их эколо гических функций (табл. 4.1).

Перечень включает проявления антропогенного воздействия как широко известные и характерные для любого промышленного города (Управление…, 2010), так и специфические, присущие только нашему региону. Это обусловлено тем, как отмечалось ранее, что условия почвообразования в городах Архангельской промышленной агломе рации значительно отличаются от зональных. Территории городов пе репрофилированы районы бывших болот озерно-ледниковой равни ны при застройке были засыпаны песком. В качестве почвообразую щих пород выступают совершенно новые образования – культурный слой и насыпные пески, локально естественные почвы, измененные влиянием города. Для создания газонов часто используют торф вер ховых и переходных болот.

На основе проведенных нами исследований, в соответствии с особенностями почв северных городов, уточнена градация разрабо танных ранее (Пермогорская, 2006;

Наквасина и др., 2006) критериев и введены дополнительные диагностические показатели, такие как общее проективное покрытие растительностью, общая скважность и скважность аэрации, степень насыщенности основаниями почв и ем кость катионного обмена.

В табл. 4.2 представлена экспертная оценка по определению диапазона единых допустимых значений состояния городских почв и антропогенного воздействия на них с учетом природных особенно стей региона.

При подборе и шкаливании показателей учтено, что для боль шей части почв Архангельска, в силу повсеместного использования торфа для создания газонов, свойственны крайне низкие значения плотности сложения почв (0,18-0,96 г/см3), что также как чрезмерное уплотнение почвы ухудшает жизнедеятельность растений.

Для учета природных особенностей региона в перечень показа телей были введены общая скважность и скважность аэрации, свя занные с водно-воздушным режимом почв в условиях региона с из быточным увлажнением и промывным типом водного режима. Осо бую актуальность приобретают такие показатели как емкость кати онного обмена и степень насыщенности почв основаниями, обуслав ливающие и характеризующие устойчивость городских почв к загряз нению различными токсичными соединениями.

Реакция (рН) почвенной среды наряду с другими показателями оказывает значительное воздействие на функционирование городских почв, как в отношении поддержания роста и развития зеленых насаж дений, так и при реализации иных жизненно-важных функций, вклю чая ремедиационные. Влияние рН на растительность и деградацион ные процессы в городских почвах отражает система градаций этого показателя, приведенная в табл. 4.3.

Таблица 4.1. Оценка процессов, отрицательно воздействующих на состояние городских почв Архангельской промышленной агломерации Процессы Определение процесса и его характери- Негативные воздействия процессов на го стика родские почвы Отсыпка песчаной подушки толщи- Провальная фильтрация БЭ и ТМ, за- Ухудшение роста трав, деревьев и кустар ной до 3 м и более при строительст- грязнение грунтовых вод и рек. ников.

ве (к. ХХ в.) Пересыхание в летнее время, нарушение Снижение плотности залужения газонов.

водного режима. Вторичное пылевое загрязнение.

Снижение процесса гумусообразования и низкое плодородие почв Переслоенность субстратов при Нарушение баланса водного режима при Нарушение роста корневых систем расте создании газонов при сдаче в экс- разной увлажненности слоев песка и ний, иссушение в песчаных и загнивание в плуатацию (торфпесок торфа в летний период торфяных слоях строительный мусор) Реконструкция газонов отсыпкой Резкое повышение кислотности. Повы- Ухудшение роста газонных трав, снижение свежего торфа верховых болот шение растворимости ТМ. Изменение видового разнообразия, разрастание сорных микрофлоры почвы. Пересыхание торфа видов. Снижение плотности залужения.

летом и переувлажнение осенью, что не Повреждение газонов при уходах (кошение обеспечивает процесс гумификации с помощью газонной техники) Формирование почв на каменных Снижение миграционной способности Накопление ТМ в толще почвы кладках разрушенных зданий и бе- почв тонных плитах Высокая рекреационная нагрузка Уплотнение почв, нарушение водно- Вторичное пылевое загрязнение среды (полная вытоптанность газонов) воздушных и физических свойств Отсыпка песком без органического Пересыхание и обеднение почв. Слабое Затруднение роста растений, снижение ви материала развитие гумусового горизонта дового состава и плотности залужения.

Сдувание песка, оголение корней растений.

Вторичное пылевое загрязнение среды Продолжение таблицы 4.1.

Снос пыли и соли на газоны с авто- Пыле-солевой слой на поверхности га- Снижение плотности залужения, ухудшение магистралей. Использование проти- зонов роста растений. Вторичное пылевое загряз вогололедных средств нение среды Процессы Определение процесса и его характери- Негативные воздействия процессов на го стика родские почвы Отсыпка газонов при реконструк- Повышение кислотности, уплотнение. Постепенное зарастание грунта пионерной ции моренным грунтом Отсутствие плодородия, начальное растительностью: сплошной покров восста почвообразование. Экологические навливается не менее 10 лет. Вторичное функции критические пылевое загрязнение Запечатывание и захламление по- Изменение газового состава почв Снижение поступления кислорода в почвы верхности, под запечатанными поверхностями, угнете вызывающее сокращение продук- ние аэробной и развитие анаэробной мик тивной площади за счет уменьше- рофлоры (сокращение биоразнообразия) ния площади прямого контакта почв с атмосферой Захламление строительным мусо- Повышение щелочности почв до крити- Разрушение структуры почв, накопление ром. Поступление на поверхность ческих значений (рН8). Изменение загрязняющих веществ, снижение доступ почв строительной пыли растворимости ТМ ности элементов питания для растений Поступление загрязняющих ве- Химическое загрязнение почвенного Накопление в почве малорастворимых ществ с выбросами предприятий и покрова органическими и неорганиче- форм загрязняющих веществ, загрязнение автотранспорта, сбросами неочи- скими соединениями на поверхности почвенно-грунтовых вод растворимыми щенных стоков, с промышленными, почвы, внутри почвенного профиля и формами ЗВ, потеря способности почв к строительными и бытовыми отхо- ландшафта в целом. Металлы- самоочищению, вовлечение поллютантов в дами токсиканты вступают в химические ре- биологический круговорот, вторичное за акции в корнеобитаемом слое почвы грязнение атмосферного воздуха в резуль тате распыления почв на незадернованных участках Продолжение таблицы 4.1.

Использование территории для рек- Биологическое загрязнение Заражение патогенными микроорганизмами реации (выгул домашних живот ных) Сжигание листвы и травы Гибель микрофлоры и мезофауны в Снижение пула микроорганизмов и интен верхних горизонтах почвы. Уничтоже- сивности круговорота веществ. Снижение ние подстилки и, частично, гумусового кумулятивной роли почвы в отношении ТМ горизонта. Снижение запасов гумуса в почве Таблица 4.2. Диагностические показатели комплексной оценки качества городских почв Архангельска Показатель Допустимый уровень качества почв и нагрузки на почвы Минимальный Фоновый*** Максимальный Оптимальный** Морфологические показатели Проективное покрытие участка травами, 45 100 % Мощность гумусированной толщи, см4 Не ограничено 5 10 Захламленность поверхности нетоксичными 60 отходами, % Каменистость в слое 0,5 м, % 4 Ед.

0 3 Физические показатели Гранулометрический состав, содержание физической глины 0,01 мм, % 4 20 10 35 Плотность сложения в слое 0-20 см, г/см 1,0 1, 0,6 1,3 1, Общая скважность, % 50 – 40 46 Скважность аэрации, % 4 25 – 10 12 Физико-химические показатели Величина рН 6,5 7, 4,5 5,3 8, ЕКО, мг-экв./100 г почвы 15-20 22 СНО, % 100 – 30 43 Сумма легкорастворимых солей, %4 - 0,02 0,08 0,03-0, Содержание минерального (неорганиче ского) азота (сумма нитратного и аммо 981 нийного азота, ГОСТ 26951-86 и ПНД Ф 40 – 16.2.2:2.3:3.30-02), в слое 0-20 см, мг/кг Продолжение таблицы 4. Показатель Допустимый уровень качества почв и нагрузки на почвы Минимальный Фоновый*** Максимальный Оптимальный** Содержание подвижных форм фосфора в пересчете на Р2О5 (ГОСТ 26207 681 91) в слое 0-20 см, мг/кг 100 – Содержание растворимых форм калия в 711 пересчете на К2О (ГОСТ 26207-91) в слое 120 – 0-20 см, мг/кг Суммарный показатель загрязнения Zc * Содержание нефтепродуктов, мг/кг* 50 – 0 0 Биологические показатели Фитотоксичность, кратность увеличения 1,0 1,3 1,6 1, Примечание * показатели качества почв установлены в соответствии с нормативными документами (ФЗ № 52, 1999;

Сан ПиН 2.1.7.1287-03, 2003);

** оптимальный – допустимый уровень химического, физического или биологического состояния почвы, при котором почва способна выполнять все свои экологические функции, и при котором почва не является вторич ным источником негативного воздействия на природу и человека;

*** ориентировочные фоновые значения для почв Ев ропейского Севера России (Скляров, Шарова, 1970;

Наквасина и др, 2006, 2009): 1 средние фоновые значения для почвы лесов Европейского Севера (Скляров, Шарова, 1970);

2 выделены в соответствии с группировками почв по содержанию в них элементов питания (Пискунов, 2004);

3 допустимый уровень содержания нефтепродуктов в городской почве (Яковлев, Гучок, 2007);

4 экспертная оценка с учетом данных (Почва.., 1997;

Наквасина и др. 2006;

Мотузова, Безуглова, 2007).

Таблица 4.3. Влияние степени кислотности/щелочности почвенного раствора на плодородие почв, окружающую среду, рас тительность и здоровье человека (Смагин и др., 2006;

Информационно-аналитическая…, 2011) Степень кислотности/щелочности Градации Комментарии (влияние на плодородие почв, окружающую среду, рас почвенного раствора, рН тительность и здоровье человека) Очень сильнокис- Большинство высших растений гибнет. Активное разрушение и вынос 4, лая элементов минерального питания (оподзоливание почвы) Сильнокислые Культурные растения угнетены. Оподзоливание 4,0-4, Среднекислые Оптимум для хвойных растений и сопутствующей бореальной группы 4,5-5, напочвенного покрова Слабокислые Нормальное состояние растений, включая культурные. Сочетание 5,5-6, хвойных и лиственных пород с сопутствующей неморально бореальной группой напочвенного покрова Нейтральные Нормальное состояние растений, включая культурные. Доминирование 6,5-7, лиственных пород и неморальной группы Щелочные Угнетение роста многих видов растений в сочетании с засолением 7,5-8, почвы Сильнощелочные Сильное угнетение и гибель большинства растений, необратимая де 8, градация структуры, засоление, осолонцевание и осолодение почв Необходимым критерием оценки экологического состояния почв являются содержание биогенных элементов: минерального (неорга нического) азота (сумма нитратного и аммонийного азота), раствори мых форм калия в пересчете на К2О и подвижных форм фосфора в пересчете на Р2О5.

Разработанные критерии экологического состояния почв могут быть использованы: для определения уровня допустимого качества го родских почв и антропогенного воздействия на них;

для проведения мониторинга структуры почвенного покрова и состояния почв и грун тов;

для экологической паспортизации городских почв и при разработ ке технического регламента по уходу за эксплуатируемыми почвами города, а также при создании почвенных карт городов Архангельской промышленной агломерации.

Предлагаемая система экологического нормирования ТМ в го родских почвах включает в себя минимальные, фоновые и макси мальные показатели валового содержания (табл. 4.4) и содержания подвижных форм ТМ в почвах (табл. 4.5). В качестве минимально допустимого уровня принято содержание ТМ, отражающее мини мальный уровень потребности растений в микроэлементном питании, максимальное содержание ТМ в почвах установлено в соответствии с нормативными документами (ГН 2.1.7.2041-06, 2006;

ГН 2.1.7.2511 09, 2009), определяющими ПДК и ОДК их. Фоновое содержание ТМ установлено в соответствии со средним фоновым значением, опреде ленным для почв средней полосы России.

Таблица 4.4. Валовое содержание тяжелых металлов (ТМ), мг/кг Элемент Группа почв Допустимый уровень качества почв и нагрузки на почвы Минимальный* Фоновый** Максимальный*** Тяжелые металлы 1 класса опасности Свинец Суглинистые почвы, рН5,5 8 15 Суглинистые почвы, рН5,5 5 10 Песчаные и супесчаные почвы 2 6 Кадмий Суглинистые почвы, рН5,5 - 0,12 2, Суглинистые почвы, рН5,5 - 0,1 1, Песчаные и супесчаные почвы - 0,05 0, Ртуть Суглинистые почвы, рН5,5 - 0,1 2, Суглинистые почвы, рН5,5 - 0,1 2, Песчаные и супесчаные почвы - 0,05 2, Мышьяк Суглинистые почвы, рН5,5 3,5 2,2 Суглинистые почвы, рН5,5 1,2 2,0 Песчаные и супесчаные почвы 0,5 1,5 Цинк Суглинистые почвы, рН5,5 30 45 Суглинистые почвы, рН5,5 20 30 Песчаные и супесчаные почвы 10 28 Тяжелые металлы 2 класса опасности Медь Суглинистые почвы, рН5,5 8 15 Суглинистые почвы, рН5,5 4 10 Песчаные и супесчаные почвы 2 8 Никель Суглинистые почвы, рН5,5 12 20 Суглинистые почвы, рН5,5 10 15 Песчаные и супесчаные почвы 5 6 Продолжение таблицы 4. Элемент Группа почв Допустимый уровень качества почв и нагрузки на почвы Минимальный* Фоновый** Максимальный*** Кобальт Суглинистые почвы, рН5,5 8 10 Суглинистые почвы, рН5,5 5 8 Песчаные и супесчаные почвы 3 3 Тяжелые металлы 3 класса опасности Марганец Суглинистые почвы, рН5,5 250 850 Суглинистые почвы, рН5,5 250 850 Песчаные и супесчаные почвы 250 850 Ванадий Суглинистые почвы, рН5,5 н/д 100 Суглинистые почвы, рН5,5 н/д 100 Песчаные и супесчаные почвы н/д 100 Примечание * содержание ТМ, отражающее минимальный уровень потребности растений в микроэлементном питании (Управление…, 2010);

** ориентировочные значения фонового валового содержания ТМ для средней полосы России (СП 11-102-97, 1997;

Промежуточный технический отчет…, 2008;

Обзор состояния и загрязнения…, 2011);

*** выделены в со ответствии с ГН 2.1.7. 2511-09 и МУ 2.1.7.730-99.

Таблица 4.5. Содержание подвижных форм тяжелых металлов (ТМ), мг/кг Элемент Допустимый уровень качества почв и нагрузки на почвы Минимальный* Фоновый** Максимальный*** Тяжелые металлы 1 класса опасности Свинец 1,2 6, Цинк 5,0 8,0 23, Тяжелые металлы II и III классов опасности Медь 0,5 4,0 3, Никель 1,5 4, Кобальт 0,3 2,0 5, Хром (Ш) 5,0 6, Марганец 25,0 80,0 300-500**** Примечание * содержание ТМ, отражающее минимальный уровень потребности растений в микроэлементном питании.

Прочерки там, где химический элемент не является микроэлементом и его отсутствие не приводит к угнетению экосистемы.

Показатели качества почв установлены в соответствии с СанПиН 2.1.7.1287-03;

** ориентировочные значения фонового со держания ТМ для средней полосы России (Обзор состояния и загрязнения…., 2011);

*** выделены в соответствии с МУ 2.1.7.730-99;

**** извлекается 0,1 N H2SO4 из дерново-подзолистых почв, с рН = 4 (300), рН = 5,1-6,0 (400), рН 6,0 (500).

Все допустимые уровни содержания ТМ в почвах составлены с учетом как гранулометрического состава почв, тесно влияющего на интенсивность процессов сорбции и степень аккумуляции ТМ в поч вах, так и рН почвенного раствора, влияющего на подвижность тяже лых металлов, что отражается в нормативной базе.

Согласно системе экологического нормирования ТМ в город ских почвах составлена градация почв и грунтов (табл. 4.6) по степе ни загрязнения их тяжелыми металлами (по валовому содержанию, мг/кг), где используется пятибалльная шкала категорий загрязненно сти почв: «чистая», «допустимая», «умеренно-опасная», «опасная», «чрезвычайно опасная», традиционно применяемая в нормативных документах РФ (Информационно-аналитическая система …, 2011).

Наиболее жесткие нормативы в виде ПДК должны соблюдаться в со ответствии с федеральным законодательством (ГН 2.1.7.020-94, 1994;

ГН 2.1.7.2041-06, 2006;



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.