Оценка степени загрязнения почв

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего профессионального образования

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИФИ»

ОБНИНСКИЙ ИНСТИТУТ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

Факультет естественных наук

Кафедра экологии

Контрольная работа

по дисциплине: Экология

Выполнила: Низовская Кристина

Проверила: Лаврентьева Г.В.

Обнинск 2013

Введение

Почва -- поверхностный слой литосферы Земли, обладающий плодородием и представляющий собой полифункциональную гетерогенную открытую четырёхфазную (твёрдая, жидкая, газообразная фазы и живые организмы) структурную систему, образовавшуюся в результате выветривания горных пород и жизнедеятельности организмов. Её рассматривают как особую природную мембрану (биогеомембрану), регулирующую взаимодействие между биосферой, гидросферой и атмосферой Земли. Почвы являются функцией от климата, рельефа, исходной почвообразующей породы, микроорганизмов, растений и животных (то есть биоты в целом), человеческой деятельности и изменяются со временем.

Почвенная оболочка определяет многие процессы, происходящие в биосфере, она выполняет функции биологического поглотителя, разрушителя и нейтрализатора различных загрязнений. Именно поэтому чрезвычайно важным является изучение биохимического состояния почвенного покрова и его изменения под влиянием антропогенной деятельности.

Определяют изменение состояния почвенного слоя следующие воздействующие факторы:

эрозия (ветровая и водная);

загрязнение (накопление вредных элементов);

опустынивание;

отчуждение земель (промышленное и коммунальное строительство).

За последнее столетие на нашей планете подверглось эрозии около 2 млрд. га поверхности суши. В настоящее время на каждого жителя нашей планеты приходится менее 1 га пахотной земли.

Все возможные виды загрязнения можно классифицировать следующим образом:

химическое - тяжелые металлы, пестициды, нефтепродукты, стойкие органические загрязнители;

физическое - тепловое, световое, радиационное, шумовое, электромагнитное;

механическое - пыль, мусор;

биологическое - биотическое, микробное.

Основными источниками загрязнения почвы являются: химически загрязненные осадки, образуемые вследствие сжигания сланцев, нефти, каменного угля, газа, мусора и т. п., скопления бытовых и промышленных отходов.

Особую опасность представляют стойкие органические соединения, применяемые в качестве ядохимикатов, так называемые пестициды (фунгициды, гербициды, инсектициды). Они накапливаются в почве, в воде, донных отложениях водоемов. Но самое главное - они включаются в экологические пищевые цепи, переходят из почвы и воды в растения, затем в организм животных, и в конечном итоге попадают с пищей в организм человека.

Большую опасность также представляет радиоактивное загрязнение биосферы в результате деятельности человека. Халатное отношение к хранению и транспортировке радиоактивных продуктов приводит к серьезным радиоактивным загрязнениям. Радиоактивное загрязнение биосферы связано, например, с испытаниями атомного оружия. Кроме этого, серьезную опасность представляют АЭС, в этом мир убедился, когда произошла Чернобыльская катастрофа.

Обобщая вышеизложенное, можно сделать вывод о том, что сегодня природопользование представляет собой многокомпонентную систему (среда обитания, территориальный регион, ресурсный потенциал), создаваемую человеком в контуре биосферы Земли. Рассматриваемые подсистемы включают: природно-антропогенные объекты окружающей среды; урбанизированные территории, промышленные зоны, водохозяйственные объекты и т.д., а также нормативную базу, соответствующую представлениям человека о своих социально-экономических интересах и приоритетах.

Мониторинг почв заключается в определении и контроле следующих показателей загрязнения: водородный показатель, содержание бенз (а) пирена, нефтепродуктов, пестицидов и их метаболитов, тяжелых металлов (кадмий, кобальт, марганец, медь, мышьяк, никель, ртуть, свинец, хром, цинк).

Химико-аналитическое определение необходимых показателей производится в производственной экологической лаборатории, предназначенной для проведения анализа всех видов проб контролируемых природных сред, подготовки исходных данных для оценки ситуации и составления прогноза воздействия производства на окружающую природную среду. Лаборатория осуществляет прием, регистрацию проб и протоколов пробоотбора, пробоподготовку, проведение количественного химического анализа в соответствии с утвержденными методиками, оформление протоколов испытаний, передачу данных результатов анализов в информационную систему. Для проведения испытаний лаборатория оснащена приборами и оборудованием химико-аналитического контроля показателей промышленных выбросов, атмосферного воздуха, сточных, очищенных сточных, дождевых, талых и поверхностных вод, почв и донных отложений.

В качестве типового решения для организации экологического химико-аналитического контроля компания Экрос-Инжиниринг предлагает стационарную лабораторию общей площадью помещений 255 кв. м, размещенную в модульном одноэтажном здании.

Кроме того, компания является разработчиком и изготовителем передвижной экологической лаборатории, предназначенной для оперативного анализа загрязнения объектов окружающей среды в результате деятельности промышленных предприятий или объектов повышенной экологической опасности. Мобильная лаборатория незаменима в условиях проведения оперативных оценок при значительном удалении от стационарных лабораторий, в труднодоступных районах, а также для отбора и доставки проб в аналитические центры с целью проведения комплексных исследований.

1. Организация наблюдений и контроля антропогенных изменений почв

Интенсивное использование земель часто ведет к развитию неблагоприятных процессов (водной и ветровой эрозии, вторичного засоления и заболачивания, загрязнения почв промышленными выбросами и пестицидами), что существенно ухудшает свойства почвенного покрова. В связи с этим возникает необходимость слежения за показателями состояния почв с целью его оценки, прогнозирования и картографирования, а также обоснования мероприятий по повышению почвенного плодородия. Мониторинг должен включать систематические наблюдения за уровнем загрязнения почв, процессами миграции химических веществ, динамикой показателей почвенного плодородия в пространстве и во времени. Однако он не может ограничиваться лишь анализом проб почв. Почва - важный компонент ландшафта, поэтому ее исследование неотделимо от изучения других его компонентов, всех путей накопления загрязняющих веществ как в природных, так и в антропогенных комплексах.

Проведение мониторинга вызвано необходимостью своевременного выявления неблагоприятных свойств почв при различных видах их использования и развитии естественных почвообразовательных процессов. Важнейшие задачи почвенного мониторинга включают: а) изучение факторов и процессов, определяющих антропогенную и естественную трансформацию почвенного покрова во времени и пространстве; б) определение и оценку изменения свойств почв и их естественного плодородия; в) контроль за загрязнением почв пестицидами, тяжелыми металлами и другими ингредиентами; г) выявление тенденций и прогнозирование изменения состава и свойств почв, а также структуры почвенного покрова.

Для решения этих задач необходима организация стационарных и полустационарных наблюдений на специально выбранных участках в сочетании с использованием дистанционных методов исследования. В качестве объектов наблюдений выбираются типичные ландшафты, расположенные во всех важнейших почвенно-климатических зонах и провинциях и подверженные интенсивному антропогенному воздействию (прежде всего сельскохозяйственному использованию). Параллельно исследуются фоновые территории, представленные ландшафтами, которые испытали наименьшие антропогенные нагрузки.

На стационарах и в полустационарных условиях с помощью полевых методов и анализов отобранных образцов ведутся регулярные наблюдения за химическими, физическими и биологическими показателями, характеризующими состояние почвенного покрова. Перечень наблюдаемых химических показателей определяется их токсичностью и распространенностью, а для средств химической защиты - еще и устойчивостью.

Из тяжелых металлов наиболее токсичны ртуть, свинец и кадмий, поэтому наблюдения за их содержанием должны проводиться повсеместно, широко распространены такие токсиканты, как кобальт, мышьяк, цинк, никель, медь, ванадии, марганец и другие. В большинстве случаев они поступают на поверхность почв за счет локальных промышленных выбросов.

Из органических загрязнителей необходимо контролировать вещества, обладающие способностью поступать и накапливаться в сельскохозяйственной продукции, а также способные к миграции с поверхностным и подземным стоком. Среди них следует выделить такие токсичные вещества, как полихлорбифенилы, бенз(а)пирен (сильный канцероген) и другие загрязнители. Кроме того, в программу мониторинга входят наблюдения за теми свойствами почв, которые определяют их плодородие (содержание гумуса, азота, фосфора, кислотность, накопление легкорастворимых солей и др.).

антропогенный почва экологический химический

2. Объекты наблюдений почвенного мониторинга. В соответствии с главными источниками загрязнения почв выделяются два основных объекта наблюдений (типа загрязненных территорий)

К первому из них относятся почвы сельскохозяйственных районов. Отбор проб производится два раза в год - весной после таяния снега (до применения пестицидов) и в конце вегетационного периода. Пробы должны отбираться на одних и тех же участках, типичных для данного района по природным условиям и характеру использования. Уровень загрязнения почв определяется по содержанию наиболее устойчивых пестицидов и тяжелых металлов.

Второй объект наблюдений - это почвы вокруг промышленно-энергетических центров. Отбор проб производится один раз в год - весной после таяния снега в точках на почвенно-географических профилях, расположенных по восьми направлениям (азимутам) в радиусе до нескольких десятков километров от источника загрязнения. Пробы почв анализируются на содержание тяжелых металлов, полихлорбифенилов, бенз(а)пирена и других ингредиентов.

Одновременно для определения интенсивности поступления тяжелых металлов в почву ежегодно (в конце зимы) проводится отбор проб снега. Соединенный образец снега с площади 1 га составляется из 20-40 точечных проб. Участки наблюдений чаще всего приурочены к местам с максимальным уровнем загрязнения почвенного покрова.

Наиболее крупные по площади объекты мониторинга (как правило -сельскохозяйственные угодья) должны регулярно обследоваться с помощью дистанционных методов. Последние позволяют выявить структуру почвенного покрова, состояние посевов, а также путем измерения спектральной отражательной способности почв количественно (или полуколичественно) определить содержание гумуса, температуру почв, развитие эрозии и другие характеристики. Данные аэрокосмического зондирования должны контролироваться путем наземного обследования эталонных участков, расположенных в пределах массивов наблюдения.

3. Оценка экологического состояния почв производится с помощью химических и биологических критериев, а также показателей физической деградации сельскохозяйственных угодий. Для оценки степени загрязнения почв тяжелыми металлами используется суммарный показатель загрязнения ZC. Он определяется по формуле

где n - число наблюдаемых ингредиентов; KCi - коэффициент концентрации металла, определяемый как отношение содержания металла в почве к его фоновому содержанию.

Разработана оценочная шкала опасности загрязнения почв, увязанная с показателями здоровья населения (Методические указания..., 1987). С некоторыми сокращениями она приведена в таблице 1.

Таблица 1 - Ориентировочная оценочная шкала опасности загрязнения почв по суммарному показателю загрязнения (ZC)

В качестве показателей физической деградации сельскохозяйственных земель рекомендуется использовать площади угодий, выведенных из землепользования в результате проявления неблагоприятных почвенных процессов (эрозии, вторичного засоления, загрязнения и др.), величины потери гумуса в пахотном слое, показатели увеличения плотности почв и другие критерии. Признаком биологической деградации почв служит снижение жизнедеятельности почвенных микроорганизмов, о котором можно судить по уменьшению уровня активной микробной биомассы. Некоторые критерии состояния почвенного покрова применительно к выделению зон экологического риска (ЭР), кризиса (ЭК) и бедствия (ЭБ) приведены в таблице 2 (Критерии оценки..., 1992; Виноградов и др., 1993).

Таблица 2 - Критерии экологической оценки состояния почв

Одним из важнейших результатов мониторинговых наблюдений является составление крупномасштабных карт состояния почвенного покрова. Они служат ценным материалом для оценки и прогнозирования направлений и степени изменения почв под влиянием хозяйственной деятельности человека. Поэтому помимо уровня и ареалов загрязнения на картах отражаются трансформирующие процессы и свойства почв, определяющие их развитие (механический состав, содержание гумуса, кислотность и др.), а также вид сельскохозяйственных угодий.

Размещено на Allbest.ru