Фитотоксичность городских почв (стр. 2 из 6)

Обобщение экспериментальных и литературных данных показывает, что эмиссия большей части массы тяжелых металлов осуществляется из индустриальных источников загрязнения преимущественно в виде частиц размером 0.1-0.01 мм. Частицы выпадают из воздуха неравномерно под влиянием рельефа, типа растительности, движения приземных воздушных масс и пр. Поэтому увеличение амплитуды колебания значений концентрации металла в пределах участка загрязнения по сравнению с данными для чистой ("фоновой") площади (эффект "пилы" на графике по профилю, пересекающему изучаемую территорию) также может служить признаком загрязнения.

Опыт изучения геохимии тяжелых металлов в почвах свидетельствует о значительной неравно мерности их природной концентрации как в разнородных компонентах вещества почвы, так и по площади в поверхностных горизонтах. Это обстоятельство создает непреодолимые затруднения для обоснования норм предельно допустимой концентрации (ПДК) металлов в почвах, которые давно установлены для таких гомогенных сред. как природные воды и воздух.

Например, значения концентрации тяжелых металлов (как валовой, так и концентрации геохимически активных форм, извлекаемых экстракциями) настолько сильно различаются для глинистых и песчаных почв. что их невозможно объединить общей ПДК. Следовательно, оценка степени промышленного загрязнения каким-либо металлом возможна лишь по отношению к его природной норме - местному геохимическому фону, который на обширной территории лесной зоны Европейской России заметно варьирует.

Природная концентрация металла в почвенном покрове изменяется под влиянием многих факторов. Важным фактором является литологический состав почвообразующих пород. В песчаных почвах природная концентрация металлов значительно ниже чем в суглинистых. Различие геохимического фона почв одного типа, но разного гранулометричсского состава. оценивается литологическим коэффициентом (К_л), равным отношению средней концентрации метила в суглинистых почвах к средней концентрации металла в песчаных почвах: К_л=С_сугл/С_песч . Это хорошо видно при сопоставление данных Дубиковского для дерново – подзолистых почв, которые сформировались на моренных суглинках и на песках табл (1)

Таблица 1. Средняя валовая концентрация тяжелых металлов в гор. A/Anax суглинистых и песчаных почв Белоруссии, мкг/г(В.В. Добровольский)

^металл	^{Концентрация в почвах}		^{Литологический}^{Коеф-т Кл}
	^{на суглинки}	^{На песка}
^Mn^Cu^Ni^Co^V^Cr	⁸³²^{7. 8}^16.7^5.5^36.9^53.3	^272.1^4/2^6.7^3.0^17.7^32.9	^3.1^1.9^2.5^1.8^2.1^1.6

Не менее сильные изменения коцентрации металлов в почвенном покрове лесной зоны происходят под влиянием эффекта геохимического сопряжения. При прочих равных условиях почвы в автономных ландшафтно-геохимических условиях на положительных элементах мезорельефа лесной зоны имеют более низкие концентрации металлов по сравнению с геохимически подчиненными ландшафтами. расположенными в отрицательных элементах рельефа. Эффект геохимического сопряжения оценивается коэффициентом К_r равным отношению концентрации металла в гумусовом горизонте почвы геохимически подчиненного ландшафта (С₂) к концентрации этого металла в гумусовом горизонте почвы автономного ландшафта (C₁): Кr = С₂/ С₁

Разумеется, каждый металл характеризуется своим значением коэффициента К_r (табл. 2). Примером могут служить соотношения значений средней концентрации некоторых тяжелых металлов в верховых (автономные ландшафтно-геохимические условия) и низинных (геохимически подчиненные условия) торфяниках лесной зоны Европейской России .

^металл	^{Торфяники}				^{Коэффициент геохимического}^{Сопряжения Кг}
	^{верховые}		^{Низинные}
	^{М, мкг/г}^{сухого вещества}	^V%		^V%
^Mn^Cu^Ni^Co^V^Cr	⁸³²^{7. 8}^16.7^5.5^36.9^53.3		^272.1^4/2^6.7^3.0^17.7^32.9	⁹³⁶¹⁴⁴⁹⁰⁹⁰³⁶	⁵^.6^2.1^1.8^1.9^3.6^2.1

^{Таблица 2. Соотношение среднеарифметических значений концентрации тяжелых металлов в верховых}^и^{низинных торфяниках лесной зоны Европейской России (Добровольский)}

Проведенные примеры убедительно показывают. что каждый ландшафт обладает своими значениями средней концентрации тяжелых металлов в почве. Именно эти значения являются той природной нормой, к которой адаптированы местная флора и фауна. Следовательно, попытки установить некий универсальный для всех почв уровень концентрации металла, превышение которого является сигналом загрязнения, с научных позиций несостоятельны. Установление факта загрязнения почв тем или иным тяжелым металлом возможно лишь путем сопоставления данных, относящихся к площади предполагаемого загрязнения, с показателями местного геохимического фона. Следовательно, первой и обязательной операцией при оценке загрязнения почвенного покрова должно быть определение показателей, характеризующих местный геохимический фон металла. Мерой интенсивности загрязнения служит коэффициент аномальности (Ка), равный отношению среднего значения концентрации металла в загрязненной почве (С`) к природной норме, геохимическому фону (Сн): Ка= С`/Сн.

На основании проведенных исследований в разных районах лесной зоны и обработки литературных данных предлагается следующая шкала интенсивности загрязнения тяжелыми металлами гумусового горизонта почв (табл. 3).

^{Категории интенсивности}^{загрязнения}	^{Коэффициент}^{Аномальности Ка}
^{Природная флюктуация содержания металла}^{И отдельные сигналы загрязнения}^{Слабое загрязнение}^{Умеренное загрязнение}^{Сильное загрязнение}	¹⁾^<5²⁾^<1^1)5-10^2)1-2,0^1)10.1-30^2)2.1-6.0^1)>30^2)>6

^{Таблица 3. Шкала интенсивности загрязнения почв тяжелыми металлами (Добровольский)}

Шкала построена с учетом возможности использования результатов определения металла как в сухом веществе почвы методом эмиссионной спектроскопии или нейтронно-активационным методом, так и методами атомно-абсорбционной спектроскопии или полярографии в экстракциях.

Продукты техногенной эмиссии тяжелых металлов распространяются в пространстве весьма неравномерно в зависимости от источника эмиссии. метеорологических условий и пр. Соответственно очень неравномерна аккумуляция техногенных масс металлов в почвенном покрове. В первом приближении можно считать, что чем большая часть площади подверглась загрязнению, тем сильнее загрязнена вся площадь. С учетом этого допущения предлагается следующая градация загрязнения почвенного покрова в зависимости от относительного распространения загрязненных площадей.

Категория распространения участков Распространения загрязнения %

загрязнения почвенного покрова площади района

металлами

1. Отдельные сигналы загрязнения < 1

2. Ограниченное распространение 1-4.9

3. Широкое распространение 5-20

4. Очень широкое распространение >20

Для целей более тщательного экологического анализа нами разработана система оценки состояния (на текущий момент) загрязнения ТМ почвенного покрова в координатах: интенсивность загрязнения металлами—распространение площадей с различной интенсивностью загрязнения, в % от общей площади почвенного покрова (табл. 4).

^{Таблица 4. Категории состояния загрязнения тяжелым металлом почвенного покрова района (Добровольский)}

^{Интенсивность}^{Загрязнения (Ка)}	^{Распространения загрязнения общей площади в %}
^{Интенсивность}^{Загрязнения (Ка)}	^<1	^1-4.9	^5.0-20	^>20
^Слабая¹⁾^<5.0²⁾^<1.0^{Умеренная}^1)5-10.0^2)1.0-2.0^{Сильная}^!)10.1-30.0^2)2.1-6,0^{Очень сильная}¹⁾^>^30.0^2)6.0	^Н^Сл^Сл^У	^Сл^Сл^У^С	^Сл^У^С^ОС	^У^С^ОС^ОС

^{Примечание . Н – природная норма . Состояние загрязнения металлом всей площадипочвенногопокрова района . Сл – слабое загрязнение , У – умеренное загрязнение С – сильное,ОС – очень сильное}

Рассмотренные показатели являются статическими, так как характеризуют состояние загрязненности почвы металлами на момент обследования. Однако для всесторонней оценки экологической ситуации, включая прогноз событии, требуется анализ динамики процесса. Теоретической основой прогноза могут служить, представления о циклах массообмена тяжелых металлов в биосфере.

Целостность всей биосферы и ее отдельных звеньев вплоть до элементарных экосистем (ландшафтов) обеспечивается циклами массообмена химических элементов. Одним из главных циклов металлов в биосфере является биологический круговорот - массообмен между почвой и растительностью на протяжении года. В табл. 5 приведены обобщенные данные о массах тяжелых металлов, вовлекаемых в биологический круговорот в распространенных экогеосистемах гумидной зоны Европейской России.