Фитотоксичность городских почв (стр. 3 из 6)

^Металл	^{Хвойный лес}^{северной}^тайги	^{Хвойный и лиственный}^{Суббореальный лес}	^{Широколиственный}^{Суббореальный лес}	^{Сфагновое лесное}^болото
^Fe^Mn^Zn^Cu^Ni^Co	^30/4^36/4^4/6^1.2^0.3⁰^.⁰⁷	⁶⁸⁸¹^10.2^2.7^0.68^0.17	¹²⁶¹⁵¹^18.9⁵⁰^1.26^0.31	¹⁵⁰^7.5^6.3^1.2^1.36^0.23

^{Таблица 5. Средние значения масс тяжелых металлов, вовлекаемых в биологический круговорот в распространенных геохимически автономных ландшафтах лесной зоны Европейской России, кг/км в год}

^{(В.В. Добровольский )}

Разумеется, в разных районах массы металлов, участвующие в биологическом круговороте, имеют некоторые отклонения от значений, представленных в табл. 5. В качестве примера приведены данные для экосистемы елового леса южной Карелии (табл. 6). (В.В Добровольский)

^{Механизм за-}^{грязнения}	^Металл
^{Механизм за-}^{грязнения}	^Fe	^Mn	^Zn	^Cu	^Ni	^Co
^{Захват приро-}^стом^{Поступление}^{в почву с опа}^дом	^50-120^40-110	^220-450^190-390	^3.7-8.6^3.0-8.3	^0.26-0.66^0.24-0.64	^0.07-0.14^0.05-0.13	^0.04-0.11^0.03-0.07

Данные табл. 5 и 6 характеризуют массы тяжелых металлов, мигрирующие в биологическом круговороте в условиях геохимического фона. В условиях воздействия непрерывной техногенной эмиссии металлы аккумулируются в почве. При достижении определенного уровня, значительно превышающего местный геохимический фон, к которому адаптирована растительность, металлы начинают оказывать угнетающее воздействие на продуктивность растительности и способствуют снижению плодородия почвы. Следовательно, процесс снижения почвенного плодородия вследствии перегруженности их металлами сопровождается возрастанием концентрации металлов в почве и соответственно увеличением их масс в биологическом круговороте, а затем - угнетением растительности, снижением ее продуктивности и уменьшением масс металлов, вовлекаемых в биологический круговорот.

Чтобы следить за загрязнением почв и растительности тяжелыми металлами с течением времени необходимы стационарные наблюдения на протяжении не менее 4-5 лет. Систематизация ограниченных данных позволяет предварительно наметить четыре категории прогрессирующего - загрязнения (табл. 7).

^{Таблица 7. Концентрация металла-загрязнителя в верхнем горизонте почвы (Добровольский)}

^{Категория}^воз^-^{растания концентрации}^{металла в почве}	^{Показатели увеличения}^{Средней концентрации метал-}^{лов в почве, % геохимического}^{фона в год}	^{Изменение масс ме}^{талла , поступающей в}^{Биологический кругово-}^{рот , в данном ландшафте}
^{Стабильное состояние}^{Возрастание:}^{Умеренное}^{Быстрое}^{Очень быстрое}	^<10^10-40^41-100^>100	^{Изменение отсутствуют}^{Увеличение}^:^{Небольшие}^{Значительное}^{Относительное уменьшение}

В качестве исходного уровня концентрации металла принимается значение геохимического фона почвы данного ландшафта. Увеличение средней концентрации в верхнем горизонте почвы менее 10% значения природной нормы (геохимического фона) в год при отсутствии увеличения массы металла, поступающей в биологический круговорот, можно диагностировать как стабильное состояние. Умеренное возрастание концентрации металла в почве характеризуется увеличением средней концентрации металла от 10 до 40% геохимического фона в год. Это сопровождается небольшим, но отчетливо выраженным увеличением массы металла, вовлекаемой в биологический круг возрос.

При таком росте загрязнения через 10 лет верхнем горизонте почвы концентрация металла возрастет от 2 до 4 раз по сравнению с исходной при родной нормой данного ландшафта. Важно отметить, что в рассматриваемом случае нарушение природного эколого-геохимического равновесия может быть восстановлено самим лaндшaфтoм при условии прекращения поступления металла-загрязнителя.

При сильном росте загрязнения экогеосистемы приращение значения средней концентрация металла в почве составляет от 41 до 100% геохимического фона в год. В этом случае концентрация металла в верхнем горизонте через 10 лет возрастет от 5 до 10 раз по сравнению с местной природной нормой, а масса металла, поступающая в биологический круговорот значительно увеличится. При очень высоком росте загрязненности годовое приращение средней концентрации металла в почве превысит 100% значения местного геохимического фона и. следовательно через 10 лет значение средней концентрации металла превысит исходную более чем в 10 раз. Переизбыток металла повлечет за собой угнетение природной растительности, снижение ее продуктивности и соответственное уменьшение массы металла захватываемой приростом в биологический круговорот.

Приведенные данные относятся к ограниченной площади, занимаемой одним ландшафтом или его частью. Для эколого-геохимического прогноза развития событий на территории физико-географического или административного района необходимо оценить скорость распространения загрязнения по всей территории данного района. Для этой цели целесообразно использовать подходы, применяемые в экологии .

Экосистемы, испытывающие изменения на площади менее 0.5% общей территории в год, рассматриваются как стабильные. Изменения, распространяющиеся с умеренной скоростью 1-2% в год, приводят к полной смене исходных экосистем в течении 50-100 лет. Высокая скорость распространения изменения концентрации металла-загрязнителя, охватывающая 2-3% площади в год, приводит к загрязнению всей площади района через 30-50 лет. Более быстрое распространение загрязнения металлом соответствует категории очень высокой скорости.

Комбинирование показателей, характеризующих динамическое равновесие (стабильное состояние) или скорость возрастания концентрации металла-загрязнителя, и показателей скорости расширения площадей с разной степенью загрязнения этим металлом в процентах от всей площади района, подвергающегося техногенному воз действию, позволяет выделить экологически нормальную динамику массообмена металла и четыре типа аномальной динамики, обусловливающей прогрессирующее загрязнение (табл.8).

^{Таблица 8. Тип динамики загрязнения тяжелыми металлами почвенного покрова в лесной зоне Европейской России (Добровольский)}

^{Категория возраста}^{ния концен-ии метал}^{ла в почве}	^{Показатели скорости распространения загрязнения .%площади}^{Района в год}
^{Категория возраста}^{ния концен-ии метал}^{ла в почве}	^<0.5	^1-2	^2-3	^>3
^{Стабильное состо}^яние^{Возрастание}^:^{Умеренное}^{Быстрое}^{Очень быстрое}	^Н^Н^З^З	^Н^З^У^К	^Н^У^К^Д	^З^К^Д^Д

^{Примечание. Н. - нормальная природная динамика. Типы динамики загрязнения: 3. - замедленная; У. - угрожающая; К. - кризисная; Д. - деструктивная.}

Нормальная природная динамика обусловлена сбалансированностью масс металла, участвующих в циклах массообмена в ландшафтах. Ни в почвенном покрове, ни в других компонентах окружающей среды нарастающей аккумуляции металла не происходит.

Замедленная динамика загрязнения характеризуется преимущественно умеренным ростом концентрации металла в почве, на протяжении 10 лет достигающей от 2 до 5-кратного превышения местного геохимического фона. Этот уровень концентрации за длительное время (до 100 лет) может распространиться на всю территорию района. К этому типу динамики загрязнения относятся участки относительно сильного, но узколокального загрязнения, не влияющие на функционирование экосистем всего района, а также очень медленное и слабое увеличение содержания металле в почвенном покрове всего района, связанное ( глобальными процессами. Замедленная динамика загрязнения соответствует категории отдаленного экологического риска.

Угрожающая динамика загрязнения проявляется либо в слабом увеличении концентрации металла в почвах (до 5 значений геохимического фона за 10 лет), которое сравнительно быстро (30-50 лет) распространяется по всей площади района, либо в более активной аккумуляции металла в почве (6-10 значений геохимического фона за 10 лет), которые распространяются по площади района значительно медленнее (до 100 лет) Такая динамика загрязнения отвечает категории близкого экологического риска. Показатели этого типа динамики загрязнения дают возможность заблаговременно и без экономических стрессов планировать и осуществить меры по совершенствованию технологии предприятий-загрязнителей. а на загрязненной части территории осуществить фиторемедиацию.