Следует прогнозировать вспышку щелочности при поливах и усиление сульфатредукции и резкое повышение концентрации сероводорода. В воздушной среде увеличивается концентрация углекислого газа, аммиака, сероводорода, метана, ацетилена и ряда других газов. В почвах происходит засоление, осолонцевание, потеря структуры, увеличение восстановленности почв с образованием Fe2+, Mn2+, увеличивается подвижность железа, алюминия, марганца, сероводорода, углекислого газа, происходит заиливание почв, увеличение их липкости и вязкости.
При загрязнении почв тяжелыми металлами при оценке факторов деградации учитывают состав токсикантов в водной и воздушной среде, размер частиц, их химическое состояние, интенсивность и продолжительность выбросов, розу ветров, периодичность, монотонность или импульсность выбросов. Учитывают, что воздушные выбросы переносятся на расстояние до 300 км (мониторинг, как правило, проводится на расстояние до 30 км от источника загрязнения). Следует отметить, что изменения охватывают почву, водную и воздушную среду, биоту, растительный покров, влияют на сопредельные территории. При этом, интенсивность загрязнения, помимо внешних факторов воздействия, различается на почвах разного гранулометрического состава; на определенных элементах микро- и мезорельефа; на разных типах почв, под определенными растительными ассоциациями. Поэтому анализ образцов только на разном расстоянии от источника загрязнения без учета зависимости загрязнения от вышеуказанных факторов не дает корректного ответа о нарушениях в экологической системе. Для оценки разной степени загрязнения, характера и продолжительности загрязнения используются определенные индикаторные виды биоты и растений.
При разработке мониторинга необходимо знать источники поступления загрязняющих веществ, процессы переноса токсикантов, процессы ландшафтно-геохимического перераспределения, данные о состоянии антропогенных источников эмиссии загрязняющих веществ. Система мониторинга охватывает изучение следующих изменений окружающей природной среды: 1) источников и факторов воздействия; 2) состояния окружающей природной среды; 3) состояния биотической составляющей биосферы; 4) реакции крупных систем и биосферы в целом; 5) состояния здоровья и благосостояния населения.
В первую очередь, должна быть установлена приоритетность факторов, ведущих к наиболее серьезным изменениям окружающей природной среды. Необходимо выделить отдельные элементы тех или иных объектов наблюдения, наиболее подверженных воздействию. Необходимо определить критические точки, переход через которые вызывает нарушения и разрушения экосистем. Определение приоритетности для подсистем мониторинга при решении различных задач может привести к различным результатам для одного и того же фактора воздействия. Как правило, проводят наблюдения за откликом (обратимые изменения) и последствиями (необратимые изменения) у биоты. Проводят наблюдения по функциональным и структурным биотическим признакам. Для получения информации об изменениях экосистем необходимы данные об их первоначальном состоянии до вмешательстве человека. Необходима оценка фонового состояния.
При оценке экологического состояния почв учитывают степень воздействия и процент площади деградированных земель. В качестве критериев экологического состояния, используют химические и физико-химические свойства почв, степень загрязнения их тяжелыми металлами, радионуклидами, пестицидами, изменение физических свойств и морфологического строения почв, морфологические показатели и фитотоксичность, ботанические показатели (таблица 25).
Таблица 25
Критерии экологической оценки состояния почв (утверждены Министерством
охраны окружающей среды и природных ресурсов 30 ноября 1992 г.)
Показатели :Экологическое :Чрезвычайная :Удовлетворительная
:бедствие :экологическая :ситуация
: :ситуация :
% площади земель, выведенных из
с/х оборота, вследствие деградации более 50 30-50 до 5
уничтожение гумусового горизонта А+В Апах (А1) до 0,1 А
перекрытие поверхности почвы
абиотическим наносом более 20 10-20 отсутствует
увеличение плотности почвы по
отношению к равновесной, % более 40 30-40 до 10
превышение уровня грунтовых вод,
% от критического более 50 25-50 допустимый
радиоактивное загрязнение, км/км2
цезий-137 более 40 15-40 до 1
стронций-90 более 3 1-3 до 0,3
сумма изотопов плутония более 0,1 менее 0,1 нет
мощность экспозиционной дозы на
уровне 1 м от поверхности мкР/час более 400 200-400 до 20
потеря гумуса в пахотных почвах
за 10 лет (относительные %) более 25 10-25 менее 1
увеличение содержания легкораст-
воримых солей, г/100 г более 0,8 0,4-0,8 до 0,1
увеличение доли обменного натрия
% от Е более 25 15-25 до 5
превышение ПДК химических веществ
1 класс опасности более 3 раз в 2-3 раза нет
2 класс опасности более 10 раз в 5-10 раз нет
3 класс опасности (включая нефте-
продукты) более 20 раз в 10-20 раз нет
Zc более 128 в 32-128 менее 16
Снижение уровня активной микробной
массы более 100 раз 50-100 до 5 раз
фитотоксичность почв (снижение числа
проростков в % к фону) более 200 140-200 до 110
Дополнительные показатели
доля загрязненной с/х продукции, % от
проверенной более 50 25-50 до 5
число яиц гельминтов в 1 кг почвы более 100 10-100 нет
число патогенных микроорганизмов
в 1 кг почвы более 10-6 10-6-10-5 менее 10-4
коли-титр (для почвы – наименьшая
масса почвы, в которой содержится
1 кишечная палочка) менее 0,001 0,01-0,001 более 1.0
генотоксичность почвы (число мутаций
по сравнению с контролем) число раз более 1000 100-1000 менее 2
В то же время, для отдельных показателей почв разработаны более детальные оценки степени деградации и экологической напряженности. Черниковым В.А. предлагаются критерии степени деградации гумусовых кислот почв.
Таблица 26
Степень деградации гумусовых кислот дерново-подзолистых почв,
% к гумусовым кислотам недеградированных почв (по Черникову В.А.)
Диагностические показатели : Степень деградации
:------------------------------------------------------
: слабая : средняя : сильная
содержание ат % С 80-90 75-85 75
Н 85-90 80-85 80
степень окисленности 80-85 75-80 75
атомное отношение Н/С 80-85 75-80 75
отношение алифатических аминокислот к сумме
ароматических и гетероциклических 80-85 75-80 75
отношение гуматов к гуминовым кислотам 80-85 75-80 75
соотношение неароматических и ароматических
соединений 80-85 75-80 75
Таблица 27
Поправочные коэффициенты для оценки степени деградации гумусовых
соединений почв
Степень деградации : Гранулометрический состав
:----------------------------------------------------------------------
: песок : легкий : средний : тяжелый
: : суглинок : суглинок : суглинок
недеградированные почвы 1,0 1,0 1,0 1,0
слабо деградированные почвы 1,23 1,1 1,05 1,05
средне деградированные почвы 1,45 1,2 1,25 1,15
сильно деградированные почвы 1,60 1,3 1,35 1,20
Мосиной Л.В. предлагается оценка степени деградации почв по их микробиологической активности.
Таблица 28
Оценка состояния экосистем по микробиологическим критериям
Содержание :Наличие актино- :Число видов :Содержание :Уменьшение мик-
стерильных акти :мицетов группы :бацилл :фитопатогенных :робной биомассы, %
номицетов, % :Niger, % : : :
высокая степень устойчивости экосистемы
отсутствуют отсутствуют 7-8 отсутствуют отсутствуют
средняя степень устойчивости
35-40 отсутствуют - отсутствуют не отмечено
слабая степень устойчивости
52-50 > 50 3 18-20 20-50
Разработаны градации деградации почв по фитотоксичности и генотоксичности.
Таблица 29
Критерии для выделения зон экологической напряженности генотоксичности
почвы (тест Эймса)
Рост числа мутаций, по сравнению с : Площадь проявления показателя, %
контролем :-----------------------------------------------------------------
: < 5 : 5-10 : 20-30 : > 50
до 2 раз 1 *) 1 1 1
в 2-10 раз 2 2 2 2
в 10-100 раз 2 3 3 4
в 100-1000 раз 3 3 4 5
более, чем в 1000 раз 3 3 5 5
*) 1 – относительное экологическое благополучие; 2 – риск; 3 – кризис; 4 – бедствие; 5 – экологическая катастрофа.
Детально разработана система экотоксикологической оценки пестицидов.
Таблица 30
Балльная система экотоксикологической оценки пестицидов по Соколову М.С.
и Глазовской М.А.
Показатель вторичного эффекта пестицидов : Баллы
персистентность в почве, мес. менее 1 2
1-6 4
6-24 - 6
более 24 - 8
влияние на процессы ферментации и биологическую активность почвы
не оказывает влияния 0
оказывает на отдельные процессы и популяции 1
влияет на многие процессы и популяции 2
выщелачивание по почвенному профилю, см
не мигрируют 0
до 15 см 1
до 50 см 2
глубже 50 см 3
перемещение из почвы в культивируемые растения и фитотоксичное воздействие
не адсорбируются растениями 0
адсорбируются, но не имеют вторичного воздействия 1
адсорбируются и снижают качество урожая 2
адсорбируются, снижают качество урожая и оказывают фитотоксичное
действие на культуры 3
реакция на фотолиз
разлагается фотохимически 0
устойчивы к фотохимическому разложению 1
оценка по предельно допустимой концентрации, мг/кг
в сельскохозяйственной продукции – более 1 0
1- 0,1 - 1
0,1-0,01 2
менее 0,01 3
0 4
в воде - более 1 – 0; (1-0,1) – 1; (0,1-0,01) – 2; менее 0,01 – 3; 0 – 4
воздействие на органолептические свойства
сельскохозяйственной продукции: не воздействуют – 0; воздействуют – 1;