Методы оценки почвенной среды
Основные факторы неблагоприятного воздействия предприятий и организаций на земельные ресурсы связаны с выбросом вредных веществ в количествах, превышающих установленные нормативы, химическим, физическим, биологическим или иным загрязнением в результате хозяйственной деятельности, а также механическим воздействием.
.4.1 Метод биодиагностики техногенного загрязнения почв
Высокая чувствительность почвы к любым негативным и позитивным воздействиям позволяет использовать биологические показатели в качестве параметров биомониторинга.
Биологическая активность - производная совокупности абиотических, биотических и антропогенных факторов почвообразования. В почве зоо - и микробоценозы объединяются в единую систему с продуктами их жизнедеятельности- внеклеточными и внутриклеточными ферментами, а также с абиотическими компонентами почвы.
Основные положения предлагаемой методологии следующие:
одновременное изучение показателей биологической активности почвы;
выявление наиболее информативных эколого-биологических показателей и возможного интегрального показателя экологического состояния почвы;
учет пространственной и временной вариабельности биологических свойств почвы;
использование сравнительно-географического и профильно-генетического подходов для оценки состояния почвы.
Исследование состояния деградированных почв будет наиболее полным в том случае, если будут определены:
прямые показатели загрязнения тяжелыми металлами и нефтепродуктами (валовое содержание тяжелых металлов, содержание их подвижных форм, содержание нефтепродуктов, мощность загрязненного слоя);
показатели устойчивости к загрязнению тяжелыми металлами и нефтепродуктами (емкость катионного обмена, степень насыщенности основаниями, содержание гумуса, реакция среды).
Биологические показатели изменения свойств почвы под воздействием металлов-загрязнителей и нефтепродуктов (активность почвенных ферментов, например инвертазы, каталазы, интенсивность выделения углекислого газа, целлюлоз разлагающая способность, общая численность почвенных микроорганизмов, структура микробоценоза и др.).
Для практических целей определение всего комплекса показателей весьма трудоемко и требует дорогостоящего оборудования. Более целесообразно определять показатели, объективно отражающие уровень и последствия загрязнения.
Влияние степени загрязнения на биологические процессы в почве целесообразно определять по отклонению активности внеклеточных биологических процессов от контроля согласно эко токсикологическим нормативам: <10% - мало опасный, 25 - 50 - опасный и > 50% - очень опасный уровень влияния.
Различные типы почв при одинаковом характере и степени загрязнения проявляют различную устойчивость. Для серой лесной почвы средний уровень загрязнения уже очень опасен, в этом случае восстановление биоценотических функций затруднено или практически невозможно. В черноземе выщелоченном снижение ИПБС на 50% происходит только при высоком уровне загрязнения.
Результаты биомониторинга техногеннозагрязненных почв могут широко применяться при оценке воздействия на окружающую среду, экологическом нормировании загрязнения почв, прогнозировании экологических последствий какой-либо хозяйственной деятельности на данной территории, проведение экологической экспертизы, аудита и сертификации предприятий.
.4.2 Метод биотестирования
Биотестирование как наиболее целесообразный метод определения интегральной токсичности почвы.
Предельно допустимая концентрация ядовитых веществ (ПДК) в воде, почве, продуктах питания в настоящее время является основой мониторинга вредных веществ в окружающей среде. Однако следует отметить, что превышение ПДК химических веществ в исследуемых субструктурах служит лишь косвенным показателем их токсичности. Не всегда удается установить прямую зависимость между содержанием загрязнителя в среде и ее пригодностью для обитания живых организмов. Почва может быть сильнозагрязненной, но нетоксичной или слаботоксичной и, наоборот, слабозагрязненной, но сильно токсичной. Токсичное действие одних компонентов может быть нейтрализовано или усилено присутствием других, поэтому токсичность почвы не определяется токсичностью отдельных соединений, содержащихся в ней. Необходимо оценивать интегральную токсичность почвы, отражающую влияние всего комплекса.
Наиболее целесообразным методом определения интегральной токсичности почвы является биотестирование. Показателем степени токсичности при биотестировании служит изменение выбранной тест-функции биоиндикаторного организма при его взаимодействии с пробой среды. Успешное применение биотестирования для диагностики состояния экосистемы во многом зависит от правильного подбора тест-объекта.
В качестве биоиндикаторов могут быть использованы животные, растения, микроорганизмы. Уровень организации тестируемой биологической системы может варьировать от доклеточного (макромолекулы) до надорганизменного (сообщества).
Большинство исследователей полагает, что применение единственного биологического параметра для целей биотестирования ненадежно из-за разнообразных механизмов отклика тест-организма на различные антропогенные загрязнения.
Наиболее полный анализ интегральной токсичности достигается при применении набора биотестов с использованием различных тест-организмов при контроле их биологических параметров.
Наиболее очевидными критериями выбора тест-организмов являются простота работы и точность получаемых в результате тестирования данных. Под простотой понимается легкость выделения тест-организма из природных источников, его хранения, размножения, постановки пробы на токсичность, обработки и интерпретации полученных результатов. Точность в данном случае - это наличие однозначных, ярко выраженных изменений тестируемой функции индикаторного организма в результате воздействия интересующего загрязнителя.
В некоторых случаях для оценки токсичности почвы необходимо в качестве тест-объектов брать микроорганизмы. Достоинства микробиологических тестов обусловлены следующими причинами. Благодаря небольшим размерам микробные клетки имеют относительно большую поверхность контакта с окружающей средой, что определяет их высокую чувствительность к происходящим в ней изменениям. Высокие скорости роста и размножения микроорганизмов дают возможность за сравнительно короткий срок проследить за воздействием любого неблагоприятного фактора на протяжении десятков и даже сотен поколений. К тому же они компактны и в большинстве случаев не требуют значительных материальных затрат для поддержания жизнедеятельности.
Применение микроорганизмов для оценки интегральной токсичности почвы и создание на их основе комплексной системы чувствительных, достоверных и экономичных биотестов является перспективной областью исследований.
К недостаткам микробиологических тестов следует отнести достаточно высокую способность микроорганизмов к образованию устойчивых мутантных штаммов, что может в некоторых случаях приводить к получению недостоверных результатов.
В природных экосистемах микроартроподы, являющиеся почвенными беспозвоночными, широко используются для мониторинга на уровне комплекса видов. На территории с интенсивной антропогенной нагрузкой они часто остаются единственной группой, по которой можно судить о степени воздействия на почву. Почвенные ногохвостки (коллемболы) очень чувствительны к воздействию органических веществ, поэтому их можно с успехом применять при определении интегральной токсичности загрязненных почв, в частности тест-показателем может служить процент выживших особей коллембол, продолжительность их жизни, поведенческие реакции.
Описанные выше тесты доступны и просты в исполнении, не требуют сложного лабораторного оборудования и могут быть рекомендованы исследователям разных уровней подготовки.
Их преимущество является также то обстоятельство, что работы ведутся с объектами, типичными для почвенной среды обитания в естественных условиях. Набор тест-объектов из семян растений, микроорганизмов, почвенных беспозвоночных и ферментов можно использовать как в полном объеме, так и частично в зависимости от целевого назначения исследований. Если пробы с почвенными ногохвостками и активность ферментов дают хорошую количественную характеристику токсичности почвы при низкой и средней степени ее загрязнения, то микробиологические тесты удобны для описания состояния сильнозагрязненных высокотоксичных почв.
В выше изложенной информации нами были описаны теоритические основы экологического аудита ресурсного природопользования, методология проведения экологического аудита землепользования, а также методология проведения натурных обследований и представлены методы оценки почвенной среды.
Глава II. Оценка состояния почв Мещерского микрорайона в рамках экологического аудита
.1 I Этап - Подготовительный
Федеральный закон от 10.01.2002 г. № 7-ФЗ «Об охране окружающей среды»
Земельный кодекс РФ от 25.10.2001 г. № 136-ФЗ
Кодекс Российской Федерации об административных правонарушениях от 30.12.2001 г. № 195-ФЗ
Федеральный закон "Об аудиторской деятельности" от 30.12.2008 N 307-ФЗ
Федеральный закон от 18.06.2001 г. № 78-ФЗ "О землеустройстве"
Постановление Правительства РФ от 02 января 2015 г. № 1 "О государственном земельном надзоре"
ГОСТ Р ИСО 14010-98 - «Руководящие указания по экологическому аудиту. Основные принципы»
ГОСТ 17.4.1.02-83 - Охрана природы. Почвы. Классификация химических веществ для контроля загрязнения
ГОСТ 17.4.3.03-85 - Охрана природы. Почвы. Общие требования к методам определения загрязняющих веществ
ГОСТ 29269-91 - Почвы. Общие требования к проведению анализов.
СанПиН 17.4.3.06-86 - Охрана природы. Почва. Общие требования к классификации почв по влиянию на них химических загрязняющих веществ
СанПиН 42-128-4433-87 - Санитарные нормы допустимых концентраций химических веществ в почве
СанПиН 2.1.7.1287-03 - Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы
СанПиН 42-128-42750-87 - Санитарно-гигиенические нормы предельно допустимых концентраций и ориентировочно допустимых концентраций пестицидов в почве
Для того чтобы получить первое представление о состоянии земельных ресурсов, на первом подготовительном этапе можно провести анкетирование предприятия.
.2 II Этап - Основной
Анализ состояния почвенной среды Мещерского микрорайона
Микрорайон расположен на относительно ровной местности. Мещера - "спальный" район стоит на песках.
Биотестирование является наиболее целесообразным методом определения интегральной токсичности почв. Он доступен и прост в применении, не требует сложного лабораторного оборудования и может быть рекомендован исследователям разных уровней подготовки. В свою очередь и биодиагностика техногенного загрязнения почв является достаточно простым методом, который способен дать реальную оценку состояния почв. Это стало возможным после долгих лет исследований, когда были обнаружены наиболее информативные показатели, объективно отражающие уровень и последствия загрязнения и не требующие для своего определения дорогостоящего оборудования. В настоящее же время, когда обострено противоречие между экономикой и экологией, важно, чтобы методы оценки загрязнения почв могли не только давать объективное представление о состоянии почв, но, и были доступны в материальном плане.
Для проведения анализов почвы отбирают точечные образцы по глубине окультуриваемого слоя. Как правило, для проведения анализа почвы достаточно составить один смешанный образец для участка площадью до 1 га. Представительную пробу составляют из 5-10 точечных почвенных проб, взятых равномерно по всей площади участка.
Анализ почвы, как правило, проводится по стандартному перечню химических показателей и биологических загрязнений. При необходимости перечень исследуемых показателей может быть расширен.
Вид анализаРезультатыМеханический составПесчаный, супесчаный, легкосуглинистыйСодержание гумуса0,4%Качественный состав гумуса: гумин гуминовые кислоты Очень мало Практически нетНаличие в почве вредных соединений: CO32- Cl3- S042- Закисное железо Fe2+Водная вытяжка Солянокислая Отсутствует Мало Присутствует - Очень мало Очень мало - ОтсутствуетОбеспеченность питательными веществами: NO3- PO43- K+ Ca2+ Отсутствует - Отсутствует Очень много Отсутствует Отсутствует Отсутствует Очень многоРеакция почвы и нуждаемость в известковании: актуальная кислотность обменная кислотность 7,8 6,0 (нейтральная, в известковании не нуждается)Структурное состояние30,8% (среднеструктурная)Степень водопрочности0%Удельный вес2,63 г/см3Объемный вес1,43 г/см3Скважность45,6%Гигроскопическая влага2,15%Капиллярная влагоемкость29%Полная влагоемкость52%Прогнозная урожайность пшеницы68 ц/га
Особенности почвенного покрова Мещерской низменности обусловлены как биоклиматическими факторами, так и спецификой почвообразующих пород. Главными почвообразующими процессами здесь являются подзолистый, дерновый и болотный, сочетания которых и разная степень проявления определили значительное разнообразие конкретных почвенных типов и подтипов. Значительную часть занимают почвы речных пойм.
В связи с разнообразием рельефа, почвообразующих пород, режимов увлажнения, основными особенностями почвенного покрова водораздельных поверхностей Мещеры являются его чрезвычайная мозаичность, а также довольно широкое распространение погребенных почв. Характерной естественной тенденцией почвообразования в Мещере является усиление процессов заболачивания. Почвы Мещеры отличаются водопроницаемостью, фильтрационной способностью.
.3 III Этап - Заключительный
Меры по улучшению песчаных почв:
Для улучшения структуры и основных характеристик песчаных почв в них следует регулярно вносить уплотняющие и связывающие компоненты, такие, как торф, илистые образования, глиняная и буровая мука для заполнения пор между песчаными частицами и компост с перегноем в больших количествах для создания благоприятной биологической среды обитания почвенных микроорганизмов. Что касается удобрений, то, учитывая такой недостаток песчаных почв, как быстрое вымывание питательных веществ проходящей сквозь почвенный слой водой, вносить следует минеральные удобрения быстрого действия и делать это небольшими дозами и достаточно часто.
Меры по улучшению супесчаных почв:
Как и в случае с песчаными почвами, хорошо зарекомендовало себя регулярное внесение торфа для лучшего связывания твердых почвенных частиц, кроме того, для поддержания благоприятной биологической среды жизнедеятельности почвенных микроорганизмов рекомендуется внесение навоза под осеннюю или весеннюю обработку почвы, удобрение компостом и минеральными удобрениями. Минеральные удобрения по аналогии с песчаными почвами следует вносить небольшими порциями и часто.
Меры по улучшению суглинистых или средних почв:
Для подержания запаса питательных веществ в суглинистых почвах рекомендуется удобрять их органическими удобрениями, такими, как навоз под осеннюю обработку почвы или компост, во внесении которого нуждаются все без исключения типы почв. Дополнительные органические и минеральные удобрения следует вносить целенаправленно после проведения анализа почвы и по мере необходимости.
Меры по улучшению торфяно-болотных почв:
Основные меры по улучшению такого рода почв должны проводиться в двух направлениях. Для нормализации процесса переработки органических веществ, результатом которого станет высвобождение азота и превращение его в доступную для растений форму, необходимо создать .условия для развития нормальной биологической жизни почвы. Для этого в почву необходимо вносить навоз, навозную жижу, компост, опилки, применять микробиологические препараты. Вторым направлением по улучшению торфяно-болотных почв является повышение содержания в них фосфора и калия в доступной для растений форме. Для этого при обработке почвы следует вносить фосфорно-калийные удобрения, причем на торфовивианитовых почвах доза фосфорных удобрений уменьшается вдвое.
Вывод:
В ходе обследования было выяснено, что территория памятника природы по биоклиматическим условиям относится к природной подзоне хвойно-широколиственных лесов с дерново-подзолистыми почвами. Однако, в настоящее время естественная растительность, как и почвенный покров, полностью изменены антропогенным воздействием. В прибрежной зоне почвенно-растительного покрова лишено около 70% территории. Имеющиеся почвы представлены антропогенными насыпными рыхло песчаными разностями со слабо развитым гумусовым горизонтом. Намывные пески слагаются из кварцевых разнозернистых песков, бедных по содержанию элементов питания и малоплодородных для произрастания растений. Там, где растительность отсутствует, песок перевивается ветром.
Таким образом, нужно сохранять и поддерживать экологическую среду Мещерского района, в том числе и контролировать загрязнение почвенной среды, предотвращать различные вредные выбросы, следить за благополучным состоянием среды.
Заключение
Подводя итог по вышеизложенной информации, основной целью экологического аудита является оценка соответствия заранее установленным критериям проверяемой хозяйственной и иной деятельности в части воздействия на окружающую среду и ее компоненты. В качестве дополнительной цели экологического аудита можно назвать - вынесение рекомендаций по улучшению деятельности, оказывающей воздействие на окружающую среду. Указанная цель названа дополнительной, так как не всегда является необходимой, тем более рекомендации экологического аудита зачастую носят общий характер, для реализации которых необходим целый комплекс дополнительных исследований, не входящих в рамки договора о проведении экологического аудита.
Так же мною был проведен анализ почв Мещерского микрорайона и разработан рекомендательный комплекс мер по предотвращению ухудшения экологической ситуации, связанной с землепользованием на данном объекте.
Почвы загрязняются различными вредными химическими веществами, пестицидами, отходами сельского хозяйства, промышленного производства и коммунально-бытовых предприятий. Поступающие в почву химические соединения накапливаются и приводят к постепенному изменению химических и физических свойств почвы, снижают численность живых организмов, ухудшают ее плодородие. В связи с тем, что почва является неотъемлемым звеном биосферы и играет важнейшую роль в жизни общества всей планеты чрезвычайно важно изучение ее современного состояния и изменения под влиянием антропогенной деятельности.
Таким образом, в настоящее время необходимо иметь такие методы оценки загрязнения почв, которые могли бы дать объективное представление о состояние почвы, то есть о том, насколько она способна выполнять отведенные ей функции.
Рассмотренные методы, такие как биотестирование и биодиагностика загрязненных почв выполняют требования современности по исследованию загрязненных почв. Биотестирование является наиболее целесообразным методом определения интегральной токсичности почв. Он доступен и прост в применении, не требует сложного лабораторного оборудования и может быть рекомендован исследователям разных уровней подготовки. В свою очередь и биодиагностика техногенного загрязнения почв является достаточно простым методом, который способен дать реальную оценку состояния почв.
Данную работу можно рассматривать как первичный исходный методологический материал для разработки оценки антропогенного воздействия на состояние почв в Агро экосистеме. Она включает в себя обзорную информацию по некоторым имеющимся в настоящее время методам оценки, их преимуществам и недостаткам. Здесь же представлены некоторые новые подходы к оценке воздействия. Предлагаемые рекомендации помогут разобраться в исходной информации, обобщить и систематизировать ее. Особенно полезными они могут быть на этапе трактовки результатов.
Список литературы
Буторина М. В., Дроздова Л. Ф., Иванов Н. И. Инженерная экология и экологический менеджмент: Учебник. - М.: Логос, 2004. - 520с.: ил.
Демина Т. А. Экология, природопользование, охрана окружающей среды. - М.: изд-во Аспект-пресс, 1995.
Земельный кодекс РФ от 25.10.2001 г. № 136-ФЗ
Федеральный закон "ОБ ОХРАНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ" от 10.01.2002 N 7-ФЗ
Федеральный закон "Об аудиторской деятельности" от 30.12.2008 N 307-ФЗ
Федеральный закон от 18.06.2001 г. № 78-ФЗ "О землеустройстве"
Постановление Правительства РФ от 02 января 2015 г. № 1 "О государственном земельном надзоре"
ГОСТ Р ИСО 14010-98 - «Руководящие указания по экологическому аудиту. Основные принципы»
ГОСТ 17.4.1.02-83 - «Охрана природы. Почвы. Классификация химических веществ для контроля загрязнения»
Добровольский Г. В., Никитин Е. Д. Сохранение почв как незаменимого компонента биосферы. - М.: Наука, 2001.
Исмаилов Н. М. Нефтяное загрязнение и биологическая активность почв. - М.: Наука, 1991.
Коробкин В. И., Передельский Л.В. Экология. - Ростов н/Д: изд-во «Феникс», 2003. - 576с.
Бурлака В. А., Казарин В. Ф. Восстановление плодородия почв, загрязненных высокоминерализованными пластовыми водами // Экология и промышленность России. 2005. Февраль. - С. 21 - 25.
Основы экологического аудита: Учеб. пособие / Под общ. ред. А.Т. Никитина, С.А. Степанова.-М.: МНЭПУ, 2001.-392 с.;
Природопользование: Словарь-справочник. Реймерс Н.Ф.- М., 2008.
Экологический аудит., Г.С. Камерилова, Е.Н. Петрова, М.А. Картавых.,2011г.
Экологический аудит., Логвиновский В.Д.,2006г.
Экологический аудит. Концептуальные и организационно-правовые основы., Серов Г.Н.- М., 2006.
Экологический аудит. Теория и практика». Потравный И.М., Петрова Е.Н., Вега А.Ю., Мотосова Е.А., Жалсараева Е.А., Звягинцева Е.Н.,2013г.
Экологический аудит. Учебно-практическое пособие. - М.: «Экзамен», 1999 г.
Девятова Т. А. Биодиагностика техногенного загрязнения почв // Экология и промышленность России. 2006. Январь. - С. 36 - 37.
Киреева Н. А., Новоселова Е. И, Ямалетдинова Г. Ф. Диагностические критерии самоочищения почвы от нефти // Экология и промышленность России. 2001. Декабрь.
Киреева Н. А., Тарасенко Е. М. Биотестирование как метод оценки загрязнения почв нефтью // Экология и промышленность России. 2004. Февраль. - С. 26 - 29.
Смирнова Н. В., Шведова А. В. Влияние свинца и кадмия на фитотоксичность почвы // Экология и промышленность России. 2005. Апрель. - С. 32 - 35.