Геохимическая устойчивость почв это

Геохимическая устойчивость почв это

УСТОЙЧИВОСТЬ ПОЧВ К ХИМИЧЕСКОМУ ЗАГРЯЗНЕНИЮ зависит от ряд параметров коррелирующих со степенью подвижности и токсичности для живых организмов соединений Al, Fe, Pb, Cu, Cd, Hg, Zn, Ni, и Se, а также с опасностью накопления тяжелых металлов на различного рода геохимических барьерах в малоподвижных формах. Важнейшими параметрами, определяющими устойчивость почв к загрязнению, относятся: кислотно-щелочные условия, величина рН, окислительно-восстановительные условия, признаки оглеения, мощность гумусового горизонта (А) и ряд других. Генетические типы почв, распространенные на территории Перм. края, обладают разным уровнем эколого-геохимической устойчивости к тяжелым металлам:
— очень низкой устойчивостью характеризуются почвы болотно-подзолистого типа;
— низкую устойчивость проявляют дерново-подзолистые и аллювиальные (пойменные) почвы;
— устойчивостью ниже среднего уровня обладают дерново-глеевые почвы;
— среднюю устойчивость имеют серые лесные почвы;
— устойчивостью вышесреднего уровня отличаются дерново-карбонатные почвы.
Таким образом, дерново-подзолистые почвы доминирующие в почвенном покрове исследуемой территории являются наименее устойчивыми к загрязнению тяжелыми металлами. При осуществлении сельскохозяйственных и технических работ на территории края необходимо учитывать особенности почв с целью уменьшения деградации почвенного покрова. Прежде всего, необходимо определение исходного физического и физико-химического состояния почв, для последующего мониторинга состояния почвенного покрова при его восстановлении. Основными параметрами, которые обязательно должны учитываться при анализе состояния почв, являются – мощность гумусового горизонта, механический состав, содержание гумуса, поглотительная способность почв, реакция почвенного раствора (для данного региона рН водной суспензии и солевой вытяжки), обеспеченность общими и подвижными формами азота, фосфора и калия, содержание микроэлементов. При прокладке магистралей трубопроводов, ЛЭП для сохранения плодородного слоя необходимо его удаление и складирование для последующей рекультивации нарушенных территорий. В случае пахотных земель рекомендуется удаление всего пахотного слоя, поскольку в этом слое перемешано несколько почвенных генетических горизонтов, в том числе и гумусовый горизонт. При освоении залежных земель необходимо удаление верхнего восстанавливающегося наиболее гумусированного горизонта, выполняющего основные экологические функции почвы. У целинных дерново-подзолистых почв рекомендуется удаление всех горизонтов, расположенных над подзолистым, эти горизонты являются наиболее плодородными и ценными. При восстановлении нарушенных земель необходимо вернуть удаленные плодородные горизонты. Для ускорения процессов восстановления эродированных и техногенно-нарушенных почв рекомендуется проведение биологической рекультивации почв, основанной на высеве растений с последующей запашкой. Предпочтительнее всего возделывание люпина, донника или люцерны, поскольку эти растения обогащают почву азотом и органическим веществом. Кроме того, деятельность корневой системы травянистой растительности улучшает структуру и вводно-воздушные свойства почвы. Рекомендуется также внесение минеральных удобрений и органического вещества для повышения продуктивности естественной растительности и улучшения физико-химических свойств почвы. В случае кислых дерново-подзолистых почв крайне необходимо известкование при проведении рекультивации. Дозы извести рассчитываются по величине гидролитической кислотности почвы. Последующий мониторинг позволит выявить динамику процессов восстановления свойств почвы.

Лит.: Моторина Л. В. Промышленная рекультивация земель / Л. В. Моторина, В. А. Овчинников. М.: Мысль, 1975; Глазовская М. А. Методологические основы оценки эколого-геохимической устойчивости почв к техногенным воздействиям: метод. пособие. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1977. 102 с.; Муха В. Д. Агропочвоведение: учебник для вузов / В. Д. Муха, Н. И. Картамышев, Д. В. Муха. М.: Колос, 2003. 526 с.

Источник

Устойчивость функционирования почв

В настоящей работе для почв — буферных открытых динамичных систем, связанных с окружающей средой потоками вещества и энергии — было дано следующее определение понятия устойчивости: устойчивость — это способность возвращаться после возмущения в исходное состояние и сохранять производительную функцию в социально-экономической системе. При составлении карты были использованы теоретические и практические подходы к проблеме из ряда опубликованных работ [26, 27, 50, 220, 222].

В целом на степень устойчивости почв к различным видам антропогенных воздействий в наибольшей степени влияет комплекс таких показателей, как положение почвы в ландшафте, мощность органогенного и гумусово-аккумулятивного горизонтов, кислотность почвы, емкость катионного обмена, содержание гумуса, гранулометрический состав почв.

Карта построена на основе почвенной карты*. Для всех почв легенды этой карты по опубликованным материалам получены значения параметров, использованных для оценки устойчивости почв с позиций сохранения нормального функционирования. Абсолютные показатели были переведены в условные баллы для получения суммарной оценки устойчивости..

Следует отметить, что выбор свойств, в той или иной степени определяющих устойчивость функционирования почв, — наиболее трудная задача по следующим причинам: неполнота аналитических данных по многим свойствам большинства почв того или иного региона, недостаточное экспериментальное подтверждение их относительной роли в устойчивости функционирования почв. В связи с этим оценка носит характер экспертной и зависит от взглядов на проблему конкретных исследователей.

Полученная оценка устойчивости функционирования почв на территории России варьирует от 11 до 29 баллов. При разработке легенды к карте по интегральным балльным оценкам была построена гистограмма, показавшая их нормальное распределение в исследованной совокупности почв. Далее с выбранным интервалом в 4 балла вся cовокупность почв была разбита на 5 классов по степени устойчивости функционирования и в программе MapInfo рассчитаны площади, занимаемые каждым классом.

В группу с низкой устойчивостью попадают арктические и глее-подзолистые почвы, подзолы и дерново-подзолы, горные примитивные и ряд других почв с кислой реакцией среды, низкой емкостью поглощения и малой мощностью органогенных и гумусово-аккумулятивных горизонтов. В группу с низкой устойчивостью попадают арктические и глее-подзолистые почвы, подзолы и дерново-подзолы, горные примитивные и ряд других почв с кислой реакцией среды, низкой емкостью поглощения и малой мощностью органогенных и гумусово-аккумулятивных горизонтов.

Следующая градация устойчивости — ниже средней— охватывает группу таких почв, как арктотундровые, подбуры тундровые, подзолистые и подзолисто- и торфяно-подзолисто-глеевые, буро-таежные, палевые и дерново-подзолистые, буроземы, торфяные болотные верховые и многие другие почвы. Эта градация занимает около 50% площади России.

Средняя устойчивость характерна для тундровых глеевых и тундрово-болотных почв, дерново-подзолистых со вторым гумусовым горизонтом, дерново-карбонатных и дерново-глеевых, подбелов, серых лесных почв, солончаков, солонцов, бурых пустынно-степных, некоторых каштановых почв и др. Почвы средней устойчивости занимают одну седьмую часть площади России.

В категорию устойчивости выше средней попадают перегнойно-карбонатные почвы, каштановые, некоторые подтипы черноземов (мицеллярно-карбонатные), лугово-черноземовидные, торфяные болотные переходные и низинные, многие крио- и гидроморфные комплексы и ряд других почв с хорошо выраженным гумусово-аккумулятивным горизонтом, нейтральной реакцией, высокой емкостью поглощения и тяжелым гранулометрическим составом.

Наиболее высокой степенью устойчивости функционирования характеризуются черноземы, лугово-черноземные и луговые почвы. Наиболее высокий балл — 29 получили при оценке черноземы выщелоченные высокогумусные тяжелосуглинистого гранулометрического состава и черноземы типичные, лугово-черноземные почвы, в том числе солонцеватые и солончаковатые. Почвы выше средней и высокой устойчивости функционирования занимают около 20% площади страны.

Таким образом, на 65% территории России развиты почвы с низкой и пониженной устойчивостью функционирования.

В.Д. Васильевская, Ю.Н. Зборищук, Е.А. Погожева

• Устойчивость функционирования почв, масштаб 1:30 000 000

Источник

Глава 20. ТЕХНОГЕННАЯ МИГРАЦИЯ (ТЕХНОГЕНЕЗ)

Геохимическая устойчивость и геохимическая совместимость техногенных систем

Устойчивость ландшафта — это его способность сохранять структуру, функциональные особенности и возвращаться в прежнее состояние после прекращения или ослабления антропогенного воздействия.

Геохимическая устойчивость — способность ландшафта и его компонентов к самоочищению от продуктов техногенеза (их выносу или переводу в инертное состояние).

Н.П. Солнцева выделила два рода геохимической устойчивости, отражающие разные стороны этого сложного явления. Устойчивость I рода — это буферность природных систем (почв, вод, организмов) к техногенному воздействию, т.е. их способность противостоять изменению отдельных параметров. Чаще всего это понятие используется при оценке ответной реакции почв и вод на их загрязнение кислотами и щелочами. Устойчивость II рода — это та часть общей устойчивости системы, которая обеспечивает восстановление ее нормального функционирования.

Кислотные дожди и связанное с ними подкисление вод и почв в индустриальных районах вызвали большое число работ, посвященных проблеме буферности и устойчивости. Разработаны принципы классификации почв по их устойчивости к кислотным воздействиям (Варалляи, Глазовская). Кислые малогумусные песчаные почвы имеют более низкую буферность, чем кислые суглинистые высокогумусные почвы. Особенно высока буферность карбонатных почв. Для аквальных систем в качестве количественного выражения устойчивости используется отношение амплитуды воздействия к амплитуде колебаний их собственных параметров (Батоян и др.).

По Н.П. Солнцевой, одним из критериев устойчивости ландшафтов является геохимическая совместимость техногенных воздействий с направлениями природных процессов. Техногенез может быть совместим с основными природными процессами и усиливать их, уменьшать устойчивость (например, воздействие кислых атмосферных осадков на кислые лесные почвы) и вызывать дополнительную мобилизацию тяжелых металлов. Техногенез может быть несовместим с направлением природных процессов: кислые осадки, выпадая на карбонатные почвы, нейтрализуются и почвы устойчивы к техногенному воздействию. Таким образом, природная обстановка в значительной мере определяет судьбу продуктов техногенеза, поступающих в ландшафт. Ответную реакцию природных систем на техногенное воздействие можно прогнозировать, зная их свойства.

Ландшафтно-геохимические системы со сходным уровнем геохимической устойчивости и сходным характером техногенной геохимической трансформации были названы М.А. Глазовской технобиогеомами.

Она выделила три основные группы факторов геохимической устойчивости.

Факторы, определяющие интенсивность выноса и рассеяния продуктов техногенеза:

— Показатели, характеризующие рассеяние и вынос продуктов техногенеза из атмосферы — осадки и скорость ветра по сезонам.

— Показатели, характеризующие скорость миграции и вынос продуктов техногенеза из почв и проточных водоемов — сток (по сезонам), соотношение осадков и испарения, положение территории в каскадной системе, механический состав почв и грунтов.

Факторы, определяющие интенсивность метаболизма продуктов техногенеза:

— Показатели энергии разложения веществ — сумма солнечной радиации

кДж/год, сумма температур выше 0°, количество ультрафиолетовой радиации, количество гроз в год, скорость разложения органического вещества (опадо- подстилочный коэффициент), интенсивность фотохимических реакций.

Факторы, определяющие возможность и интенсивность закрепления в ландшафтах продуктов техногенеза или их метаболитов:

— Показатели интенсивности закрепления продуктов техногенеза в почвах, грунтах и их исходная емкость — щелочно-кислотные и окислительно- восстановительные условия, сорбционная емкость, количество гумуса, тип геохимических арен (открытые — замкнутые, контрастные — неконтрастные), геохимические барьеры, минералогический состав почв и грунтов, исходный запас элементов, участвующих в техногенных потоках, процессы надмерзлотной ретинизации.

— Показатели локальных выпадений продуктов техногенеза из атмосферы — количество и продолжительность туманов в год, число и продолжительность штилей в год.

Анализ этих показателей позволяет картографировать технобиогеомы для прогноза влияния техногенного воздействия на ландшафты. Выделенные типы территорий рассматриваются как объекты ландшафтно-геохимического прогнозирования по отношению к многообразным формам техногенеза. Такие карты М.А. Глазовская составила для территории СССР. Г.Б. Паулюкявичюс по устойчивости ландшафтов к загрязнению вод районировал территорию Литвы.

Изменение отдельных факторов геохимической устойчивости (подкисление, подщелачивание, затопление и др.) может нарушить относительно устойчивое состояние техногенных ландшафтов и привести к сравнительно быстрой вторичной мобилизации токсичных веществ из загрязненных компонентов ландшафта («взрыву»). Учитывая потенциальную опасность таких процессов, возникла концепция «химических бомб замедленного действия» (Chemical time bombs), направленная на изучение механизмов подобных изменений и путей предотвращения вторичного загрязнения среды уже накопленными поллютантами (В. Стиглиани, Г. Хекстра и др.).

Источник