Современное экологическое состояние почвы

Экологическое состояние почв

Категории Экология почв | Под редакцией сообщества: Биология

Экологическое состояние почв — комплекс почвенных свойств, определяющий степень их соответствия природно-климатическим условиям почвообразования и пригодности для устойчивого функционирования естественных и антропогенных экосистем.

Почвы обладают естественным природным разнообразием, являются универсальным индикатором состояния окружающей природной среды (в том числе на уровне природных зон и административных регионов). Поэтому нарушение почв под влиянием какого-либо воздействия (загрязнение, эрозия, лесо- и сельскохозяйственная деятельность и др.) свидетельствует о неблагополучии экосистемы в целом.

Почва — фильтр биосферы

Почвенный покров является своеобразным пограничным слоем, в котором, в основном, и происходит взаимодействие «живого» и «косного» веществ. Другие компоненты биосферы (микроорганизмы, растения, животные), по существу, живут благодаря существованию таких биокосных тел, как почва. Столь важное значение почв, как для нормального функционирования отдельных наземных экосистем, так и для существования биосферы в целом обусловлено разнообразием их экологических функций и относительно невысокой динамичностью многих почвенных свойств, что позволяет использовать почвенный мониторинг для индикации техногенных воздействий на окружающую природную среду. В отличие от атмо- и гидросферы, почвенный покров является в большей мере накопителем и нейтрализатором различных загрязнителей, чем средой, способствующей их распространению. Почвы служат гигантским фильтром («геомембраной»), принимающим на себя большую часть веществ, растворенных в атмосферных осадках и грунтовых водах, и, как зеркало, отражают противоречия, возникающие при взаимодействии человека и биосферы.

Оценка экологического состояния почв

Для оценки экологического состояния почв используются их физические, физико-химические, химические, агрохимические и биологические свойств, приоритетные для поддержания устойчивого функционирования естественных и антропогенных экосистем, включая их биологические компоненты, в том числе, — человека (перечень некоторых показателей в Таблице)[1].

Примерный перечень контролируемых показателей экологического состояния почв

Показатели загрязнения почв

Концентрация кадмия, свинца, ртути, цинка, никеля, меди, мышьяка, фтора, нитратов, бензола, бенз(а)пирена, фенолов, диоксинов, пестицидов (ДДТ, ГХЦГ, метафоса, трефлана, 2,4-Д), полихлорбифенилов, кратность превышения ПДК (ОДК)
содержание нефти и нефтепродуктов, мг/кг
плотность концентрации цезия-137, стронция-90, Кu/км 2
удельная β-активность
cнижение уровня активной микробной массы, кратность*
фитотоксичность почвы (снижение числа проростков), кратность по сравнению с фоном
уменьшение мощности почвенного профиля (А+В), %*
потери почвенной массы, т/га/год*
расчлененность территории оврагами, км/км 2
площадь подвижных (незакрепленных) песков, % от общей площади
перекрытость поверхности почвы абиотическими наносами, см
глубина провалов относительно поверхности, см
увеличение плотности почвы, кратность равновесной
уменьшение запасов гумуса в профиле почвы (А+В), %*
увеличение кислотности (щелочности), %*
превышение уровня грунтовых вод, % от критического значения (с учетом минерализации)
сработка торфа, мм/год
увеличение содержания суммы легкорастворимых солей, %*
увеличение доли обменного натрия, % от емкости катионного обмена*

Примечание: * — по сравнению с недеградированным аналогом

Нормативы экологического состояния почв – фоновые и предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ, параметры физической и технологической деградации и др. — должны разрабатываться с учетом биоклиматических, литолого-геоморфологических особенностей территории, а также вида хозяйственного использования земель.

Разнообразие функций почв в наземных экосистемах обеспечивает высокую значимость показателей их состояния для оценки состояния окружающей природной среды в целом. Такая роль почвенных показателей обусловлена их комплексностью (интегральностью), относительно небольшой динамичностью и высокой информативностью.

Ссылки

Оценка экологического состояния почвенно-земельных ресурсов и окружающей природной среды Московской области. М.: изд-во МГУ. 2000. 221 с.; ↑ 1

Эта статья еще не написана, но вы можете сделать это.

Источник

Экологическое состояние почвы

Глава VI. Почвы

1. Методы изучения почв

Как объект изучения почва обладает следующими отличительными особенностями:

— многокомпонентный состав (минералы, химические и органические соединения, живые организмы, почвенные растворы, воздух);

— разнообразие форм химических, органических и органо-минеральных соединений;

— наличие новообразованного гетерогенного органического вещества — почвенного гумуса;

— разная природа механизмов межфазных взаимодействий;

— почвенно-генетическая и унаследованная от материнской породы анизотропность;

— иерархическая структура организации почвенного тела;

— пространственная и временная изменчивость свойств и состава.

Полное и всестороннее изучение почвы и ее функций в лесных биоценозах включает полевое описание профиля и СПП, режимные наблюдения, лабораторные анализы, теоретические построения (генезис, классификация, анализ плодородия, моделирование процессов почвообразования), типологию и экономическую оценку земель, разработку приемов улучшения плодородия лесных почв и рационального использования земель. Для оценки почв и почвенного покрова требуется понимание и применение всего набора имеющихся в арсенале почвоведения аналитических и теоретических методов.

Сравнительно-географический метод. Сущность этого метода заключается в сопряженном изучении разных типов почв и факторов почвообразования, исследовании закономерностей пространственной изменчивости почв, анализе структуры почвенного по — крова на разных уровнях его организации. Составными частями сравнительно-географического метода являются картографический и аэрокосмические методы.

Морфогенетический метод. Основу этого метода составляет изучение морфологического строения почвенного профиля в целом и на разных иерархических уровнях его организации. Для каждого уровня организации почв используются свои особые методы исследования. Кристалло-молекулярный, или молекулярно-ионный, уровень организации исследуют методами электронной микроскопии, изучают строение и состав гумусовых веществ, морфологические признаки разрушения и синтеза почвенных минералов, органо-минеральные взаимодействия, трансформацию органического вещества.

Уровень почвенных агрегатов включает микро-, мезо — и макроагрегаты, новообразования растворимых солей, извести, гипса, железа и марганца. Описываются и изучаются форма, размер, структура, состав агрегатов. Применяются методы световой микроскопии.

Уровень почвенных горизонтов изучают в полевых условиях (морфологические признаки: мощность, цвет, структура, строение и др.) и в ходе камеральных исследований с применением стандартных шкал, оптических приборов, совмещенных с компьютером.

Уровень почвенных индивидуумов предполагает применение системного подхода. В его основе лежит представление о почве как о целостной природной системе. В полевых условиях изучаются морфологические признаки, несущие информацию о времени и процессах почвообразования, генезисе и классификационной принадлежности почв. Системный подход включает профильный метод изучения почв, мезо — и микроморфологические методы, а также методы визуальной и электронной микроскопии.

Сравнительно-исторический метод. Этот метод базируется на принципе актуализма, согласно которому в строении и свойствах современной почвы заложены возможности исследования эволюции почв, геологического прошлого, палеоклимата и палеоландшафтов. Сравнительно-исторический метод широко используется в палеопочвоведении и археологическом почвоведении.

Сравнительно-аналитический метод. Он заключается в сравнении вещественного состава и свойств твердой фазы почвенных горизонтов, с одной стороны, и материнской породы — с другой (минералогического и химического составов, органического вещества, почвенных растворов, воздуха, почвенных животных и микроорганизмов).

Для определения вещественного состава почв используются инструментальные методы исследования, в том числе потенциометрические, вольт-амперометрические, кондуктометрические, термогравиметрические, методы молекулярной спектрофотометрии, атомной и рентгенофлюоресцентной спектроскопии, масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой, магнитно-ядерного резонанса и др.

Полевые методы исследования. Полевые методы предназначены для изучения почвенных режимов, водного и теплового балансов, структуры почвенного покрова, почвенного мониторинга, картирования почв, земельного кадастра. Включают маршрутные и стационарные методы, а также методы почвенных ключей.

Методы моделирования. Эта группа методов включает физическое и математическое моделирование. Они предназначены для экспериментального воспроизведения различных явлений и процессов в контролируемых условиях почвообразования и применяются как в полевых, так и в лабораторных условиях.

Геостатистические методы и геоинформационные системы. Для исследования закономерностей пространственного варьирования свойств почв используют геостатистические методы, геоинформационные системы (ГИС).

Развитие получает педотрансферный метод изучения гидрофизических функций почвы. Он основан на выявлении зависимостей между фундаментальными почвенными свойствами и гидрофизическими параметрами почв.

Метагеномика. Все большее внимание почвоведов привлекают методы метагеномики, используемые для исследования метагенома почвы, в связи с серьезной проблемой деградации почв и необходимостью их реабилитации. Метагеном почвы представляет собой геномы почвенных микроорганизмов, некультивируемых в лаборатории. Для выявления метогенома выделяются и секвенируются ДНК микробных ассоциатов из почвенных гори-зонтов.

2. Условия почвообразования , виды почв Московского региона

На территории Московской области преобладают малоплодородные и требующие внесения удобрений дерново-подзолистые почвы, на возвышенностях — суглинистые и глинистые, средней и сильной степени оподзоленности, в пределах низменностей — дерново-подзолистые, болотные, супесчаные и песчаные (два последних типа преобладают на востоке области, в низменной Мещёре). Чернозёмные почвы (сильно оподзолены и выщелочены) распространены мало и имеют место лишь к югу от Оки. Серые лесные почвы распространены к югу от Оки и в восточной части Москворецко-Окской равнины (в основном Раменский и Воскресенский районы). Болотные почвы часто встречаются в Мещёрской и Верхневолжской низменностях. По долинам крупных рек — полосы аллювиальных почв различной ширины, особенно широкие в долинах рек Оки, Москвы и Клязьмы. Почвы Московской области, в особенности серые лесные заокских районов и дерново-подзолистые Москворецко-Окской равнины, сильно смыты.

Почвообразование — совокупность явлений превращения и перемещения веществ и энергии в пределах биогеосферы Земли. Почвообразовательный процесс является почвенным звеном в процессе геологического и биологического круговорота вещества и энергии. Геологический круговорот вещества и энергии – процесс их перемещения с суши в океан и обратно. Биологический круговорот — процесс обмена веществом и энергией между почвой и смежными природными телами (материнской горной породой, атмосферой и биотой). Первичный почвообразовательный процесс – изменение рыхлой горной породы в результате биологического круговорота.

1.Почвообразующие породы
2. Климат
3. Живые и отмершие организмы
4. Возраст, рельеф местности
5. Антропогенная деятельность

Общая схема почвообразовательного процесса:

Горная порода ==> выветривание ==> кора

выветривания ==> почвообразование ==> почва

Почвообразующие породы (или материнские) – это горные породы, из которых почвы формируются. Почвообразующая порода является материальной основой почвы и передает ей свой механический, минералогический и химический состав, а также физические, химические и физико-химические свойства, которые в дальнейшем постепенно изменяются в различной степени под воздействием почвообразовательного процесса придавая определённую специфику каждому виду почв.

Почвообразующие породы различаются по происхождению, составу, строению и свойствам. Они делятся на магматические, метаморфические и осадочные горных пород. Минералогический, химический и механический состав пород определяет условия произрастания растений, оказывает большое влияние на гумусонакопление, оподзоливание, оглеение, засоление и другие процессы. Так, карбонатность пород в таежно-лесной зоне создает благоприятную реакцию среды, способствует формированию гумусового горизонта, его оструктуренности. На кислых породах эти процессы идут значительно медленнее. Повышенное содержание водорастворимых солей приводит к образованию засоленных почв. В зависимости от механического состава, характера сложения породы различаются по водопроницаемости, влагоемкости, пористости, что предопределяет в процессе развития почв их водный, воздушный, тепловой режимы.

Экологическое состояние почвы

Источник

Загрязнение почвы: причины, последствия и пути решения

Источники загрязнения почвы – это химические вещества и микроорганизмы, присутствие которых изменяет физические, химические и биологические свойства почвы, что приводит к снижению плодородия почвы, то есть её полезности. Ухудшение состояния и качества почвы также вызвано чрезмерной эксплуатацией и неправильным ее использованием фермерами.

Типы и источники загрязнения и деградации почв

Загрязнение почвы в России вызывается всеми химическими соединениями, радиоактивными элементами и микроорганизмами, присутствующими в почве в повышенных количествах. Результат –изменения характеристик почвы, что препятствует ее нормальному использованию.

Причины загрязнения почвы отмечаются в следующем:

Газы и пыль, выбрасываемые промышленными предприятиями (химическими, нефтехимическими, цементными, сталелитейными заводами, электростанциями и т. д.);
Твердые и жидкие промышленные и городские отходы;
Химикаты, используемые в сельском хозяйстве (удобрения, химические средства защиты растений);
Выбросы транспортных средств.

Другие факторы, разрушающие почву, – это природные явления, происходящие без вмешательства человека. К ним относятся такие естественные виды загрязнения почвы, как землетрясения, эрозия, засуха, пожары.

Эрозия почвы

Эрозия почвы – это процесс вымывания или растворения поверхностного слоя почвы. Другое определение – перемещение, сортировка и осаждение в другом регионе частиц почвы, вызванное вымыванием поверхностного слоя почвы дождевой или речной водой (водная эрозия) или сдуванием — ветровой эрозией.

Эрозия также может быть вызвана деятельностью человека, а именно:

Неправильно проведенной мелиорацией;
Вырубкой и сжиганием лесов;
Слишком интенсивным выпасом животных;
Ведением интенсивного сельского хозяйства;
Чрезмерной эксплуатацией водных ресурсов.

Все это вместе или по отдельности приводит к постепенному ухудшению качества земли. Когда почва на участке полностью теряет свою потребительскую ценность, происходит ее опустынивание.

Почвы, на которых невозможно выращивание сельскохозяйственных культур, называют мертвыми почвами. В естественных условиях они встречаются:

в непосредственной близости от действующих вулканов;
в пустынных районах;
в промышленных ландшафтах, например, в отвалах.

Нередко этот процесс необратим, сопровождается сильным преобразованием земель. Строительство домов, укладка асфальта, тротуаров, выкапыванием карьеров, все это пример человеческой деятельности, полностью разрушающей определенные элементы окружающей среды.

Химическое загрязнение почвы

Однако наибольшее влияние на нарушение биологического баланса почвы оказывает химическое загрязнение. Его основные источники – промышленность, сельское хозяйство и транспорт. Воздействие этих отраслей человеческой деятельности может привести к усталости почвы, снижению ее плодородия.

В крайних случаях загрязнение приводит к деградации почвы и растительности — опустыниванию. Примером такой деградации является техническое разрушение почвы.

Промышленные предприятия выбрасывают пыль, содержащую тяжелые металлы (например, свинец, ртуть) и газы (например, соединения серы, азота, хлора). Также источником загрязнения являются сырая нефть и ее производные, радиоактивные вещества. Наконец, на загрязнение в значительной степени влияет захоронение промышленных отходов.

Сельское хозяйство и транспорт, как источники загрязнения почвы

Современные сельскохозяйственные технологии также оказывают значительное влияние на химическое загрязнение почв. Причина – химическая обработка сельскохозяйственных культур. Применяются средства защиты растений – пестициды и токсичные компоненты, содержащиеся в удобрениях и средствах для роста растений.

Особенно негативно влияет на качество почв автомобильный транспорт:

Загрязняет почву и растительность выхлопными газами, содержащими соединения свинца и вредные углеводороды;
Отрицательно влияет на состояние почв из-за вышеупомянутой технической деградации почв, вызванной строительством коммуникационных и транспортных путей.

Последствия загрязнения почвы

Загрязнение изменяет состав и состояние почвы химически, физически и биологически. Чрезмерное использование искусственных удобрений и использование средств защиты растений нарушают течение вегетации растений и ухудшают структуру почвы. Это приводит к снижению плодородия почвы, что, в свою очередь, снижает урожайность. Следствием этого является снижение качества пищи и качества кормов для животных.

Основные последствия загрязнения почвы:

Засоление, несоответствующая реакция (подщелачивание или закисление), сопровождающееся вымыванием питательных веществ, особенно калия;
Ухудшение структуры почвы – пересушивание или заиление;
Снижение плодородия почвы в результате изменения ее физических, химических и микробиологических свойств;
Отрицательное влияние загрязнения почвы на развитие растений и организмов на более высоких уровнях пищевой цепи (на животных и человеке).

Химические загрязнители почвы в результате промышленной деятельности могут проникать через сельскохозяйственные культуры, а затем попадать в организмы животных и людей. Они также могут оказывать прямое влияние на загрязнение поверхностных и подземных вод в результате вымывания вредных веществ из почв.

Техническое и химическое загрязнение разрушает экологическую и эстетическую ценность растительного покрова. Химическое воздействие на состояние почвы изменяет ее pH, вызывая закисление. Подкисление почв приводит к угнетению развития микроорганизмов, а под влиянием процессов разложения органических веществ, выделяются ядовитые вещества.

Пути решения загрязнения почвы

Основные пути решения проблемы загрязнения почвы:

Правильное земледелие с использованием преимущественно натуральных удобрений, рациональное использование искусственных удобрений и средств защиты растений;
Предотвращение эрозии – мелиоративные работы, среднеполевые насаждения, облесение пустошей;
Предотвращение загрязнения почвы из муниципальных источников – сокращение количества отходов и надлежащее управление (сортировка отходов, компостирование, сбор опасных отходов), очистка сточных вод;
Ограничение промышленных источников загрязнения почвы – использование современных экологически чистых технологий и правильное обращение с производственными отходами;
Очистка почвы от токсичных веществ и раскисление закисленной почвы;
Для восстановления загрязненных почв предпринимаются сложные, многоступенчатые меры по восстановлению их полезности – рекультивация почв. Но такой территории требуется много лет, чтобы снова образовался слой почвы.

К сожалению, некоторые химические загрязнители могут оставаться в почве веками, и никакая обработка не может этого изменить. Поэтому, чтобы ускорить процесс удаления токсичных веществ из почвы и их реабилитации, загрязненную почву смешивают с чистой.

Источник