Практическая работа 4 экологическое обоснование размещения агроэкосистем
Цель работы – дать оценку загрязнения почв и растений тяжелыми металлами в целях использования ландшафта для выращивания сельскохозяйственной продукции.
Задания
1. Дать количественную и качественную оценку степени загрязнения почв с учетом ПДК элемента и суммарного показателя загрязнения, определить степень химической деградации почв.
2. Определить коэффициент биоаккумуляции тяжелых металлов сельскохозяйственными культурами.
3. Дать рекомендации по использованию загрязненных почв в зависимости от степени загрязнения.
4. Представить заключение об использовании ландшафта под агроэкосистемы.
Базовый материал
Оценка загрязнения почв и растений. При оценке степени загрязнения почв и растений используется система соотнесения фактически определенной концентрации элемента с предельно (или ориентировочно) допустимой концентрацией вещества или элемента, при которой изучаемые объекты подразделяются на две категории: соответствующие и не соответствующие требованиям.
Наиболее токсичными элементами являются кадмий, кобальт, медь, цинк, ртуть, свинец.
Превышение значения предельно допустимой концентрации элемента или вещества может рассматриваться в качестве показателя экологического состояния почв, а именно степени их загрязнения или химической деградации. При этом степень загрязнения почвы определяется как отношение содержания загрязняющего вещества в почве к величине его ПДК. Величина данного отношения является основанием для присвоения конкретной почве балла деградации по 5-балльной шкале (табл. 16).
Показатель степени загрязнения почвы дифференцирован в соответствии со степенью токсичности анализируемого вещества. Если для недеградированных почв показатель степени загрязнения меньше единицы независимо от группы токсичности, то для крайней степени деградации (4 балла) он должен быть превышен в 5 раз по веществам 1-й группы, в 20 раз – для элементов 2-й группы и в 100 раз – для элементов 3-й группы токсичности.
Для количественной оценки степени загрязнения почв рассчитывается коэффициент техногенной концентрации элемента (Кс):
Кс = Кобщ / Кфон,
где Кобщ – содержание элемента в исследуемой почве;
Кфон – фоновое содержание элемента в почве.
При загрязнении почвы двумя и более элементами производится расчет суммарного показателя загрязнения (Zс):
где Кс – коэффициенты техногенной концентрации, превышающие 1;
n – число элементов с Кс > 1.
При Zс в пределах 0–16 загрязнение считается низким; 16–32 – средним (умеренно опасным); 32–128 – высоким (опасным) и Zс > 128 – очень высоким (чрезвычайно опасным).
Для более полной оценки степени загрязнения почв рекомендуется применять оба показателя (предельно допустимую концентрацию элемента или вещества и суммарный показатель загрязнения) и принимать в расчет тот, который окажется более жестким.
При оценке степени загрязнения растительной продукции наиболее распространенным методом также является использование ПДК. Для исследовательских целей рекомендуется использовать дополнительные показатели.
Один из таких показателей – коэффициент биоаккумуляции (Кб):
Кб = Кр / Кп,
где Кр – концентрация элемента в растении;
Кп – концентрация элемента в почве.
Этот показатель может характеризовать степень эффективности работы защитных систем растений, предотвращающих поступление избыточных количеств токсичных элементов в биомассу и степень опасности элемента. Высокое его значение свидетельствует о значительной биоаккумуляции токсичного элемента и, следовательно, о его опасности. Элементом, характеризующимся высоким значением коэффициента биоаккумуляции, является, в частности, кадмий.
Данный коэффициент не является постоянной величиной и может изменяться в зависимости от обеспеченности растений элементами питания, от нормы внесения органических удобрений и известковых материалов. Это может быть связано со способностью почвы связывать токсичные элементы в малоподвижные формы и особенностями корневых систем растений выделять различные органические кислоты в почву.
Содержание тяжелых металлов в исследуемой почве и растениях. Изучаемая территория площадью 45 га (1500×300 м) находится вблизи бывшего завода железобетонных изделий. Необходимо обследовать почву на наличие тяжелых металлов и дать заключение о возможности использования данной территории под агроэкосистемы для выращивания сельскохозяйственных культур. На основании проведенных исследований установлено, что почва лугово-черноземная тяжелосуглинистая в комплексе с глубокими солонцами. Содержание тяжелых металлов было различным в зависимости от удаления участка к заводу. Даже на удалении 300 м от завода валовое содержание тяжелых металлов в почве по некоторым элементам выше фона (табл. 13).
Таблица 13