Экологическое состояние почв в Санкт-Петербурге

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Почвенный покров - это тонкая, самая поверхностная часть континентов земного шара, которая обеспечивает круговорот веществ и энергии на поверхности Земли. Через нее идет восприятие солнечной энергии, преобразование ее в продукты, необходимые для развития растительного и животного мира, в том числе и человека.

В последнее десятилетие проблемы кризиса почвенных ресурсов приняли глобальный характер. Продовольственная и экологическая безопасность всех государств непосредственно связана с состоянием почв. Между тем, подсчитано, что каждый год человечество теряет 15 миллионов гектаров плодородных земель, отдавая их на нужды промышленности и транспорта, или просто позволяя им деградировать. Из-за усиливающегося антропогенного влияния на жизнь почв идет деградация почвенного покрова земли. А почвенный покров обеспечивает жизнь не только людей, но и всего живого на планете.

В некоторых регионах России состояние почвы критическое, 70 миллионов гектаров подвержены эрозии, 73 миллиона имеют повышенную кислотность, 26 миллионов заболочены, 12 засорены камнями и сорняками, 30 миллионов гектаров бывшей пашни заброшены. Почвы теряют свою плодородность из-за химического загрязнения, прежде всего, радионуклидами и тяжелыми металлами. Через почву эти вещества всасываются корневыми системами растений, усваиваются животными, питающимися травой, а значит, попадают в пищу человеку. Очистить почву гораздо труднее, чем воду или воздух.

Почва прочно держит те вещества, которые в нее попадают. Недаром процесс деградации почв во всем мире называют тихим кризисом планеты. Он пока незаметен, но в будущем грозит голодом и резким ухудшением природной обстановки, в которой живет человек.

Состояние почв, грунтов имеет важнейшее значение для экологической оценки территории, существенно влияет на здоровье населения, в первую очередь - детей.

Наземные экосистемы в черте г. Санкт-Петербурга испытывают сильные нагрузки загрязняющих веществ, выделяемых автомобильным транспортом и промышленными предприятиями. Среди загрязняющих веществ одними из самых токсичных являются тяжелые металлы и нефтепродукты. Они накапливаются в почве и влияют на растительный и животный мир и здоровье людей.

Таким образом, ясна важность оценки состояния почв г. Санкт-Петербурга, выявления зон повышенного риска их загрязнения и участков уже фактически существующего загрязнения.

Актуальность темы данной работы определяется увеличением интенсивности антропогенного воздействия и ростом загрязнения городской среды выбросами автотранспорта и промышленных предприятий.

Целью работы является оценка экологического состояния почвы в Санкт-Петербурге.

1. Воздействие экологических факторов на почву

Вопросам оценки состояния почвы уделяется много внимания научными работниками и практиками, хозяйственниками и бизнесменами. Связь с землей, «укорененность» издавна считалась признаком основательности, фундаментальности. Проблемы рационального использования почв и земель во многих отношениях являются ключевыми и в современной жизни. Возрастающие масштабы антропогенной деятельности обусловливают необходимость учета и прогнозирования изменений в окружающей среде и оценки возможностей устойчивого развития, и почва в значительной мере определяет ресурсный потенциал биосферы для потребления будущими поколениями людей [3, с. 117].

Сегодня последствия ухудшения состояния почв уже выражаются в целом ряде глобальных, региональных и местных экологических проблем, связанных с состоянием атмосферы, гидросферы, биоразнообразия, здоровья людей и др. Но даже и при отсутствии такой антропогенной деятельности состояние почвы нуждается в оценке, т.к. человечеству небезразлично, каковы условия воспроизводства природных живых и неживых систем, каковы границы их устойчивости к факторам внутренних и внешних нагрузок.

Почва как особая, биокосная среда, требует к себе и особого внимания, т.к. оказывает большое влияние на сопряженные природные среды и живые объекты. Говоря об экологическом состояния почвы, необходимо рассматривать ее как незаменимый и важнейший компонент всех наземных биоценозов и биосферы Земли в целом. Являясь компонентом природно-антропогенного комплекса, почва взаимодействует с воздушной средой, водами, биотой и объектами техногенной среды. Испытывая антропогенную нагрузку, почва изменяется сама (хотя и обладает огромной буферной емкостью) и воздействует, прямо и косвенно, на все компоненты природно-антропогенного комплекса. Почва, как и другие компоненты этого комплекса, испытывает не только антропогенную нагрузку, но и воздействие экологических факторов, в первую очередь климатических.

К их числу относятся воздействия температуры и влажности воздуха, ветра, осадков, солнечной радиации, облачности и др. Экологические факторы влияют на протекание процессов почвообразования, развития и жизнедеятельности почвенных организмов, обмена энергией и массой и др., а следовательно, прямо и косвенно, на ее экологическое состояние.

Сущность экологической оценки состояния почвы состоит в комплексной оценке биолого-почвенных, геоморфологических, геохимичес-ких, геофизических и др. факторов и параметров ее состояния, и в оценке этих свойств под влиянием антропогенной нагрузки [10, с. 53]. Только такой взгляд на состояние почвы, с одной стороны, позволяет приблизиться к пониманию роли почвы в биосфере, и с другой - позволяет судить о качестве почвы, которое определяет ее потребительские свойства и возможность использования человеком почв или территорий для каких-либо целей, либо необходимость восстановительных мероприятий. Однако, почва, как компонент биосферы, создана Природой вовсе не для использования ее человеком, причем именно почва необходима человеку для жизнедеятельности, а не наоборот. Поэтому почву необходимо рассматривать как объект природного наследия человечества, и в этом - важнейшая методологическая и мировоззренческая роль экологических представлений о почве.

Ухудшение экологического состояния почвы, в большинстве случаев, связывают именно с антропогенной нагрузкой, хотя изменение состояния почвы может быть обусловлено также воздействием природных факторов.

Рассмотрение почвы в аспекте оценки ее экологического состояния, в общем случае, требует учета и оценки следующих факторов [7, с. 96]:

- антропогенной нагрузки на почву и все ее компоненты;

- нарушений почвы в контексте взаимосвязей и взаимовлияний почвы на другие компоненты природно-антропогенного комплекса, обусловленных антропогенной нагрузкой и природными явлениями;

- репродуктивного потенциала почвы по отношению к текущему и последующему воспроизводству питательных веществ, морфологических структур, биоразнообразия, биотических связей и др.;

- разного рода связанных с ухудшением состояния почвы экологических проблем.

Оценка экологического состояния почв непосредственно связана с вопросами оценки состояния животного и растительного мира, а также среды обитания человека в целом. Для оценки экологического состояния почвы большое значение имеет ее изучение как целого и компонентов - почвенных воздуха и раствора, химического состава, чужеродных и естественных включений, почвенной биоты и других экологических свойств. Потеря из поля зрения каких-либо экологических свойств почвы создает опасность однобокой оценки с преобладанием агрохимических, фенологических, агроэкологических, натуралистических и др. подходов.

Оценка экологического состояния почвы, в отличие от подобной оценки состояния воздушной и водной сред, представляет собой более сложную задачу по следующим причинам.

Во-первых, почва - сложный объект исследования, т.к., по В.И. Вернадскому, представляет собой «…биокосное тело, которое живет по законам и живой природы, и минерального царства» [3, с. 119].

Во-вторых, почва - многофазная открытая система, химические взаимодействия в которой происходят с участием твердых фаз, почвенного раствора, почвенного воздуха, корней растений, живых организмов. Постоянное влияние оказывают физические почвенные процессы (перенос влаги, испарение и т.д.).

В-третьих, опасные загрязняющие почвы химические элементы-токсиканты (ртуть, кадмий, мышьяк, селен и др.) являются природными составляющими горных пород и почв. В почвы они поступают из естественных и антропогенных источников, а задачи мониторинга обычно требуют оценки влияния лишь антропогенной составляющей. Причем, диапазон встречающихся значений природных содержаний химических веществ в почвах настолько широк, что нередко бывает очень сложно установить степень превышения в них исходного (фонового) уровня содержания химических веществ.

Наконец, поступление в почву различных химических веществ антропогенного происхождения происходит практически постоянно.

Классификация почв учитывает влияние загрязняющих веществ на такие почвенные изменения, как [12, с. 84]:

а) продукции биомассы;

б) хозяйственных частей урожаев;

в) технологической ценности этих урожаев;

г) питательной ценности урожаев;

д) ухудшение санитарно-гигиенической ценности.

По степени устойчивости к загрязняющим веществам почвы разделяют на:

- очень устойчивые,

- устойчивые,

- среднеустойчивые,

- малоустойчивые,

- очень малоустойчивые.

По степени чувствительности к загрязняющим веществам почвы разделяют на:

- очень чувствительные,

- чувствительные,

- среднечувствительные,

- малочувствительные,

- устойчивые.

Устойчивость или чувствительность почв к загрязняющим веществам целесообразно определять в соответствии с [12, с. 85]:

а) содержанием гумуса;

б) качеством гумуса;

в) биологической активностью;

г) глубиной гумусового горизонта;

д) содержанием фракции (механический состав почвы);

е) частями глиностных минералов;

ж) глубиной почвенного профиля.

Оценку экологического состояния почв можно рассматривать как часть почвенно-экологического мониторинга [15, с. 48]. Оценка приобретает характер мониторинга при наличии системы наблюдений во времени, обобщения результатов и прогноза состояния почв в будущем. Таким образом, для проведения почвенного экологического мониторинга должен соблюдаться принцип «триады»: наличие данных об экологическом состоянии почвы в прошлом, оценка текущих значений показателей состояния почвы с получением результатов в сопоставимом виде, а также прогноз будущих состояний почвы.

Учитывая все выше сказанное рассмотрим экологическое состояние почв в Санкт-Петербурге.

2. Анализ экологического состояния почв в Санкт-Петербурге

загрязнение почва экологический

Санкт-Петербург с административно подчиненными территориями занимает площадь 1439 кмІ. Он расположен у восточной оконечности Финского залива Балтийского моря. Географические координаты центра города - 59°57' северной широты и 30°19' восточной долготы.

Санкт-Петербург, находящийся в центре пересечения морских, речных путей и наземных магистралей, является европейскими воротами России, ее стратегическим центром, наиболее приближенным к странам Европейского Сообщества.

Санкт-Петербург - второй (после Москвы) по величине город Российской Федерации. Площадь земель Санкт-Петербурга с районами, административно подчинёнными Администрации Санкт-Петербурга, составляет 139,9 тыс. га.

В Санкт-Петербурге имеется 38 тыс. га зеленых насаждений, среди них 13 тыс. га насаждения общего пользования, в т.ч.: 73 тыс. га парка, около 1 тыс. садов и скверов, более 900 озелененных улиц [14, с. 43]. На 1 петербуржца приходится 56 мІ зеленых насаждений.

Состояние почв имеет важнейшее значение для оценки экологического состояния Санкт-Петербурга, т.к. почвы представляют собой тройной интерес: как начальное звено пищевой цепи, как источник вторичного загрязнения атмосферы и как интегральный показатель экологического состояния окружающей среды.

По данным Всемирной Организацией Здравоохранения, тяжелые металлы уже сейчас занимают второе место по степени опасности, уступая пестицидам и значительно опережая такие широко известные загрязнители, как двуокись углерода и серы [15, с. 56]. В прогнозе же они должны стать самыми опасными, более опасными, чем отходы АЭС (второе место) и твердые отходы (третье место).

В нашей стране в настоящее время по степени опасности эти элементы разделены на три класса. К первому классу токсической опасности для почв отнесены ртуть, мышьяк, селен, кадмий, свинец, цинк, фтор, ко второму - хром, кобальт, молибден, никель, медь, сурьма, бор и к третьему - барий, ванадий, вольфрам, марганец, стронций [9, с. 66].

Почвы являются основной депонирующей средой, куда металлы поступают с выпадениями из атмосферы, лиственным опадом, отмершими частями растений и т.д. Состояние почв - интегральный индикатор многолетнего процесса загрязнения всей окружающей среды, дающий представление о качестве жизнеобеспечивающих сред - атмосферного воздуха и вод. Кроме того, загрязненные почвы сами являются источником вторичного загрязнения приземного слоя воздуха, поверхностных и грунтовых вод.

Классификация почвенных загрязнений производится по многим параметрам: по их вещественному составу, генезису, морфологии, источникам образования и т.д., однако наибольшее значение для практической деятельности имеют два параметра: вещественный состав и морфология.

По вещественному составу загрязнения подразделяются на [7, с. 204]:

1. Радиоактивные загрязнения.

2. Химические загрязнения.

3. Биологические загрязнения.

Радиационное загрязнение г. Санкт-Петербурга формируется за счет природной (загрязнение почв природными радионуклидами из подстилающих почвообразующих пород с повышенной природной радиоактивность) и техногенной (обилие радиационно-опасных объектов, возможность трансграничного загрязнения и загрязнения при транзите грузов, несанционированного размещения отходов, в результате поверхностного перераспределения чернобыльских выпадений и т.д.) составляющей [8, с. 5].

Химическое загрязнение почв г. Санкт-Петербурга - формируется за счет эмиссий от промышленных объектов, выбросов автотранспорта и размещения отходов производства и потребления (как санкционированного, так и нет). Небольшой вклад вносит трансграничный перенос [8, с. 6].

Оценка качества почв с точки зрения уровней их загрязнения проводится в соответствии с Российским законодательством двумя путями: сопоставлением выявленных содержаний экотоксикантов с нормативными и расчетом показателя суммарного загрязнения почв (показатель Zc рассчитывается по формуле: Zс = E Kk - (n-1), где Kk - коэффициенты концентрации элементов - отношение содержания элемента (Сi) к фоновому его содержанию (Сф), а n - число учитываемых элементов) с последующим сопоставлением полученных значений с оценочной шкалой, в соответствии с которой опасной считается величина свыше 32 условных единиц, а критерием отнесения к территориям с чрезвычайной экологической ситуацией является величина показателя 32-128 усл. ед.

Величина типичного суммарного показателя загрязнения почв для Санкт-Петербурга находится в пределах Zc =16-64. В эту градацию попадает 63% городских территорий.

В России до сих пор используются одноуровневые нормативы содержаний химических веществ в почвах - так называемые ПДК (Предельно Допустимые Концентрации), в то время как во всех европейских странах применяется двух-трех уровневая система нормативов, причем в большинстве еще и с учетом вида использования [7, с. 219].

В группе неорганических токсикантов особое место занимают тяжелые металлы, к которым условно относят химические элементы с атомной массой свыше 50, обладающие свойствами металлов или металлоидов. Считается, что среди химических элементов тяжелые металлы являются наиболее токсичными, так как: во-первых обладают большим сродством к физиологически важным органическим соединениям и способны инактивировать последние, а во-вторых - способны к медленному накоплению в организме, вызывая не только явно выраженное специфическое действие, но и хронические неспецифические действия.

Более 14 лет Российский геоэкологический центр по заказу Комитета по природопользованию, охране окружающей среды и обеспечению экологической безопасности Правительства Санкт-Петербурга выполняет химическое обследование почв города [5, с. 23]. Обобщая результаты выполненных исследований можно сделать следующие выводы:

- В ряду от биогенных к промышленным типам ландшафтов происходит увеличение техногенного прессинга и, как результат - рост загрязненности тяжелыми металлами (приложение 1).

- Степень накопления элементов определяется по величине коэффициентов их концентраций. В целом для обследованной территории города (т.е. более чем по 14000 проб) установлен следующий ряд накопления (в порядке убывания концентраций, указанных цифрами): Hg13 - Zn9 - (Sb, Sn) 8 - Pb7 - (W, Cd) 6 - (Cr, Cu) 5, то есть содержание ртути превышает фоновое в среднем в 13 раз, цинка - в 9 раз. Можно отметить, что загрязнение исторического центра существенно выше других зон. Несколько меньшее загрязнены восточные и южные сектора города и в наименьшей степени - западные (юго-западные и северо-западные). Уровни загрязнения Кронштадта близки к загрязнению исторического центра Санкт-Петербурга. Следует отметить, что картина с загрязнением территории города элементами второго класса опасности несколько отлична - максимальное загрязнение характерно для районов города с обилием машиностроительных и металлообрабатывающих производств (восточный и юго-восточный сектора).

- По форме проявления загрязненности все элементы образуют две основных группы: первая характеризуется площадным характером распространения, формирование которой связано с процессами функционирования урбанизированных территорий - транспортом, отоплением, использованием некоторых строительных материалов, и в относительно меньшей степени - с деятельностью промышленных предприятий - Hg, Pb, Zn, Cd, Cu; вторая характеризуется образованием локальных ореолов загрязнения, явно связанных с конкретными производствами - As, Mo, Sb, Ni, Co, Bi и др.

- Даже окраинные районы города Санкт-Петербурга загрязнены свинцом в количестве, превышающем ПДК до 3 раз, а исторический центр города - в 3-10 раз. Данные уровни несомненно связаны с влиянием автотранспорта, к которому добавляется влияние промышленности - наиболее загрязненные участи приурочены к ряду предприятий города и полигонам ТБО. Аналогичный характер имеют и схемы распределения содержаний кадмия, цинка и др. элементов. В то же время, распределения в почвах висмута хрома, никеля, кобальта носят абсолютно другой характер - на фоне равномерно низких содержаний по всей территории города, выделяются небольшие по площади но крайне контрастные ореолы загрязнения данными технофильными элементами. Каждый такой ореол приурочен к конкретному источнику, которыми являются предприятия и свалки

- Распределение отдельно взятых элементов достаточно неравномерно, поэтому для оценки общей загрязненности тяжелыми металлами в России используется показатель суммарного загрязнения (Zc) [7, с. 221]. Для города в целом средняя величина показателя суммарного загрязнения Zc составляет 54 условные единицы, причем величина показателя существенно варьирует по районам Санкт-Петербурга (приложение 2).

Таким образом, в результате многолетних исследований качества почв, проводимых Российским геоэкологическим центром по заказам Комитета по природопользованию, охране окружающей среды и обеспечению экологической безопасности Правительства Санкт-Петербурга сформирован крупнейший в Европе банк данных по загрязнению тяжелыми металлами, позволяющий обоснованно принимать административные решения, планировать природоохранные мероприятия и необходимый для планирования инвестиционных проектов.

Заключение

Состояние почв, грунтов имеет важнейшее значение для оценки экологического состояния той или иной территории, так как почвы представляют тройной интерес: как начальное звено пищевых цепей, как интегральный показатель экологического состояния окружающей среды и как источник вторичного загрязнения приземного слоя атмосферы, поверхностных и грунтовых вод. Кроме вторичного негативного воздействия на здоровье населения через продукты питания или загрязнение вод и воздуха, возможно и прямое воздействие загрязненных почв на здоровье населения - особенной детей - за счет непосредственного контакта и поступления почвы в организм.

Химическое загрязнение почв г. Санкт-Петербурга - формируется за счет эмиссий от промышленных объектов, выбросов автотранспорта и размещения отходов производства и потребления (как санкционированного, так и нет). Небольшой вклад вносит трансграничный перенос. Оценка уровня химического загрязнения грунтов, как индикаторов неблагоприятного воздействия на здоровье населения, проводится по показателю суммарного загрязнения (Zc).

Величина типичного суммарного показателя загрязнения почв для Санкт-Петербурга находится в пределах Zc =16-64. В эту градацию попадает 63% городских территорий.

Радиационное загрязнение г. Санкт-Петербурга формируется за счет природной (загрязнение почв природными радионуклидами из подстилающих почвообразующих пород с повышенной природной радиоактивность) и техногенной (обилие радиационно-опасных объектов, возможность трансграничного загрязнения и загрязнения при транзите грузов, несанционированного размещения отходов, в результате поверхностного перераспределения чернобыльских выпадений и т.д.) составляющей.

Список литературы

1. Закон Санкт-Петербурга от 17.04.2006 г. №155-21 «Об экологическом мониторинге на территории Санкт-Петербурга».

2. Постановление от 26.09.2002 года №50. «Об основных направлениях политики Санкт-Петербурга в области охраны окружающей среды и обеспечения экологической безопасности на период с 2003 по 2007 год».

3. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология: Учебник для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2005. - 230 с.

4. Алинзер А.С. Качество городской среды как фактор интенсификации прогресса // Проблемы качества городской среды, 2004. - С. 29.

5. Аницкий О.Н. Научно-технический прогресс, человеческий фактор и воспроизводственные функции городской среды // Проблемы качества городской среды. - М., 2005. - С. 23.

6. Барбаш Н.Б. Методика изучения территориальной дифференциации городской среды. - М.: АСТ, 2003. - 117 с.

7. Владимиров В.В. Оценка экологии почв. - М.: Инфра-М, 2004. - 320 с.

8. Высоцкий В.С., Перлин В.И. Некоторые вопросы развития крупнейших городов и агломераций // Промышленное и гражданское строительство, 2005. - №7. - С. 5-6.

9. Голубев И.Р., Новиков Ю.В. Окружающая среда и экология почв урбанизированных территорий. - М.: Транспорт, 2003. - 158 с.

10. Кудрявцев О.К. Город и экологическое состояние почв. - М.: АСТ, 2004. - 245 с.

11. Куров Б.М. Как уменьшить загрязнение почв? // Россия в окружающем мире, 2004. - С. 37-39.

12. Мешалкин А.В., Дмитриева Т.В. Экологическое состояние литосферы и почвы. - М.: Инфра-М, 2004. - 200 с.

13. Протасов В.Ф., Молчанов А.В. Экология, здоровье и природопользование в России / Под ред. В.Ф. Протасова. - М.: Финансы и статистика, 2005. - 455 с.

14. Прохоров Б.Б. Жизненная среда горожан // Природоохранное движение, 2003. - №3. - С. 43-49.

15. Якубовский Ю. Экологическое состояние почвы и защита окружающей среды. - М.: Инфра-М, 2005. - 186 с.

Размещено на Allbest.ru