Оценка экологического состояния антропогенно-трансформированных экосистем

Хуторов, Алексей Андреевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Оценка экологического состояния антропогенно-трансформированных экосистем
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Оценка экологического состояния антропогенно-трансформированных экосистем"

На правах рукописи

ХУТОРОВ Алексей Андреевич

ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ АНТРОПОГЕННО -- ТРАНСФОРМИРОВАННЫХ ЭКОСИСТЕМ

25.00.36 - Геоэкология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Москва - 2005

Работа выполнена на кафедре почвоведения и экологии Государственного университета по землеустройству, Москва, Россия

Научный руководитель - доктор географических наук, профессор Хабаров Александр Владимирович

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Белобров Виктор Павлович

кандидат географических наук, доцент Горбунова Ирина Алдаровна

Ведущая организация - Институт водных проблем РАН, Москва, Россия

Защита диссертации состоится ЛЛ- // 2005 г. в на заседании

диссертационного совета Д 220.025.01 при Государственном университете по землеустройству

Адрес: 105064, Москва, ул. Казакова, д. 15, Государственный университет по землеустройству.

Телефон: (095) 261-71-13

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного университета по землеустройству

Автореферат разослана ' 2005 года

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук / З.В. Козелкина

г/зз^

1109065~

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. Уровень развития культуры землепользования в настоящее время достиг состояния, когда на Земле практически не осталось неиспользованных земель, а те. что используются человеком, истощены, деградированы и загрязнены продуктами техногенной деятельности. Человечество вынуждено все больше и больше вовлекать в сферу потребления природные земли, часто губительными технологиями, в то же время не оставляя себе резерва даже для строительства жилищ, не говоря уже о выращивании пищевых культур

Перед цивилизацией остро стоит вопрос о выработке нового мышления природопользования, когда приоритетом является создание и развитие устойчивых геотехнических систем, организованных по принципу строения и функционирования естественных природных сообществ, как системных аналогов.

Поэтому Изучение строения природных и антропогенно трансформированных систем актуально для выработки общей стратегии выживания человечества, главным стержнем которой должно быть сбалансированное щадящее внедрение человеческой деятельности в биосферные процессы без нарушения потенциала их самовосстановления Для этого необходимо создать банк данных состояния естественных природных и антропогенно трансформированных систем, позволяющий осуществлять диагностику экологического состояния территории, устанавливать биопотенциал с целью экологического нормирования антропогенного воздействия.

Цель: разработать методику оценки экологического состояния антропогенно трансформированных экосистем на основе биомониторинга биосферных функций почвы.

Задачи:

1) определить биосферные функции почв,

2) провести анализ и создать банк методов оценки экологического состояния почвы,

3) провести анализ и создать банк методов оценки токсичности почвы,

4) разработать алгоритм биомониторинга биосферных функций почвы как показателей экологического состояния антропогенно трансформированных экосистем,

5) провести оценку экологического состояния естественных природных и антропогенно трансформированных систем,

6) разработать проекты биомониторинга антропогенно трансформированных систем.

Методика исследований и материал. В основу положены материалы собственных исследований автора, выполненных в пе^ * кже мате-

риалы, предоставленные ГУЛ МосНПО «Радон». Обследованы тестовые территории в зоне распространения дерново-подзолистых, подзолистых, дерново-глеевых почв, составляющие тренд по антропогенному воздействию от эталонов к промышленной площадке Исследования включают- 1) анализ литературного и нормативно-справочного материала, содержащегося в опубликованных сводках, томах статистической отчетности, фондовых документах: 2) получение информации из опубликованных карт картометрическим способом. 3) получение информации из опубликованных карт с помощью аналитических и экспертных оценок, 4) проведение полевых наблюдепий комплексными географическими, биогеопенологическими. биометрическими методами, 5) обработк} результатов. Методы обработки информации включают стандартные статистические приемы, адаптированные для решения конкретных задач В основе сбора и обработки информации лежит применение ГИС-технолопш. В качестве программной оболочки использованы ГИС- SPANS GIS, SPANS MAP, ARC/INFO.

Информация собиралась в адаптированном и формализованном виде, подготовленном для ввода в компьютерную систему, созданную в Центре эколого-географических разработок ГУЛ МосНПО «Радон».

Новизна. Автором разработана методика оценки экологического состояния антропогенно трансформированных систем на основе биомониторинга биосферных функций почвы. Дано определение экологического состояния естественных природных и антропогенно трансформированных систем как совокупности физико-химических и биологических свойств, обеспечивающих выполнение биосферных функций Разработаны критерии оценки, оценочные шкалы, создан банк методов. Впервые по разработанным критериям проведена оценка экологического состояния естественных природных и антропогенно трансформированных систем на 5 тестовых территориях, составляющих ряд по увеличению антропогенной нагрузки от заповедных территорий через фоновые до промышленных площадок.

Теоретическое значение. Проведенное исследование развивает концепцию экологии почв как единой природной системы с биосферными функциями, развиваемой научной школой профессора А.В Хабарова, адаптирует мето отческие схемы теории функциональной экологии А.С Керженцева, В.В. Бугровского, JI.O. Карпа-чевского, профессора Е.И. Голубевой, вносит вклад в методологию диагностики состояния почв и экологического нормирования воздействий, разрабатываемых научными школами профессоров A.M. Степанова. Н.Я Минеевой, А В Маркепова

рая пополняет информационную базу знаний для целей экологического нормирования воздействий. Автором разработаны проекты биомониторинга экологическогс состояния антропогенно трансформированных систем, которые внедрены в практик-обращения с радиоактивными отходами при выполнении «Программы совершенствования средств и методов производства при обезвреживании РАО» за 2001- 2004. Мс тодика. алгоритмы, модели, базы данных использованы и внедрены в ГУЛ МосНПГ «Радон» как составные элементы технологий- оперативного картографирования, биомониторинга радиоэкологического состояния, радиоэкологической сертификации ка чества среды, создания биогеоценотических барьеров для оздоровления окружающе]' среды, локализации загрязнений и реабилитации загрязненных территорий.

Предмет защиты:

1) методика оценки экологического состояния на основе биомониторинп. включающая систему критериев, алгоритмы и оценочные шкалы,

2) базы данных экологического состояния естественных природных и антропогенно трансформированных систем тестовых территорий,

3) проекты биомониторинга с установленными рабочими режимами и предела ми толерантности.

Апробация работы. Результаты работы доложены на межвузовских конферен циях, научных семинарах, заседаниях кафедры почвоведения и экологии ГУЗа, тре нинг-курсах, заседаниях НТС ЦЭГР ГУЛ МосНПО «Радон».

Публикации. По теме диссертации опубликованы 11 работ.

Личный вклад автора. Основу работы составляют оригинальные материаль, собранные автором в результате многолетних исследований в разных регионах Постановка проблемы, сбор фактического материала, обработка, создание банка мето дов. обобщение, анализ результатов и выводы сделаны автором лично.

Объем н структура работы. Работа состоит из введения. 6 глав, заключения списка литературы из 136 наименований, из них 30 на иностранных языках Обшю объем составляет 186 страниц, 26 таблиц, 42 рисунка, включая 28 карт.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ГЛАВА 1. БИОСФЕРНЫЕ ФУНКЦИИ ПОЧВЫ

Касаясь тем и направлений изученности почв, отметим, что к настоящему вре мени накоплен значительный фактический и теоретический материал о роли почв, и-особенностях и развитии почвообразовательного процесса. На основе литературной обзора составлен реестр биосферных функций почвы. Биосферная функция почвь проявляется только в экологическом пространстве комплексных природных систем -ландшафтов, экосистем, биогеоценозов. Поэтому все биотические процессы, в т.ч

сукцессии присущи всем природным системам и почвам, в частности. Почвенные ресурсы - один из главных элементов в конкуренции биосферы и техносферы. Именно почва является тем консервативным и в то же время динамичным компонентом планеты, который играет важную роль в существовании биосферы. Почва как ресурс Земли не может увеличивать свою площадь, площадь почвы ограничена. Почвы фоновых территорий изменяются под влиянием процессов естественного развития почв в условиях динамического равновесия, а также под неизбежным влиянием глобального переноса загрязняющих веществ.

Основные функции почвы как природного тела и части биосферы состоят в следующем: 1) регуляция химического состава и физического состояния других тел. 2) трансформация других тел, 3) регуляция циклов веществ в биосфере. Многофункциональность почв приводит к тому, что нарушение одной из функций почв может привести к изменению всего биогеоценоза Главная функция экосистемы - обмен вещества и энергии, или метаболизм - процесс обновления и поддержания массы живого вещества путем взаимодействия двух противоположных процессов' анаболизм и катаболизм Почвенный гумус, как явление, представляет собой хорошо организованную и непрерывно функционирующую систему, обеспечивающую живые организмов природной среды элементами питания, создающую близко к оптимальной кислотно-основную и окислительно-восстановительную обстановку при высокой буферное™, способствующую улучшению водно-физических свойств почвы. Хорошо сбалансированное взаимодействие биоты и гумуса (почвы) могло сформироваться только в ходе эволюции системы в целом, когда состав и свойства гумуса и почвенной биоты адекватно менялись в сопряженном состоянии Почва выступает как поставщик СОг-Почва связывает 90 % продуцированного экосистемой С02, Любая первичная сукцессия сопровождается онтогенезом почвенного покрова На темпы и специфику почвообразовательного процесса непосредственно влияют смены растительности и изменения состава и характера средообразующей роли животного населения Почва это биокосное образование, представляющая собой сложную взаимосвязанную и функционирующую систему почвы и биоты. Почвенные организмы являются главными природными регуляторами газового состава атмосферы Ведущая роль педобионтов проявляется в том, что почвенный Покров выполняет роль глобальной биогеохимической мембраны, обеспечивающей устойчивый обмен веществом и энергией между литосферой, атмосферой, гидросферой и всеми обитающими на Земле организмами. Устойчивость почв обусловлена, главным образом, способностью микроорганизмов осуществлять трансформацию и геохимическую миграцию подавляющего большинства химических элементов в биосфере - не менее 65 элементов подвергаются микробному воздействию, вызывающему «вихрь миграции элементов».

Деградация почв это утрата ее биосферных функций, что проявляется в изменении всех показателей свойств почвы, приводящем к утрате главного свойства - плодородия.

Таким образом, проведенный краткий литературный обзор о роли почв и их состоянии, показал, что. несмотря на огромную значимость почвы в жизни биосферы эксплуатация ее как ресурса осуществляется экстенсивно, то есть хищнически, без учета потенциала самовосстановления и саморегулирования. Очевидно, что зачастую такой характер природопользования связан с отсутствием необходимых методик, устанавливающих экологические нормативы и стандарты качества почвы в соответствии с ландшафтно-зональными условиями.

Поэтому исследования в настоящее время должны быть направлены на разработку методик диагностики почв, их экологического состояния, прогноза развития и рекомендаций по улучшению свойств почв.

ГЛАВА 2. СОЗДАНИЕ БАНКА МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОЧВ (ЗЕМЕЛЬ) Основным принципом существующих оценок земель является оценка состояния почв, основу которой составляет положение, что экологическая опасность разрушения почв того или иного района в значительной степени зависит от интенсивности их использования в промышленных и сельскохозяйственных целях - степени хозяйственной нагруженности рассматриваемой территории.

Для оценки опасности каждого вида деятельности по следующим показателям: размерам занимаемых площадей, их динамики и потерям, по содержанию и потерям гумуса, химических веществ, изменению почвенно-поглощающего комплекса (ППК) и др. разработаны бонитировочные шкалы Бонитировочные шкалы представляют собой таблицы, содержащие показатели и их численные диапазоны, характеризующие экологическое состояния почв от катастрофического до удовлетворительного для каждого вида использования земель.

Оценки включает два этапа: на первом этапе оценивается состояние земель по показателям, на втором - оценивается опасность по шкалам. Для сельскохозяйственных земель в целях применения агротехнических мероприятий разработаны системы региональных бонитировочных шкал. Успехи агрохимической науки в нашей стране нашли свое отражение в многотомной энциклопедии «Агрохимическая характеристика почв», которая выходила в течение 60-70х годов. Основной акцент сделан на оценке гумуса и химических свойств почвы, определяющих их плодородие. Однако, этими характеристиками не исчерпывается плодородие почв, как основной показатель ресурсности почвы. В настоящее время накоплен огромный фактический материал по гумусообразованию, различным особенностям почвообразования, который требу-

ет осмысления и переоценке. Например, показано, что роль гумуса в обеспечении плодородия почв заключается в создании оптимального режима обитания микробиоценоза, который уже своим функционированием создает тот или иной тип почвы пли плодородия (Карпачевский. 1983)

Анализ опубликованных материалов и существующих методических инструкций в различных сферах природопользования, таких как горнодобывающая промышленность, нефтяная и газовая отрасли, сельское хозяйство, обращение с радиоактивными отходами, показал, что для оценки экологического состояния земель использ\-ются три группы показателей Первая группа показателей - это площади тех или иных категорий земель и их доли в общей площади, такие показатели называют модули давления, доли отчужденных земель, доли потерь земель и т.д Вторая группа показателей - это абсолютные или относительные значения содержания пыли и др\ -гих загрязняющих веществ, называют такие показатели тоже как модули пылевого давления или пылевой нагрузки, индекс загрязненности и др третья группа показателей - это характеристики природных свойств почвы, таких как содержание гумуса, анионов и катионов, элементов поглощающего комплекса, оснований, питательных веществ по сумме ИРК и др.

В результате анализа различных методик, показателей и шкал нами составлены таблицы, где унифицированы и сведены в единую форму различные показатели состояния почв (табл. 1 )„а также сведены в единый реестр оценочные шкалы (табл 2)

Результатом обзора опубликованных материалов и их анализа стало составление базы данных методов и показателей оценки экологического состояния почв

Как видно из таблицы 2. основным критерием является биологическая продуктивность почв, однако диапазоны снижения продуктивности установлены практическим путем и не ясно, что они отражают, то ли биомасс}', то ли продукцию, то ли плодородие, то ли урожайность Однако положительным фактом является тот, что во главу угла поставлен критерий продуктивности почвы, а не какой-либо почвенный показатель, что свидетельствует о корректном подходе к оценке экологического состояния почвы через ее функциональную способность - воспроизводить урожай

Все существующие показатели - либо абсолютные величины, либо коэффициенты, отражающие отношение конкретных площадей к общей площади в процентах либо долях от единицы Однако эти коэффициенты отражают только процент площадей земель, занятых или отчужденных под конкретный вид природопользования то есть представляют информационно-справочную ценность. Для оценки воздействия того или иного вида хозяйствования на почвы по показателю площадей необходимо ввести индекс опасности и риска, при этом необходимо учесть ландшафтно-зональные особенности деградации почв при одном и том же типе воздействий.

Показатели, используемые для оценки состояния почвы (фрагмент)_

№ Показатель Индекс Формула Характеризуемый процесс

1 Доля общехозяйственных отчужденных земель (% площади) До Ппр+Псх до . —-»100%,где S Ппр- земли, занятые промышленными предприятиями (включая транспортные магистрали); Псх -земли сельскохозяйственного назначения; S -площадь оцениваемой территории Общее хозяйственное отчуждение земель

2 Доля отчужденных сельскохозяйственных земель (% площади) Дсх Псх Дох ■-»100% S Отчуждение земель под сельское хозяйство

3 Доля отчужденных земель под промышленное производство (% площади) Дпр Дпр=-53?«100% S Отчуждение земель под промышленное производство

4 Доля отчужденных земель в горнодобывающей промышленности (% площади) Д'Д Дад.355.100». s Отчуждение земель под горнодобывающую промышленность

5 Доля общих потерь сельскохозяйственных земель (% площади) Ксх „ Псх2-Псх1 Ксх ■-• 100%, где Псх2 Псх1- площади всех сельскохозяйственных почв оцениваемой территории на год оценки; Псх2- соответствующие сельскохозяйственные земли за лет до года оценки. Потери сельскохозяйственных земель общие

6 Доля ежегодных потерь потерь сельскохозяйственных земель (% площади) Pcx _ Псх2-Псх1 Pcx *-• 100%, где п* Пах2 п - интервал (лет) между сроками оценки. Потери сельскохозяйственных земель ежегодные

Шкалы показателей, состояния и опасности (фра! мент)_______________

N° п/п Состоя кие Критерии Степень опасности (баллы) Показатели*

До Доля общехозяйственных отужденных земель (% площади) Дпр Доля отчужденных земель под промышленное производство (% площади) Дсх Доля отчужденных сельхоз земель (% площади) Ксх Доля общих ПОА терь сельхоз земель (% площади) Pcx Доля ежегодных потерь потерь сельхоз земель (% площади)

1 Удов-летво-рнтель-ное Слабые нарушения природных процессов и свойств почв, не приводящие к значительному падению биологической продуктивности (90-99%)и качества продукции 0 <15 <5 <20 <1 <0.5 ÔJ-1

2 Напряженное Заметные изменения природных процессов и свойств почв, приводящие к падению биологической продуктивности (75-90%) и ух\д-шению качества продукции -1 15-29 5-19 20-29 1-10

3 Критическое Максимально возможные нагрузки, соответствующие пределу устойчивости свойств почв. Зачетное уменьшение продуктивности (5075%) -2 ~~ Л 30-49 20-29 30-39 10-30 1-2 2"-5

4 Кризисное Устойчивые отрицательные ичме-нения свойств, режое уменьшение продуктивное]и (50-25%), вменение качества продукции 50-75 4(1-40 40-50 10-50

5 Ката-стро-фиче-ское 1 Глубокие необратимые изменения свойств почв, перестройка структуры почвенного покрова, потеря продуктивности (<25%), отравление продукции -4 >75 >40 1 ._ . 1 ¡ >

Оценка состояния по содержанию и запасу гумуса, почвенного поглощающего комплекса ППК, элементов питания КРК построена на показателях, отражающих кратность их снижения относительно зональной нормы. Оценка состояния по содержанию вредных веществ (пестицидов, тяжелых металлов, ПАН, радионуклидов и др.) основана на слежении за изменением валовых концентраций тех или иных веществ или их суммы, интенсивностью изменений исходных почвенно-геохимических параметров и процессов.

Таким образом, меры и оценки состояния почв требуют эталона для сравнения и на основе отклонений позволяют выделить изменения, спровоцированные землепользованием То есть главная задача исследований - установить нормы или типовые уровни экологического состояния почв как основы состояния земель.

ГЛАВА 3. СОЗДАНИЕ БАНКА МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ТОКСИЧНОСТИ ПОЧВ

В экотоксикологии почв подходы к оценке загрязнения почв складываются из изучения реакции почвенных организмов или показателей почвенной биопгы на то или иное вещество или токсическое воздействие в экспериментальных условиях и реакций популяции или сообщества почвенных организмов (а также показателей почвенной биоты) в полевых исследованиях. Этот подход коренным образом отличается от санитарно-гигиенического, так как ставит во главу угла не прямое токсическое воздействие вещества на человека, а эффекты токсиканта в почвенной экосистеме как прямые, так и косвенные. При всей широте проводимых исследований до настоящего времени в мировой практике не создано приемлемых систем биоиндикации загрязнения почв, которые можно было бы без изменений или в результате небольших модификаций использовать для контроля на промплощадках. Все существующие системы связаны главным образом с оценкой качества воды или токсичности сбросных вод и являются частью системы принятия управленческих решений в области охраны внешней среды как источник оперативной экологической информации. Но вода не является аккумулятором за1рязнений, поэтому системы биоиндикации и биотестирования вод не направлены на долговременное прогнозирование. Для принятия управленческих решений в области охраны и использования почв необходимы источники как оперативной, так и стратегической информации об эффектах загрязнения на почвенную биоту Это определяется тем, что почвы и донные отложения являются аккумуляторами загрязнений, попадающих в окружающую среду, а следовательно опре-де 7яют риск загрязнений для окружающей среды и человека.

Научные основы использования почвенных организмов в биоиндикации загрязнений разрабатываются с 60-х годов 20 века, когда началось широкомасштабное использование самых различных средств защиты растений в сельском и лесном хо-

зяйстве, а также использование пестицидов для предотвращения зоонозных заболеваний. Но основные успехи в области биоиндикации загрязнения почв связаны с изучением радиоактивного загрязнения почв под руководством Д.А.Криволуцкого и его научной школы. Кроме почвенной фауны для оценки загрязнений почв применяются почвенные микроорганизмы, высшие растения и водоросли.

Стратегия оценок токсичности почв на разных территориях различна В природных. сельскохозяйственных, городских экосистемах оцениваются последствия того или иного загрязнения по реакции почвенной биоты. В антропогенно трансформированных или полуприродных системах (на площадках захоронения радиоактивных отходов, промсвалках, промплошадках. территории, используемых под склады химикатов) фактически изучается потенциал почвы для самовосстановления, точнее потенциал среды для самовосстановления почв В главе детально описаны методы полевых и лабораторных мониторинговых наблюдений- методы биотестирования почв с использованием животных, растений, методы оценки дыхания почв в биоиндикационных исследованиях, учегг количества микроорганизмов Создан банк методов исследования токсичности почв с определением приоритетности и эффективности их использования для решения тех или иных задач, фрагмент показан в таблице 3.

ГЛАВА 4. МЕТОДИКА БИОМОНИТОРИНГА БИОСФЕРНЫХ ФУНКЦИЙ ПОЧВЫ

Антропогенная трансформация экосистем это преобразование природных систем под воздействием техногенного фактора Однако, техногенное воздействие всегда осуществляется на фоне действия средообразуюших климатогенных факторов, поэтом)' антропогенная трансформация носит зонально-географический характер, что указывает на общность развития природных сукцессий. То есть отклик природных систем на воздействие (природное или техногенное) носит неспецифический характер Всякая антропогенная нагрузка вызывает изменения среды, каждое из этих изменений играет роль импульса, посылаемого в экосистему. В свою очередь экосистемы реагируют на воздействие перестройкой структуры, возникновением вторичных эффектов, порождающих новые изменения Главный вывод состоит в том. что умеренные нагрузки природопользования на экосистемы не приводят в ухудшению свойств экосистем до тех пор, пока сохраняются естественные черты их функционирования Чрезмерное использование экосистем ведет к появлению более южной биоты и смене биотопов, аридизации условий, слитизации и засолению почв. Гумидные зональные экосистемы тундровой и лесной зон при умеренно:.! воздействии сменяются более продуктивными сообществами антропогенно траснсформированных экосистем более южного облика.

Таблица 3

Методы биотестирования токсичности почв (фрагмент)__

№ п/п Название метода Принцип действия Что отражает метод

1 Биотестирование (Дафния-тест или Мкгйох^евО Токсиканты извлекаются из почвы с помощью экстрагентов, а затем токсичность экстрактов тестируется с использованием биотестов водной среды Учитывает токсичность экстрактов токсикантов из почвы, а не токсичность почвы

2 Полевые исследования Выпадение отдельного звена пищевой цепи ведет к исчезновению определенных видов или исчезновение определенного наземного сообщества в результате действия токсиканта ведет к полному изменению почвенного сообщества Косвенные эффекты токсикантов на педо-бионтов

3 Полевые исследования методами статистического анализа образцов (Воробейчик и др., 1994) Изменение измеряемых показателей Прямые эффекты токсикантов

4 Полевые исследования - биотестирование почв методом введения в загрязненную почву биотестов - почвенных животных (дождевых червей) (СаПаЬап е1 а1., 1991) Изменение измеряемых показателей (численности, смертности, рождаемости) Прямые эффекты токсикантов для оценок токсичности почв

5 Исследования в микрокосмах - биотестирование почв методом введения в сосуды с загрязненной обводненной почвой биотестов - почвенных животных энхитреид и других мелких олигохет - видов р-ЕпсИу^аеив (ЯотЬке, 1989) Изменение измеряемых показателей (численности, смертности, рождаемости). Но полевые эксперименты с этими животными трудны из-за их мелких размеров. Поэтому исследования проводятся в микрокосмах. В качестве микрокосмов для мелких олигохет используются пластмассовые контейнеры для сбивания коктейлей, хорошо закрывающиеся крышкой или небольшие стеклянные сосуды. В качестве параметров оценки популяции используют смертность плодовитость и рост олигохет Прямые эффекты токсикантов для оценок токсичности почв

Особое место занимают промышленные площадки предприятий, которые по сути представляют собой полуприродные экосистемы или антропогенно трансформированные экосистемы, развитие и потенциал которых целесообразно направить на локализацию возможных загрязнений и оздоровление окружающей среды.

Особенности развития экосистем промышленных площадок составляют предмет изучения настоящей работы с целью разработки методики оценки экологического состояния на основе биомониторинга биосферных функций почвы.

Проблема качества почвы связана с ее загрязнением или геохимическими аномалиями. то есть качество почвы определяет степень риска для здоровья человека и способности почвенной биогы к восстановлению почв По отношению к промпло-щадкам понятие качества почвы применимо в смысле способности ь восстановлению. то есть выполнению биосферных функций.

Качественный химический состав различных групп живых организмов одинаков По мере развития методов анализа в различных группах организмов обнаружены одни и те же элементы (Покаржевский. 1993) Наземные организмы основную масс\ элементов поглощают с пищей, и состав пищи влияет на состав организма Запас и потребление химических элементов биотой как важные показатели биомониторинга экологического состояния почв и их токсичности в настоящее время требуют разработки эталонов сравнения Биотестирование почв сводится к оценке показателей животных, растений, популяций микроорганизмов, обитающих в загрязненной почве

Анализ методов и подходов к оценке экологического состояния почв, их токсичности позволил сформулировать следующие основные положения методики

Экологическое состояние естественных природных и антропогенно трансформированных систем это совокупность физико-химических и биологических свойств, которые обеспечивают выполнение ими биосферных функций.

Экологическое состояние - это характеристика способности объекта создавать или обеспечивать условия обитания и жизнедеятельности биоты

Биосферные функции почвы' 1) среда обитания, 2) источник питания. 3) продуцирование вещества и энергии, метаболизм.

Таким образом, показатели состояния биоты являются показателями биосферных функций почвы, как составляющего блока биосферы.

Выбор наиболее показательных критериев и методов для поставленных целей обоснован биосферными функциями почвы Это методы определения биологической активности почв, биоразнообразия, оценки биомассы, кислородопроизводительности

Сопряженность биосферных функций почвы, критериев и методов оценки показана в таблице 4.

Критерии и методы оценки биосферных функций почвы

№ п/п Биосферная функция Критерий Метод оценки

1 Среда обитания Биоразнообразие, число видов, численность и структура популяций, возобновление и показатели жизненности Биомониторинг биоразнообразия. Биомониторинг возобновления. Биомониторинг структуры и организации популяций.

2 Источник питания Содержание и накопление элементов в системе почва - биокомпонент Биомониторинг накопительной способности биоиндикаторов. Биомониторинг содержания элементов в биообъектах. Биомониторинг трофической цепочки элементов.

3 Продуцирование вещества и энергии, метаболизм Биомасса и продукция. Биологическая активность почвы. Запасы и продуцирование кислорода, углекислого газа. Биомониторинг биомассы и продуктивности. Биомониторинг биологической активности почв. Биомониторинг 02 .Биомониторинг со2.

Разработан алгоритм оценки, включающий несколько этапов исследования- 1) выбор тестовых территорий, 2) выбор критериев или показателей биосферных функций, 3) выбор методов биомониторинга. 4) выбор методов оценки, 5) проведение мониторинга, 6) обработка результатов, 7) выдача сертификата состояния. Блок-схема приведена на рисунке 1.

Обследованы тестовые территории, составляющие тренд по антропогенному воздействию от эталонов к промышленной площадке- 1) Мещерская низменность (Владимирская область) НП «Мещера» - естественные природные системы, 2) Клин-ско-Дмитровская гряда (Московская область, Сергиево-Посадский район) заказник «Копнинский лес» - естественные природные системы, 3) Клинско-Дмитровская гряда (Московская область, Сергиево-Посадский район)- естественные природные системы, слабо траснформированные, 4) Клинско-Дмитровская гряда (Московская область, Сергиево-Посадский район) исток реки Куньи - антропогенно трансформи

Рис. 1 Блок - счема оценки экологического состояния экосистем на основе биосферных функций почвы

рованные системы, 5) Клинско-Дмитровская гряда (Московская область, Сергиево-Посадский район) долина реки Куньи - антропогенно трансформированные системы

Информационную основу составили следующие первичные материалы: 1) крупномасштабные карты M 1:500 на исток реки Куньи, 2) крупномасштабные карты M 1:500 на долину реки Куньи, 3) карты M 1:10 ООО на естественные природные системы Клинско-Дмитровской гряды (Московская область, Сергиево-Посадский район), 4) карты M 1:10 ООО и M 1:25000 на естественные природные системы Клинско-Дмитровской гряды (Московская область, Сергиево-Посадский район) заказник «Копнинский лес». 5) геоботанические описания с описаниями почвы антропогенно трансформированных систем -1500, 6) геоботанические описания с описаниями почвы естественных природных систем Клинско-Дмитровской гряды - 800, 7) лесотакса-ционные описания с описаниями почвы на «Копнинский лес» - 650. 8) лесотаксаци-онные описания с описаниями почвы на НП «Мещера» - 6, 9) геоботанические описания с описаниями почвы на «Копнинский лес» - 13, 10) геоботанические описания с описаниями почвы на НП «Мещера» - 6.

Методы обработки информации включают стандартные статистические приемы. адаптированные для решения конкретных задач. В основе сбора и обработки информации лежит применение ГИС-технологии. В качестве программной оболочки использованы ГИС: SPANS GIS, SPANS MAP, ARC/INFO.

ГЛАВА 5. ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ТЕСТОВЫХ ТЕРРИТОРИЙ Сравнение биосферных функций почвы тестовых территорий дало возможность проанализировать воздействие природопользования, установить его тип и реакцию экосистем на воздействие. Реакция экосистем на воздействие проявляется общими тенденциями изменений, то есть носит неспецифический характер.

В целом обследованные экосистемы представляют типичный ряд территориальной функционирующей системы с определенным типом метаболизма Основные биосферные функции почвы тестовых территорий приведены в таблице 5.

Мещерская низменность (Владимирская область) НП «Мещера» - естественные природные системы. Типичен естественный ход сукцессий, воздействие -фоновое, рубки, рекреация. Тип метаболизма - зональный для хвойно-широколиственных лесов с высоким продуцированием кислорода и углекислого газа.

Клинско-Дмитровская гряда (Московская область, Сергиево-Посадский район) заказник «Копнинский лес» - естественные природные системы. Типичен естественный ход сукцессий, воздействие - фоновое, рубки, рекреация. Тип метаболизма - зональный для хвойно-широколиственных лесов с высоким продуцированием кислорода и углекислого газа.

'I аблица 5

Биосферные функции почв тестовых территорий___

№ Тестовая территория Степень на- Биосферные функции почвы

п/п ругаенности Среда обитания Источник питания Метаболизм

Число видов Структура сообществ N Р К кг/га МЭД мкР/ч Биомасса/ продукция т/га о2 т/га COj т/га КОБ МПА п103/г

I Мещерская низменность (Влади- Естественный 50-100 Хвойно-широколист- 245 14-22 370/14 414 239 10-100

мирская область) НП «Мещера» - ход (рубки, венные леса, нормаль- луг-

естественные природные системы рекреация) ная структура 15/17

2 Клинско-Дмитровская гряда (Московская область. Сергнево-Посадский район) заказник «Кон-нинскнй лес» - естественные природные системы Естественный ход(рубки, рекреация) 150200 Хвойно-широколист-венные леса, нормальная структура с элементами мелкокоптур- 110сти 245 14-22 370/14 луг- 15/17 414 239 10-100

73 Клинско-Дмитровская гряда (Московская область, Сергиево-Посадскнй район)- естественные природные системы. слабо трансформированные (санитарно-защитная зона предприятия) Естественный ход (антропогенно трансформированные) 200 Хвойио-широколист-вениые леса, нормальная структура 245 (увеличение нит-рофиль-ности) 14-22 370/14, луг- 15/17 414 239 17

4 Клинско-Дмитровская гряде (Московская область. Сергиево-Посадскнй район) долина реки Куньи - антропогенно трансформированные системы Антропогенно трансформированные 301 Хвойно-широколист-венные леса, луговые и приречные сообщества, структура нарушена (мелкоконтурность) Увеличение нит- рофнль-iioctii 14-22 250/10 луг ! 2^13,8 280 162 10

5 Клинско-Дмитровская гряда (Московская область, Сергиево-Посадский район) исток реки Куньи - антропогенно трансформированные системы (промплощад-ка) Антропогенно трансформированные 332 Травяные группировки, островки смешанных лесов, структура нарушена (мелкоконтурность) Увеличение нит-рофиль-ности 14-22 120/5 50/2 луг 6/7 134 56 7 78 30

Клниско-Дмитровская града (Московская область, Сергиево-Посадский район)- естественные природные системы, слабо трансформированные (сани-тарно-зицнтная зона предприятия). Типичен естественный ход сукцессий. Воздействие - фоновое, выбросы, сбросы, на небольшой части рубки, снятие грунтов, строительство дорог, частично антропогенно трансформированные экосистемы Тип метаболизма - зональный для хвойно-широколиственных лесов с высоким продуцированием кислорода и углекислого газа.

Клинско-Дмитровская гряда (Московская область, Сергиево-Посадский район) долина реки Куньи - антропогенно трансформированные системы Типичен естественный ход сукцессий, осложненный антропогенным воздействием. Воздействие - рубки, выбросы, сбросы, снятие грунтов, строительство дорог. Частично антропогенно трансформированные экосистемы. Тип метаболизма - для большей части территории зональный для хвойно-широколиственных лесов с высоким продуцированием кислорода и углекислого газа, для нарушенной части - луговой с увеличением биосферной функции почвы как среды обитания, увеличением биоразнообразия по числу видов в 1.5-2 раза, увеличением числа раститель-ных группировок до 154, с увеличением биосферной функции как источника питания - увеличением богатства почв азотом на 2 единицы по шкале нитрофильности, изменением кислотности в сторону нейтральности почв, изменением солевого режима в сторону богатых почв, со снижением биосферной функции метаболизма снижены биомасса и продуцирование кислорода и углекислого газа в 1,5 раза.

Клииско-Дмитровская гряда (Московская область, Сергиево-Посадский район) исток реки Куньи - антропогенно трансформированные системы (промплощадка). Тестовая территория представляет собой часть территории, описанной выше. Все физико-географические параметры характеризуют и эту тест-площадку Растительный покров территории представляет собой антропогенно трансформированные системы, развивающиеся в условиях постоянного техногенеза На территории промплощадки значительно изменен исходный рельеф, сток грунтовых и поверхностных вод, произошло смещение и перемешивание моренной и почвенной толщи, что не могло не вызвать резких перемен в состоянии растительного покрова. Лес, покрывавший прежде всю территорию, почти полностью уничтожен, а сохранившиеся фрагменты либо сильно нарушены вырубками, либо сведены до размера небольших куртин деревьев, либо их флористический состав претерпел необратимые изменения в результате нарушения естественного водного режима. В настоящее время растительный покров промплощадки образован, главным образом, пионерными травянистыми I руппировками и луговыми сообществами на начальных стадиях лугообразования, зачастую с большим участием представителей лесной флоры.

Пионерные группировки из рудеральных травянистых растений широко расселяются на глинистых грунтах, обваловках. по бортам дренажных канав. Сохранились островки лесных экосистем из мелколиственных пород березы, осины, реже ивы. Структура растительного покрова часто меняется На территории промплощадки выделено 332 вида растений, 156 растительных группировок.

Биосферная функция почвы как источника питания охарактеризована по богатств) почв азотом, кислотности и солевому режиму. Нигрофилыюсть почвы увеличена. нет почв с режимом фоновых первых двух градаций, шкала расширена в сторону увеличения богатства на 4 градации по сравнению с СЗЗ и на 2 по сравнению с долиной реки Куньи Кислотность почвы изменена. Отмечено расширение диапазона режима на 2 градации в сторону нейтральных почв. Солевой режим изменился также в сторон) увеличения богатства, расширился диапазон на 4 градации в сторону богатства по сравнению с СЗЗ, а по сравнению с долиной диапазон сократился за счет отсутствия почв с режимом верхних 2-х градаций бедных почв.

Биосферная функция почвы промплощадки по метаболизм)' изучена более детально. использованы несколько показателей. Основным или базовым показателем является биомасса. Максимальная фитомасса (40-65 т/га) характерна щи облесенных территорий, а минимальная (<1 т/га) типична в пионерных травяных группировках Подземная фитомасса составляет меньше 25% от общей практически во всех группировках Такая структура биомассы характерна для функциональных 1ипов растений Я-стратегов - р)дералов. Пространственный портрет фитомассы имеет четко выраженную мозаичность. На фоне низких и средних величин 5-50 т/га выделяются 4 пятна с более высокой фитомассой, которые приурочены к островкам лесной растительности. Биомасса составила основу построения моделей для оценки биосферных функций почвы по биологической активности.

Для проведения экспериментов почвенно-микробиологических исследований были выбраны 7 серий тестовых площадей, представляющих сукцессионный ряд экосистем промплощадки На выбранных площадках выполнено измерение показателей биологической активности почв, проведены сопряженные опенки, установлены зависимости, составлены уравнения регрессии и на основании некоторых связей построены карты биосферных функций почвы по метаболизму.

Целлюлазная активность (ЦА) почв отражает функцию почвы по трансформации растительных остатков в минеральные вещества. Численность бактерий и микро-мииетов (колонии образующих единиц - КОЕ) учитывалась методом посева на твердые питательные среды, в качестве которых использованы: мясопептонный агар МПЛ (бактерии), и агаризованное сусло - СА (грибы микромицеты).

Актуальная и потенциальная дыхательная активность почвы является интегральной характеристикой почвенно-биологических процессов, она складывается из дыхания бактерий, грибов, простейших, почвенной фауны и дыхания корней. Использован стандартный метод определения дыхательной активности почвы в эксперименте с внесением ппокозо-минеральной смеси и замером выделенного С02. Для контроля в образец вносят равную аликвоту дистиллированной воды. Далее рассчитывают интенсивность дыхания с учетом массы почвы, времени инкубации, количества выделенного углекислого газа и объема флаконов Данные интенсивности дыхания контрольного варианта являются актуальной дыхательной активностью, а данные интенсивности дыхания опытного варианта (с глюкозой) - есть потенциальная дыхательная активность.

Величины ЦА в разных точках промгоющадки незначительны и довольно выровнены. характеризуют процесс разложения целлюлозы как вялотекущий. Выявленную численность КОЕ бактерий можно охарактеризовать как умеренную, а микроми-цетов - скорее низкую, чем умеренную. Эти данные согласуются с невысокой целлю-лазной активностью почвы промплошадки.

Дыхательная активность почвы из разных точек промплощадки довольно низкая Необычным фактом является то, что в некоторых случаях потенциальная дыхательная активность оказалась равной или даже ниже актуальной. Такое явление может быть следствием процессов 2-х случаев' во-первых, экосистемы могут быть обеспечены легко утилизируемыми веществами в такой высокой степени, что внесение экзогенной глюкозы не приводит к заметному увеличению дыхания почвы, и, во-вторых, в экосистемах может быть характерно крайне низкое количество активных микроорганизмов.

Аппроксимация связей интенсивности показателей биологической активности позволила составить уравнения регрессии и уловить некоторые тенденции и закономерности.

Целлюлазная активность: связь интенсивности ЦА с количеством микромице-тов (КОЕ СА) носит прямо пропорциональный характер, то есть с увеличением численности грибов возрастает целлюлазная активность; связь ЦА с КОЕ МПА (бактерии) имеет тенденцию к обратной, но с небольшим диапазоном.

КОЕ МПА (бактерии)- имеет обратную связь с ЦА, чем больше ЦА, тем ниже число бактерий; имеет прямую связь с биомассой.

КОЕ СА (грибы микромицеты): имеет прямую связь с ЦА чем больше ЦА. тем больше микромицетов.

С02 актуальная- обратный характер с ЦА (чем больше ЦА, тем ниже дыхание), более строгий обратный характер с КОЕ МПА (чем больше число бактерий,

тем ниже дыхание), обратный характер с КОЕ СА (чем больше число грибов, тем ниже дыхание), обратный характер с биомассой (чем выше биомасса, тем ниже дыхание).

С02 потенциальная: обратный характер с ЦА (чем больше ЦА, тем ниже дыхание). обратный характер с КОЕ МПА (чем больше число бактерий, тем ниже дыхание), обратный характер с КОЕ СА (чем больше число грибов, тем ниже дыхание), обратный характер с биомассой (чем выше биомасса, тем ниже дыхание).

Аппроксимация графиков изменений показателей биологической активности с биомассой позволила составить уравнения регрессии и на основе созданной БД сгенерировать карты биосферных функций почвы промплошадки Некоторые примеры связей приведены на рисунках 2-3

Типичен быстрый ход сукцессии, осложненный антропогенным воздействием Воздействие - рубки, выбросы, сбросы, снятие грунтов, строительство дорог. Антропогенно трансформированные экосистемы. Тип метаболизма - луговой тип метаболизма с увеличением биосферной функции почвы как среды обитания, увеличением биоразнообразия по числ) видов в 1.5-2 раза, увеличением числа растительных группировок до 156, с увеличением биосферной функции как источника питания - увеличением богатства почв азотом на 4 единицы по шкале нитрофильности, изменением кислотности в сторону нейтральности почв, изменением солевого режима в сторону богатых почв, со снижением биосферной функции метаболизма снижены биомасса и продуцирование кислорода и углекислого газа в 1,5 раза.

Таким образом, оценка экологического состояния тестовых территорий по биосферным функциям почвы позволила установить степень трансформированности экосистем и разработать методику биомониторинга.

Выявленные закономерности и тенденции связей составили научно-методический фонд для разработки мероприятий практического характера, позволяющих не только контролировать и оценивать состояние окружающей среды, но и оздоравливать территорию

ГЛАВА 6 ПРОЕКТЫ БИОМОНИТОРИНГА ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ АНТРОПОГЕННО ТРАНСФОРМИРОВАННЫХ ЭКОСИСТЕМ НА ОСНОВЕ БИОСФЕРНЫХ ФУНКЦИЙ ПОЧВЫ

Проблема разработки технологии радиоэкологического биомониторинга является актуальной в связи с непрерывным увеличением радиационной нагрузки на природные системы на глобальном, региональных и локальных уровнях. Биологический компонент экосистем показательно реагирует на радиационный фактор с одной стороны, а с другой - является объектом поражения под воздействием радиационного фактора Поэтому целесообразность биомониторинга радиационного воздействия, за-

С02>п>Э1б1М4,0077* БаоМасса

Рисунок 2

Рисунок 3

грязнения и радиоэкологического состояния становится объективно значимым и надежным средством контроля окружающей среды

В настоящем исследовании разработаны проекты бномониторинга в рамках концепции, развиваемой в ЦЭГТ, построенной на основополагающем постулате экологии, что состояние биообъекта и его адаптационные параметры отражают состояние окружающей среды. Каждый тип биомониторинга обязательно учитывает состояние объекта в сопоставлении с параметрами условий среды

Концепция биомониторинга имеет многоцелевое назначение основным из которых является оценка состояния биоты, и на этой информационной базе оценка качества среды. Все проекты разрабатываются по единой технологии по установленному регламенту (Маркелов, 2000).

На основании проведенных исследований разработаны проекты биомониторинга для контроля экологического состояния антропогенно трансформированных экосистем на основе биосферных функций почвы, таких как среда обитания (Биомониторинг биоразнообразия), источник питания (Биомониторинг богатства почв азотом, солевого богатства, кислотности почв по фитоиндикации) и метаболизм (Биомониторинг биомассы, Биомониггоринг кислородопроизводительности. Биомониторинг биологической активности почв). Проекты включают описание рабочих режимов, диапазоны толерантности и условия применения. Проекты внедрены в технологию биомониторинга на основе биоиндикации и биотестирования, развиваемую в ЦЭГР ГУП МосНПО «Радон» по «Программе совершенствования и повышения качества, безопасности, надежности средств и методов производства при обезвреживании РАО, обеспечения радиационной безопасности населения и охране окружающей среды Московского региона» за 2001 - 2004 гг.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В резз'льтате работы выполнена основная иен, и решены поставленные задачи-разработана методика оценки экологического состояния антропогенно трансформированных экосистем на основе биомониторинга биосферных функций почвы, которая включает определение экологического состояния, алгоритмы установления биосферных функций и метаболизма почв, оценочные шкалы экологического состояния;

- проведен анализ и создан банк методов оценки экологического состояния почвы;

- проведен анализ и создан банк методов оценки токсичности почвы;

- разработан алгоритм биомониторинга биосферных функций почвы как показателей экологического состояния антропогенно трансформированных экосистем:

проведена оценка экологического состояния естественных природных и антропогенно трансформированных систем на 5 тестовых территориях;

разработаны проекты биомониторинга антропогенно трансформированных систем как практические рекомендации для контроля экологического состояния окружающей среды.

Анализ результатов показал, что слабо трансформированные экосистемы сохранили биосферные функции в состоянии с фоновыми условиями, промплощадке биосферные функции почвы восстанавливаются по мере развития сукцессии растительного покрова. А общие тенденции заключаются в следующем:

- изменение функции как среды обитания выражается в увеличении биоразнообразия как числа видов, так и числа сообществ,

- изменение функции как источника питания выражается в увеличении богатства почв азотом, увеличении солевого богатства, изменении кислотности в сторону нейтрального по отношению к фоновым кислым почвам,

- изменение функции метаболизма выражается в снижении биомассы, продуцировании кислорода и углекислого газа.

Таким образом, оценка экологического состояния тестовых территорий по биосферным функциям почвы позволила установить степень трансформированности экосистем экосистем и разработать методику биомониторинга. Выявленные закономерности составили научно-методический фонд для разработки мероприятий практического характера.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Значение зеленных насаждений в условиях города (на примере Бауманского района г. Москвы) / Проблемы экологии и природопользования Московской области: Материалы межвузовского научно-практического семинара- конкурса студентов, аспирантов, молодых ученых. - М., МИИГАиК, «ЭКМОС», РИДТЭ. 2001. С. 140-143.

2. Загрязнение природной среды автотранспортом / Природопользование и охрана окружающей среды Московского региона // Сб. науч. тр. студентов, аспирантов и молодых ученых Москвы и Московской области, посвященный Дням защиты от экологической опасности Московской области. - М., Изд. дом РоЗИКСИ. 2002. С. 84-90.

3. Загрязнение московских вод Московского региона / Актуальные проблемы экологии и природопользования // Сб. науч. тр. студентов, аспирантов и молодых ученых Москвы и Московской области, посвященный Дням защиты от экологической опасности Московской области. - М., ГУЗ, 2003. С. 54-57.

4. Эколого-правовая охрана окружающей природной среды в сельском хозяйстве / Вопросы прикладной геоэкологии II Сб. науч. тр.,

посвященный 225-летию со дня основания Государственного университета по землеустройству - М., Папирус ПРО, 2004 (соавтор Хабаров В.А.). С. 61-66.

5. Природные факторы формирования режима грунтовых вод / Вопросы прикладной геоэкологии // Сб. науч. тр., посвященный 225-летию со дня основания Государственного университета по землеустройству. - М., Папирус ПРО. 2004 (соавтор Хабаров В.А.). С. 57-61.

6. Геохимическое исследование техногенного загрязнения подземных вод Московского региона // Сб. науч. тр., посвященный 22.5-летию со дня основания Государственного университета по землеуст ройству. - М., Папирус ПРО, 2004 С.

7. Изменение химического состава пресных подземных вод под влиянием техногенеза // Сб. науч тр., посвященный 225-летию со дня основания Государственною университета по землеустройству. - М., Папирус ПРО, 2004. С. 301-305.

8. Оценка экологической ситуации Талдомского района Московской области / Экологическая безопасность и рациональное природопользование // Сб. науч. тр - М., Изд-во ГУЗ и МГУГиК, 2004. С. 6771.

9. Анализ негативных процессов при загрязнении почв тяжелыми металлами / Экологическая безопасность и рациональное природопользование // Сб. науч тр - М., Изд-во ГУЗ и МГУГиК, 2004. (соавтор Быкова И.В.). С. 88-92.

10. Мониторинг земель современного мегаполиса / Проблемы лесопаркового комплекса в свете сохранения и восстановления природного и культурного наследия в современных условиях // Сб. докл. научно-практич. конф - М., 2004 (соавтор Быкова И.В.) С. 58-

11 .Оценка экологической ситуации урбанизированной территории / ГУЗ, 2005. С. 235-238.

64.

Подписано в печать 05.09.05г. Формат 60x84 1/16 Объем 1,0 п.л. Бумага офсетная

Тир. 100 Заказ № 730

Участок оперативной полиграфии ГУЗ Москва, ул. Казакова, 15.

» 19327

РНБ Русский фонд

2006-4 21336

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Хуторов, Алексей Андреевич

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. БИОСФЕРНЫЕ ФУНКЦИИ ПОЧВ.

1.1.Степень изученности.

1.2. Биосферная роль почв.

1.3. Метаболизм почв.

1.4. Продуцирование гумуса.

1.5. Продуцирование С02.

1.6. Сукцессии и развитие почв.'.

1.7. Почвенная биота - основа функционирования почв.

1.8. Деградация почв и ее причина.

Выводы.

Глава 2. СОЗДАНИЕ БАНКА МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОЧВ (ЗЕМЕЛЬ).

2.1. Показатели состояния почв (земель).

2.2. Оценка состояния по размерам занимаемых площадей, их динамики и потерям.

2.3. Оценка состояния по пылевым нагрузкам.

2.4. Оценка состояния по загрязнению почв.

2.5. Оценка состояния по вторичной геохимической деградации почв.

2.5.1. Оценка вторичных изменений щелочно-кислотных условий почв.

2.5.2. Оценка вторичных изменений по содержанию и потерям гумуса.

2.5.3. Оценка вторичных изменений по изменению почвенно-поглощающего комплекса (ППК).

2.5.4. Оценка вторичных изменений по содержанию элементов питания.

2.6. Интегральная оценка состояния.

2.7. Индекс почвы.

Выводы.

Глава 3. СОЗДАНИЕ БАНКА МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ТОКСИЧНОСТИ

ПОЧВ.

3.1. Общие положения.

3.2. Методы оценки микробиологической активности почв.

3.2.1. Методы оценки дыхания почв.

3.2.2. Методы определения целлюлозолитической активности почвы.

3.2.3. Методы определения протеолитической активности почв.

3.2.4. Учет количества микроорганизмов (колоний-образующих единиц - КОЕ) методом посева на твердые питательные среды.

3.3. Методы биотестирования токсичности почв с использованием растений.

3.3.1. Экспресс-методы.

3.3.2. Оценка общей токсичности почв.

3.4. Методы биотестирования токсичности почв с использованием животных.

3.4.1. Методы с использованием дождевых червей.

3.4.2. Методы с использованием мелких олигохет.

3.4.3. Методы с использованием других почвенных животных.

3.4. 4. Методы с использованием пищевой активности животных.

3.4.5. Методы с использованием показателей популяций почвенных животных.

Выводы.

Глава 4. МЕТОДИКА БИОМОНИТОРИНГА БИОСФЕРНЫХ

ФУНКЦИЙ ПОЧВЫ.

4.1. Постановка проблемы.

4.2. Критерии и блок схема.

4.3. Выбор и обоснование тестовых территорий.

Выводы.

Глава 5. ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ

ТЕСТОВЫХ ТЕРРИТОРИЙ.

5.1. Мещерская низменность (Владимирская область) НП «Мещера»

- естественные природные системы.

5.2. Клинско-Дмитровская гряда (Московская область, Сергиево-Посадский район) заказник «Копнинский лес» - естественные природные системы.

5.3. Клинско-Дмитровская гряда (Московская область, Сергиево-Посадский район)- естественные природные системы, слабо трансформированные (санитарно-защитная зона предприятия).

5.4. Клинско-Дмитровская гряда (Московская область, Сергиево-Посадский район) долина реки Куньи - антропогенно трансформированные системы.

5.5. Клинско-Дмитровская гряда (Московская область, Сергиево-Посадский район) исток реки Куньи - антропогенно трансформированные системы (промплощадка).

5.6. Анализ тенденций изменения биосферных функций почвы антропогенно трансформированных экосистем.

Глава 6. ПРОЕКТЫ БИОМОНИТОРИНГА ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ АНТРОПОГЕННО ТРАНСФОРМИРОВАННЫХ ЭКОСИСТЕМ НА ОСНОВЕ БИОСФЕРНЫХ ФУНКЦИЙ ПОЧВЫ.

6.1. Общие принципы технологии биомониторинга.

6.2. Проект «Биомониторинг биоразнообразия».

6.3. Проект биомониторинга «Богатство почв азотом, солевой режим, кислотность почв на основе фитоиндикации».

6.4. Проект биомониторинга «Биомасса экосистем».

6.5. Проект биомониторинга «Кислородопроизводительность экосистем».

6.6. Проект биомониторинга «Биологическая активность почв».

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Оценка экологического состояния антропогенно-трансформированных экосистем"

Актуальность. Уровень развития культуры землепользования в настоящее время достиг состояния, когда на Земле практически не осталось неиспользованных земель, а те, что используются человеком, истощены, деградированы и загрязнены продуктами техногенной деятельности. Человечество вынуждено все больше и больше вовлекать в сферу потребления природные земли, часто губительными технологиями, в то же время не оставляя себе резерва даже для строительства жилищ, не говоря уже о выращивании пищевых культур.

Поэтому изучение строения природных и антропогенно трансформированных систем актуально для выработки общей стратегии выживания человечества, главным стержнем которой должно быть сбалансированное щадящее внедрение человеческой деятельности в биосферные процессы без нарушения потенциала их самовосстановления. Для этого необходимо создать банк данных состояния естественных природных и антропогенно трансформированных систем, позволяющий осуществлять диагностику экологического состояния территории, устанавливать биопотенциал с целью экологического нормирования антропогенного воздействия.

Задачи:

1) определить биосферные функции почв,

2) провести анализ и создать банк методов оценки экологического состояния почвы,

3) провести анализ и создать банк методов оценки токсичности почвы,

6) разработать проекты биомониторинга антропогенно трансформированных систем.

Методика исследований и материал. В основу положены материалы собственных исследований автора, выполненных в период с 2001 по 2004 гг., а также материалы, предоставленные ГУП МосНПО «Радон». Обследованы тестовые территории в зоне распространения дерново-подзолистых, подзолистых, дерново-глеевых почв, составляющие тренд по антропогенному воздействию от эталонов к промышленной площадке. Исследования включают: 1) анализ литературного и нормативно-справочного материала, содержащегося в опубликованных сводках, томах статистической отчетности, фондовых документах; 2) получение информации из опубликованных карт картометрическим способом, 3) получение информации из опубликованных карт с помощью аналитических и экспертных оценок, 4) проведение полевых наблюдений комплексными географическими, биогеоценоло-гическими, биометрическими методами, 5) обработку результатов. Методы обработки информации включают стандартные статистические приемы, адаптированные для решения конкретных задач. В основе сбора и обработки информации лежит применение ГИС-технологии. В качестве программной оболочки использованы ГИС: SPANS GIS, SPANS MAP, ARC/INFO.

Информация собиралась в адаптированном и формализованном виде, подготовленном для ввода в компьютерную систему, созданную в Центре эколого-географических разработок ГУП МосНПО «Радон».

Новизна. Автором разработана методика оценки экологического состояния антропогенно трансформированных систем на основе биомониторинга биосферных функций почвы. Дано определение экологического состояния естественных природных и антропогенно трансформированных систем как совокупности физико-химических и биологических свойств, обеспечивающих выполнение биосферных функций. Разработаны критерии оценки, оценочные шкалы, создан банк методов. Впервые по разработанным критериям проведена оценка экологического состояния естественных природных и антропогенно трансформированных систем на 5 тестовых территориях, составляющих ряд по увеличению антропогенной нагрузки от заповедных территорий через фоновые до промышленных площадок.

Теоретическое значение. Проведенное исследование развивает концепцию экологии почв как единой природной системы с биосферными функциями, развиваемой научной школой профессора A.B. Хабарова, адаптирует методические схемы теории функциональной экологии A.C. Керженцева, В.В. Бугровского, Л.О. Карпачевского, профессора Е.И. Голубевой, вносит вклад в методологию диагностики состояния почв и экологического нормирования воздействий, разрабатываемых научными школами профессоров A.M. Степанова, Н.Я. Минеевой, A.B. Маркелова.

Практическая значимость. Работа выполнена по заказу ГУП МосНПО «Радон». На основе разработанной методики создана база данных экологического состояния естественных природных и антропогенно трансформированных систем, которая пополняет информационную базу знаний для целей экологического нормирования воздействий. Автором разработаны проекты биомониторинга экологического состояния антропогенно трансформированных систем, которые внедрены в практику обращения с радиоактивными отходами при выполнении «Программы совершенствования средств и методов производства при обезвреживании РАО» за 2001- 2004. Методика, алгоритмы, модели, базы данных использованы и внедрены в ГУП МосНПО «Радон» как составные элементы технологий: оперативного картографирования, биомониторинга радиоэкологического состояния, радиоэкологической сертификации качества среды, создания биогеоценотических барьеров для оздоровления окружающей среды, локализации загрязнений и реабилитации загрязненных территорий.

Предмет защиты:

1) методика оценки экологического состояния на основе биомониторинга, включающая систему критериев, алгоритмы и оценочные шкалы,

3) проекты биомониторинга с установленными рабочими режимами и пределами толерантности.

Апробация работы. Результаты работы доложены на межвузовских конференциях, научных семинарах, заседаниях кафедры почвоведения и экологии ГУЗа, тренинг-курсах, заседаниях НТС ЦЭГР ГУП МосНПО «Радон».

Публикации. По теме диссертации опубликованы 11 работ.

Личный вклад автора. Основу работы составляют оригинальные материалы, собранные автором в результате многолетних исследований в разных регионах. Постановка проблемы, сбор фактического материала, обработка, создание банка методов, обобщение, анализ результатов и выводы сделаны автором лично.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Хуторов, Алексей Андреевич

Выводы

Таким образом, разработана методика оценки экологического состояния антропогенно трансформированных экосистем и их природных аналогов на основе биомониторинга биосферных функций почвы, в основу которой положены следующие теоретические положения.

1. Антропогенная трансформация экосистем это преобразование природных систем под воздействием техногенного фактора. Однако, техногенное воздействие всегда осуществляется на фоне действия средообразующих климатогенных факторов, поэтому антропогенная трансформация носит зонально-географический характер, что указывает на общность развития природных сукцессий. То есть отклик природных систем на воздействие (природное или техногенное) носит неспецифический характер.

2. Зональные особенности реакции экосистем на воздействия состоят в направленном изменении развития, наиболее четко проявляющихся в полуприродных экосистемах, менее направленно - в искусственно созданных комплексах.

3. В подзоне лиственных лесов экосистемы более устойчивы к воздействию вследствие широкого биоразнообразия и взаимозаменяемости функций, поэтому умеренное воздействие улучшает условия среды, приводит к росту биопродуктивности. Полное уничтожение лесов приводит к аридизации условий среды, замене биоты, однако сформировавшийся запас почвенного плодородия долго может быть использован в растениеводстве.

4. Главный вывод состоит в том, что умеренные нагрузки природопользования на экосистемы не приводят в ухудшению свойств экосистем до тех пор, пока сохраняются естественные черты их функционирования. Чрезмерное использование экосистем ведет к появлению более южной биоты и смене биотопов, аридизации условий, слитизации и засолению почв.

5. Особое место занимают промышленные площадки предприятий, которые, по сути, представляют собой полуприродные экосистемы или антропогенно трансформированные экосистемы, развитие и потенциал которых целесообразно направить на локализацию возможных загрязнений и оздоровление окружающей среды. Особенности развития экосистем промышленных площадок составляют предмет изучения настоящей работы с целью разработки методики оценки экологического состояния почв на основе сохранения биосферных функций.

6. Проблема качества почвы связана с ее загрязнением или геохимическими аномалиями, то есть качество почвы определяет степень риска для здоровья человека и способности почвенной биоты к восстановлению почв. По отношению к промплощадкам понятие качества почвы применимо в смысле способности к восстановлению, то есть выполнению биосферных функций.

7. Качественный состав различных групп живых организмов одинаков. По мере развития методов анализа в различных группах организмов обнаружены одни и те же элементы. Сегодня нет оснований считать химический состав отдельных видов и групп живых организмов качественно различным, а, следовательно, любой вид участвует в миграции всех элементов, вовлекаемых в круговорот живым веществом.

8. Наземные организмы основную массу элементов поглощают с пищей и состав пищи влияет на состав организма. Запас и потребление химических элементов биотой как важные показатели биомониторинга экологического состояния почв и их токсичности в настоящее время требуют разработки эталонов сравнения.

9. Биотестирование почв сводится к оценке показателей, обитающих в загрязненной почве, популяций микроорганизмов, животных или растений или их активности.

10. Выбор наиболее показательных критериев и методов для поставленных целей обоснован биосферными функциями почвы. Это методы определения биологической активности почв, биоразнообразия, оценки биомассы и кислородопроиз-водительности.

Глава 5. ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ТЕСТОВЫХ ТЕРРИТОРИЙ

5.1. Мещерская низменность (Владимирская область) НП «Мещера» -естественные природные системы

Исследуемая территория расположена в Национальном парке «Мещера» во Владимирской области на Окско-Клязьминском междуречье. Особенностями геологического строения территории является широкое распространение юрских пес-чано-глинистых морских отложений, развитых почти по всей Мещерской низменности. Мощность четвертичных отложений колеблется от 1-2 до 60 м. Они представлены днепровской и московской мореной, мощными флювиогляциальными (днепровскими и московскими) отложениями, древнеаллювиальными песками, а также современными отложениями различного генезиса.

Особенностью современного рельефа Окско-Клязьминского междуречья является меридиональное расчленение территории обширными плоскими зандровы-ми равнинами и древними ложбинами стока талых вод московского оледенения. Меридиональные ложбины чередуются с водораздельными поднятиями. Соответственно, здесь формируются два типа равнин - моренные (повышенные участки) и флювиогляциальные (склоны и ложбины стока).

Климат района умеренно континентальный, характеризующийся умеренно холодной зимой, теплым летом и достаточным и устойчивым увлажнением. Средняя температура января -11° С, средняя температура июля +18° С, среднегодовая сумма осадков 550 мм. Почвы района представлены несколькими типами: подзолистыми и дерново-подзолистыми, бурыми и серыми лесными, болотными и переходными к болотным, пойменными и дерновыми луговыми. Особенностями почв территории является преобладание грунтов легкого механического состава (песков и супесей) и сильно развитыми процессами заболачивания, связанными с близким залеганием водоупорных горизонтов.

Растительность района представлена хвойными, широколиственными, мелколиственными лесами, лугами, болотами. Хвойные леса образованы сосной (Pinus sylvestris) и елью (Picea abies). Сосновые леса - наиболее распространенная растительная формация в этом районе, сосняки приурочены как к крайне сухим, так и к избыточно увлажненным местам. Ельники распространены на междуречных участках с нормальным увлажнением и в пределах древних речных долин. Широколиственные леса образованы дубом (Quercus robur), липой (Tilia cordata) и отчасти кленом (Acer platanoides). Широколиственные леса встречаются на водоразделах (как климаксовые сообщества), а также занимают террасы, склоны и долины древних рек, склоны коренных берегов современных рек, оврагов, а также поймы. Мелколиственные леса практически все вторичны, за исключением сообществ черной ольхи и белой березы, формирующихся на местообитаниях, никогда не бывших под лесом. Луга исследуемой территории (суходольные и пойменные) обязаны своим существованием деятельности человека. Они возникли на месте сведенных лесов, и остаются безлесными лишь до тех пор, пока используются как сенокосы. На долю болот в Мещерской низменности приходится не менее четверти всей площади. Большинство болот относятся к низинному и переходному типам, верховые болота занимают междюнные понижения и окраины озер.

Для оценки экологического состояния нами обследованы 8 типов леса, сводные параметры которых приведены в таблице 21.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате работы выполнена основная цель и решены поставленные задачи: разработана методика оценки экологического состояния антропогенно трансформированных экосистем на основе биомониторинга биосферных функций почвы, которая включает определение экологического состояния, алгоритмы установления биосферных функций и метаболизма почв, оценочные шкалы экологического состояния;

- проведен анализ и создан банк методов оценки экологического состояния почвы;

- проведен анализ и создан банк методов оценки токсичности почвы;

- разработан алгоритм биомониторинга биосферных функций почвы как показателей экологического состояния антропогенно трансформированных экосистем;

- проведена оценка экологического состояния естественных природных и антропогенно трансформированных систем на 5 тестовых территориях;

- разработаны проекты биомониторинга антропогенно трансформированных систем как практические рекомендации для контроля экологического состояния окружающей среды.

Анализ результатов показал, что слабо трансформированные экосистемы сохранили биосферные функции в соответствии с фоновыми условиями, на промп-лощадке биосферные функции почвы восстанавливаются по мере развития сукцес-сий растительного покрова. А общие тенденции заключаются в следующем:

- изменение функции как источника питания выражается в увеличении богатства почв азотом, увеличении солевого богатства, изменении кислотности в сторону нейтральности по отношению к фоновым кислым почвам,

Таким образом, оценка экологического состояния тестовых территорий по биосферным функциям почвы позволила установить степень трансформированно-сти экосистем и разработать методику биомониторинга. Выявленные закономерности составили научно-методический фонд для разработки мероприятий практического характера.

173

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Хуторов, Алексей Андреевич, Москва

1. Александрова Л.Н. Органическое вещество почвы и процессы его трансформации. Л.: Наука, 1980. 288 с.

2. Алиев С.А. Биоэнергетика органического вещества почв. Баку: Элм, 1973. 66 с.

3. Базилевич Н.И., Гребенщиков О.С., Тишков A.A. Географические закономерности структуры и функционирования экосистем. М.: Наука, 1986. 297 с.

4. Вернадский В.И. Проблемы биогеохимии. М.: Наука, 1980. 250 с.

5. Волобуев В.Р. Почвы и климат. Баку: Элм, 1953. 320 с.

6. Волобуев В.Р. Система почв мира. Баку: Элм, 1973. 308 с.

7. Воробейчик Е.Л., Садыков О.Ф., Фарапонтов М.Г. Экологическое нормирование техногенных загрязнений наземных экосистем. Екатеринбург.: Наука, 1994. 280 с.

8. Востокова Л.Б., Якушевская И.В.Бонитировка почв. М.: Изд-во МГУ, 1979. 101 с.

9. Временная методика определения экономической эффективности природоохранных мероприятий в нефтяной промышленности. М.: ВНИИСЭНГ, 1986.40 с.

10. Временный классификатор токсичных промышленных отходов и методические рекомендации по определению класса токсичности промышленных отходов. М.: Минздрав СССР, ГКНТ СССР, 1987. 60 с.

11. П.Геннадиев А.Н. Почвы и время: модели развития. М.: Изд-во МГУ, 1990. 230 с.

12. Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов. СанПиН 2.3.2.560-96. М.,1997. 269 с.

13. Гиляров М.С. Зоологический метод диагностики почв. М.: Наука. 1965. 278 с.

14. Глазовская М.А. Почвы мира. Т.1. М.: Изд-во МГУ, 1972. 231 с.

15. Глазовская М.А. Технобиомы основные физико-географические объекты ландшафтно-геохимического прогноза. //Вестник МГУ, сер. географ. 1972, N 6.

16. Горбунов Н.И. Минералогия и физическая химия почв. М.: Наука, 1978. 293 с.

17. ГОСТ 17.4.3.04-85. Охрана природы. Почвы. Общие требования к контролю и охране от загрязнения. М.: Госстандарт, 1985.

18. ГОСТ 27593-88. Почвы, Термины и определения. М.: Госстандарт, 1988

19. Государственный (национальный) доклад о состоянии и использовании земель Российской федерации (за 1992) /Коллектив авторов под ред. JI.H. Кулешова. М.: Роскомзем, 1993. 95 с.

20. Государственный (национальный) доклад о состоянии и использовании земель Российской федерации за 1993 год /Коллектив авторов под ред. JI.H. Кулешова М.: Роскомзем 1994.87 с.

21. Государственный (национальный) доклад о состоянии и использовании земель Российской федерации за 1994 год /Коллектив авторов под ред. JI.H. Кулешова M.: Роскомзем 1995. 134 с.

22. Государственный (национальный) доклад о состоянии и использовании земель Российской федерации за 1995 год / Коллектив авторов под ред. JI.H. Кулешова М.: Роскомзем 1996. 118 с.

23. Гречишев С.Е. Проблемы регионального геокриологического изучения нефтегазоносных провинций в связи с экологией их освоения / Экология нефтегазового комплекса ч. 1, М., 1989.

24. Гришина JI.A. Гумусообразование и система гумусового состояния почв. М.: Изд-воМГУ, 1986.

25. Грушко Я.М. Вредные неорганические соединения в промышленных сточных водах, JL: Химия, JIO, 1979. 160. с.

26. Гузев B.C., Иванов П.И., Левин C.B. Альтернативные способы предохранения целлюлозы от микробного разложения//Изв. АН СССР. Сер.биол. 1988. №3. С.466-471.

27. Дергачева М.И. Археологическое почвоведение. Новосибирск:: Наука, 1997. 180 с.

28. Дергачева М.И. Органическое вещество почв: статика и динамика. Новосибирск: Наука, 1984. 155 с.

29. Дергачева М.И. Система гумусовых веществ почв. Новосибирск: Наука, 1989. 110 с.

30. Добровольский Г.В. Биосферно-экологическое значение почв // Плодородие почвы и качество продукции при биологизации земледелия. М.: Колос, 1996. С. 5-10.

31. Добровольский Г.В., Урусевская И.С. География почв. М.: Изд-во МГУ 1984. 415 с.

32. Журавлева H.A. Физиология травянистого сообщества. Принципы конкуренции. Новосибирск. Наука. 1994. 171 с.

33. Исаков Ю.А., Казанская Н.С., Тишков A.A. Зональные закономерности динамики экосистем. М.: Наука, 1986. 150 с.

34. Караваева H.A., Жариков С.Н., Нефедова Т.Г., Таргульян В.О. Антропогенная трансформация почв / Природная среда Европейской части СССР (опыт регионального анализа) М.:ИГАН, 1989. С. 80-153.

35. Карпачевский JI.O. Динамика свойств почвы. М.: Геос, 1997. 170 с.

36. Карпачевский JI.O. Экологическое почвоведение. М.: Изд-во МГУ, 1993. 184 с.

37. Карпачевский Л.О., Мотузова Г.В., Зубкова Т.А., Гончарук Н.Ю. Экологические свойства почв и их роль в структуре лесных экосистем/ Экология и почвы. Изб. Лекции I-VII Всероссийских школ. Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 1998. С. 201-219.

38. Керженцев A.C. Изменчивость почвы в пространстве и во времени. М.: Наука, 1992. 110 с.

39. Керженцев A.C., Олейник С.А., Алексеев А.О. и др. Принципы регулирования функций экосистем. / Экология и почвы. Изб. Лекции I-VII Всероссийских школ. Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 1998. С.219-236.

40. Ковда В.А. Роль и функции почвенного покрова в биосфере Земли. Пущино: ОНТИ НЦБИ, 1985. С. 1-10.41.Корнеев, Сироткин, 1987

41. Красная книга. М.: Лесная промышленность, 1978.

42. Криволуцкий Д.А. Почвенная фауна в экологическом контроле. М.: Наука. 1994. 269 с.

43. Криволуцкий Д.А. Радиоэкология сообществ наземных животных. М.:Энергоатомиздат, 1983. 87 с.

44. Критерии оценки экологической обстановки для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия. М.: Мин. охр. окр. среды и прир.ресурсов РФ, Главное н.-тех. управление, 1992. 74 с.

45. Малышева H.H. Фитоценотические аспекты охраны окружающей среды при обезвреживании радиоактивных отходов. Автореферат дис. На соиск. уч. Степ. Канд. Геогр. наук. М. 2002. 24 с.

46. Маркелов Д.А. Зональные особенности биоразнообразия и радиоэкологического состояния растительных сообществ. М.: МГУ, 1999, 85 с.

47. Маркелов A.B. Геоинформационные основы радиоэкологической безопасности. М.: Макс Пресс, 2000. 50 с.

48. Методика региональной оценки состояния окружающей среды Отчет по НИР МосНПО «Радон» и географического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова (под ред. Н.С. Касимова, И.А. Соболева) М. 1995.

49. Микроорганизмы и охрана почв. М.:Изд.МГУ. 1989. 206 с.

50. Минеева Н.Я. Эколого-географические аспекты охраны окружающей среды при обезвреживании радиоактивных отходов и радиоактивном загрязнении. Диссертация на соиск. уч.степ. докт. географ, наук. М. МГУ, географ, фак-т, 1991 г.

51. Мокроносов А.Т., Кудеяров В.Н. Баланс углекислого газа на территории России / Экология и почвы. Изб. Лекции I-VII Всероссийских школ. Пущи-но: ОНТИ ПНЦ РАН, 1998. С. 153-171.

52. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99): Гигиенические нормативы. М.: Центр санитарно-эпидемиологического нормирования, гигиенической сертификации и экспертизы Минздрава России, 1999. 116 с.

53. Одум Ю. Экология. М.: Мир, 1986. Т.1 328 с. Т.2 376 с.

54. Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации. М.: Изд-во МГУ, 1990. 323 с.

55. Орлов Д.С. Химия почв. М.: Изд-во МГУ, 1992. 400 с.

56. Орлов Д.С., Бирюкова О.Н., Суханова H.H. Органическое вещество почв Российской Федерации. М.: Наука, 1996. 256 с.

57. Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99): 2.6.1. Ионизирующее излучение, радиационная безопасность СП 2.6.1. 799-99- М.: Минздрав России, 2000. 98 с.

58. Пегов С.А., Хомяков П.М. Моделирование развития экологических систем. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 222 с.

59. Перельман А.И. Геохимические ландшафты ФГАМ М:ГУГК.1974

60. Перельман А.И. Геохимия. М.: Высш. школа, 1989. 528 с.

61. Перельман Геохимия ландшафтов. М.: Географгиз, 1961. 495 с.

62. Перельман А.И. Геохимия ландшафтов. М.: Высшая школа, 1975.

63. Покаржевский А.Д. Проблема размерности и биоиндикация// Биоиндикация в городах и пригородных зонах. М., Наука, 1993. С.117-121.

64. Покаржевский А.Д., Есенин A.B. Почвенная фауна как биоиндикатор антропогенного воздействия в тропических экосистемах /Биоиндикация и биомониторинг. М.:Наука. 1991. С.191-197.

65. Покаржевский А.Д., Мартюшов В.З., Тарасов О.В., Антонова Т.А. Количественные показатели воздействия смеси изотопов на биологическую активность почв/ Экологические последствия радиоактивного загрязнения на Южном Урале. М.: Наука, 1993. С.96-103.

66. Почвенная карта РСФСР. М 1:2,5 млн. / Гл. Ред. В.М. Фридланд. М.:ГУГК, 1988

67. Почвенная карта СССР. М 1: 16 млн. М.: ГУГК, 1985

68. Природная среда европейской части СССР (опыт регионального анализа). М.: 1989. 229 с.

69. РД 39-0147098-015-90. Инструкция по контролю за состоянием почв на объектах предприятий Миннефтегазпрома СССР. Уфа, ВОСТНИИТБ,1990

70. РД 39-0147098-021-91. Методика по разработке норм водопотребления и во-доотведения и программ их расчета с применением ЭВМ в нефтяной промышленности (бурение скважин и добыча нефти). Уфа, ВостНИИТБ, 1991.

71. РД 39-0147098-004-88. Методика оценки современного состояния и прогнозирования нарушения, рекультивации, загрязнения земель вредными веществами и разработка рекомендаций по землеохранным мероприятиям в нефтяной промышленности. Уфа, ВОСТНИИТБ, 1988.

72. РД 39-069-91. Методика оценки ущерба от отказов трубопроводов промыслового сбора нефти Уфа, ВНИИТБ, 1991.

73. РД 39-30-925-88. Методические указания по биологической рекультивации земель, нарушенньых при сборе, подготовке и транспорте нефти. Уфа, 1984.

74. Реймерс Н.Ф Экология. М.: Журнал «Россия Молодая», 1994. 367 с.

75. Реймерс Н.Ф. Природопользование: Словарь- справочник. М.: Мысль, 1990. 637 с.

76. Родин Л.Е., Базилевич Н.И. Динамика органического вещества и биологический круговорот зольных элементов и азота в основных типах растительности земного шара М., Л.: Наука, 1965, 251 с.

77. Родин Л.Е., Базилевич Н.И. Динамика органического вещества и биологический круговорот в основных типах растительности. М., Л.: Наука, 1975.

78. Санитарные правила обращения с радиоактивными отходами (СПОРО-2002).СП 2.6.6.1168-02. М.2002.- 51 с.

79. Санитарные правила обращения с радиоактивными отходами (СПОРО-85).СанПиН 42-129-11-3938-85. М., 1986.-54 с.

80. СанПиН 42-123-4089-85. Предельно допустимые концентрации металлов и мышьяка в продовольственном сырье и пищевых продуктах.

81. СанПиН 42-123-4540-87. Максимально допустимые уровни содержания пестицидов в пищевых продуктах и методы их определения.

82. Сенцова О.Ю., Максимов В.Н. Действие тяжелых металлов на микроорга-низмы//Успехи микробиологии. 1985. Вып.20. С.227-252.

83. Систематизированный перечень природоохранных мероприятий для предприятий нефтяной промышленности (временный). Уфа: 1990

84. Смагин A.B. К теории устойчивости почв // Почвоведение. 1994. № 12. С. 2634

85. СН 459-74. Нормы отвода земель для нефтяных и газовых скважин.

86. Соколов И.А., Таргульян В.О. Взаимодействие почвы и среды: почва-память и почва-момент / Изучение и освоение природной среды. М.:, 1976).

87. Терыце К.В., Покаржевский А.Д. Математический подход к оценке влияния загрязняющих веществ на почвы (на примере мощных чернозе-мов)//Биоиндикация и биомониторинг. М.:Наука. 1991. С.247-263.

88. Тишлер В. Сельскохозяйственная экология. М.:Колос. 1971. 455 с.

89. Трублаевич Ж.Н., Семенова E.H. Руководящий документ. Методические указания. Оценка зоотоксичности почв и грунтов с помощью лабораторной культуры коллембол. Обнинск. НПО "Тайфун". 1993. 17 с.

90. Тюрин И.В. Органическое вещество почвы и его роль в плодородии. М.: Наука, 1965. 320 с.

91. Умаров М.М. Роль микроорганизмов в устойчивости почв./ Экология и почвы. Изб. Лекции I-VII Всероссийских школ. Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 1998. С. 15-21

92. Хабаров A.B. Экологическая аспекты выделения территорий с особым режимом использования // Экология и промышленность России. 1998. № 1. С. 40-42.

93. Хабаров A.B. Стратегия и тактика экологического мониторинга в условиях загрязнения земель тяжелыми металлами// Итоги научно-исследовательской работы за 1997 год. М.: ГУЗ. 1998. С. 184-185.

94. Хабаров A.B., Градусов Б.П. Карта-схема размещения земель России, различающихся по интенсивности и характеру поглощения тяжелых металлов и радионуклидов // Антропогенное загрязнение природной среды и путии е оптимизации. М.: ГУЗ, 1996. С. 86-99.

95. Хуторов A.A. Геохимическое исследование техногенного загрязнения подземных вод Московского региона Сб.науч.тр., посвященный 225-летию со дня основания Государственного университета по землеустройству. М.: Папирус ПРО, 2004.

96. Хуторов A.A. Изменения химического состава пресных подземных вод под влиянием техногенеза Сб.науч.тр., посвященный 225-летию со дня основания Государственного университета по землеустройству, М.: Папирус ПРО, 2004.

97. Хуторов A.A. Оценка экологической ситуации Талдомского района Московской области / Экологическая безопас-ность и рациональное природопользование. Сб. научн. тр. М.: ГУЗ и МГУГиК, 2004.

98. Хуторов A.A., Быкова И.В. Анализ негативных процессов при загрязнении почв тяжелыми металлами / Экологическая безопас-ность и рациональное при-родопользование. Сб. научн. тр. М.: ГУЗ и МГУГиК, 2004.

99. Хуторов A.A. Оценка экологической ситуации урбанизированной территории /М.: ГУЗ, 2005.

100. Bengtsson G., Gunnarsson Т., Rundgren S. Effects of me- tal pollution on earthworm Dendrobaena rubida (Sav.) in acidified soils// Water, Air and Soil Pollution. 1986. Vol.28. P.361-383.

101. Bengtsson G., Gunnarsson T., Rundgren S. Growth changes caused by metal uptake in a population of Onichiurus armatus (Collembola) feeding on metal pollution fungi//Oikos. 1983. Vol.40. P.216-225.

102. Bengtsson G., Ohlsson L., Rundgren S. Influence of fungi on growth and survival of Onichiurus armatus (Collembola) in a metal polluted soil//Oecologia. 1985. Vol. 68. 63-68.

103. Brils J.M., Van Gestel C.A.M. Assessment of polluted and decontaminated soils using the terrestrial springtail Folsomia Candida. 3rd European Conf. on Ecotoxicology. Zurich. 1994.

104. Callahan C.A., Linder G. Assessment of contaminated so- ils using earth-wormtest procedures//Ecotoxicology of earthworms. Andover. Intercept Ltd. 1992. P.187-196.

105. Doelman P., Vonk J.W. Soil microorganisms of global im- portance to consider ecotoxicology in an economical and ecotoxi- cological way//Ecotoxicology of soil organisms. Boca Raton e.a. CRC Press. 1994. P.91-104.

106. Domsch K.H. Status and perspectives of side-effect tes-ting//Toxicol.Environ.Chem. 1991. Vol.40. P.147

107. Eisermann R., Daei B. Evaluation of soil pollutions app- lying an ecotoxi-cological assay//Integrated Soil and Sediment Re- search: A Basis for Proper Protection. Dordrecht. Kluwer Academic Publishers. 1993. P.313-314.

108. Gestel van C.A.M., Straalen van N.M. Ecotoxicological test systems for terrestrial invertebrates//Ecotoxicology of soil animals. Boca Raton e.a. CRC Press. 1994. P.205-228.

109. Guidance document on sediment toxicity tests and bioas- says for freshwater and marine environments (Hill I.R., Matthies- sen P., Heimbach F. (eds) SE-TAC-Europe, 1994. 105 pp.

110. Haan F.A.M. de, Van Riemsdijk V.H., Van der Zee S.E.A.T.M. General concepts of soil quality//Integrated Soil and Sediment Research: A Basis for Proper Protection. Dordrecht. Klu- wer Academic Publishers. 1993. P. 155-170.

111. Heimbach U., Leonard P., Miyakawa R., Abel C. Assessment of pesticide safety to the carabid beetle, Poecilus cupricus, using two different semi-field en-closures/ZEcotoxicology of soil organisms. Boca Raton e.a. CRC Press. 1994. P.273-285.

112. Hiley P.D. The use of barley root elongation in the to- xicity testing of sediments, sludges, and sewages//Ecotoxicology of soil organisms. Boca Raton e.a. CRC Press. 1994. P.191-198.

113. Hiley P.D., Metcalfe B. The Yorkshire water standard plant growth trial for toxicity testing of soils, sludge, and se- diments//Ecotoxicology of soil organisms. Boca Raton e.a. CRC Press. 1994. P.179-189.

114. Larink O. Bait-lamina as a tool for testing feeding ac- tivity of animals in contaminated soils//Ecotoxicology of soil organisms. Boca Raton e.a. CRC Press. 1994. P.339-345.

115. Lofs-Holmin A. Measuring cocoon production of the eart- hworm Allolo-bophora caliginosa (Sav.) as a method of testing sub- lethal toxicity of pesti-cides//Swedish J. Agric.Sci. 1982. Vol.12. P.l 17-119.

116. Nordgren A., Baath A., Soderstrom B. Evaluation of soil respiration characteristics to assess heavy metal effects on soil microorganisms using glutamic acid as a substrate//Soil Biol. Bi- ochem. 1988. Vol.20. N 6. P.949-954.

117. OECD Guidelines for testing of chemicals. Paris, Orga- nisation of European Cooperation and Development. 1984.

118. Pellinen J., Soimasuo R. Toxicity of sediments polluted by the pulp and paper industry to a midge (Chironomus riparius Meigen)//Sci. Total Envirom. 1994. Suppl. P. 1247-1256.

119. Rombke J. Enchytraeus albidus (Enchytraeidae, Oligocha- eta) as a test organism in terrestrial laboratory systems. Arch. Toxicol. 1989. Vol.13. P.402.

120. Santos P.F., Phillips J., Witford W.G. The role of mi- tes and nematodes in early stages of burried litter decomposition in a desert//Ecology. 1981. Vol.62. P.664-669.

121. Santos P.F., Witford W.G. The effects of microarthro- pods on litter decomposition in a Chihuahuan desert ecosystem// Ecology. 1981. Vol.62. P.654-663.

122. SECOFASE. Second Technical Report. Report from a Work- shop held in Braunschweig, Germany, December 6-7, 1993, Silke- borg. National Environmental Research Institute. 1994. 94 pp.

123. SERAS Soil ecotoxicological risk assessment system. Report from a Workshop held in Silkeborg, Denmark 13-16 January 1992. Silkeborg. National Environmental Research Institute. 1992. 60 pp.

124. Straalen van N.M. Soil and sediment quality criteria derived from invertebrate toxicity data//Ecotoxicology of metals in invertebrates. Boca Raton. Lewis Publishers. 1993. P.427-441.

125. Straalen van N.M., Denneman C.A.J. Ecotoxicological evaluation of soil quality criteria/ZEcotoxicol. Environ. Saf. 1989. Vol.18. P.241-251.

126. Torne von E. Assessing feeding activityes of soil-li- ving animals. 1. Bait-lamina-tests//Pedobiologia 1990 a. Vol.34. P.89-101.

127. Torne von E. Schätzung von Fressaktivitaten bodenleben- der Tiere. II. Mini-Koder-Tests//Pedobiologia 1990 b. Vol.34. P.269-279.

Информация о работе

Хуторов, Алексей Андреевич
кандидата географических наук
Москва, 2005
ВАК 25.00.36

Диссертация

Оценка экологического состояния антропогенно-трансформированных экосистем - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы