Критерии состояния биопочвенной среды

Биопочвенное окружение человека состоит из почв, растительности, животных. Среди критериев и показателей со­стояния почв наиболее геоэкологически значимы следующие: снижение с высокой скоростью плодородия почв; уменьшение содержания гумуса; увеличение содержания легкорастворимых солей, токсичных солей; увеличение площади засоленных почв; увеличение содержания пестицидов (кратность превышения ПДК); увеличение глубины смытости почвы; увеличение площа­ди водной, ветровой эрозии подвижных песков; снижение уров­ня активной микробной биомассы и др.

Биологическое загрязнение почв оценивается по следующим санитарно-гигиеническим параметрам: содержанию газов в поч­венном воздухе, концентрации анаэробных микроорганизмов (способных жить при отсутствии свободного кислорода), тер­мофильных микроорганизмов (не способных жить и размно­жаться при падении температуры ниже 18—20 °С), содержанию яиц гельминтов (паразитических червей). В зависимости от вида использования земель (возделываемые, пастбищные, селитеб­ные) показатели состояния почв различаются, что учитывает­ся при определении геоэкологического статуса биопочвенной среды.

Съемки с искусственных спутников Земли с применением экспедиционных и стационарных методов наблюдения обеспе­чивают надежные результаты определения загрязнения почвен­ного покрова (по сравнению с фоновыми значениями) вокруг го­родов и вдоль железных и автомобильных дорог.

Контроль за экологическим состоянием почв проводится исходя из особенностей их использования. Например, отбор проб из сельскохозяйственных почв производится, как правило, два раза в год — весной после таяния снега и в конце вегетацион ного периода на предмет содержания тяжелых металлов и пести­цидов (химических веществ, используемых для борьбы с вреди­телями и болезнями растений, сорняками и др.). Отбор проб почв вокруг промышленно-энергетических центров осуществля­ется обычно весной после таяния снега в радиусе до нескольких десятков километров от источника загрязнения. Эти пробы почв анализируются на содержание тяжелых металлов, бенз(а)пирена и др. ПДК некоторых химических веществ в почве (в мг/кг): бенз(а)пирен — 0,02; полихлорбифенилы (ПХБ) — 0,06; бензин — 0,1; мышьяк — 2,0; ртуть — 2,1; медь — 3,0; кобальт — 5,0; свинец — 6,0.

Полихлорбифенилы, называемые диоксинами, химически, термически и биологически очень устойчивы. Опасность связана с их способностью аккумулироваться в экосистемах по трофиче­ским цепям. Особо следует сказать о накоплении диоксинов в почвах и биологических объектах. Диоксины — чрезвычайно токсичные вещества, образующиеся в виде примесей на химиче­ских производствах, связанных с использованием хлора, брома и их соединений. Значительное поступление диоксинов в окру­жающую среду дают мусоросжигательные установки и свалки бытовых отходов. Например, в пробах почвы, отобранных в не­посредственной близости (на расстоянии 100 м) от свалки в Ту­ле, концентрация диоксинов превышала на порядок принятый в России ориентировочно-безопасный их уровень.

Негативные последствия воздействия диоксинов на биопоч­венную среду и здоровье людей возникли после массированного применения армией США диоксинсодержащих дефолиантов на территории Вьетнама в период войны (1961 — 1973). В результате распыления препарата с условным названием «Оранжевый агент» практически полностью были уничтожены или повреж­дены тропические экосистемы на площади 2,2 млн. га и около 1/3 площадей сельскохозяйственных угодий. Экоцидные послед­ствия химической войны во Вьетнаме проявились в вертикаль­ном и латеральном перемещении диоксинов в тропических поч­вах и формировании вторичных очагов загрязнения. Возникла так называемая «диоксиновая патология»: поражения кожных покровов, клеточные нарушения, ранняя эмбриональная гибель плода, рост инфекционных и онкологических заболеваний, преждевременное старение.

Обследование почв вокруг 85 городов России показало, что в наибольшей степени они загрязнены вблизи городов Белово, Владивосток, Дальнегорск, Иркутск, Медногорск, Мончегорск, Свирск, Черемхово. Среднее содержание свинца в почвах 5-ки­лометровой зоны вокруг Белово, Дальнегорска, Москвы, Санкт-Петербурга и Свирска превышает ПДК в 10 раз и более. Среднее содержание меди в почвах с превышением ПДК в 10 раз обнару­жено в пригородах Ижевска, Мончегорска, Нижнего Новгорода, Ревды, Рязани и Санкт-Петербурга. Фтором загрязнены почвы вокруг предприятий алюминиевой промышленности Братска, Волгограда, Краснотурьинска, Красноярска, Новокузнецка с пре­вышением в 4—10 раз среднего фонового уровня.

Химические вещества, попадающие в почву из выбросов, сбросов и отходов, по степени вредности для человека разделены на три класса опасности. К первому классу чрезвычайно опасных отнесены мышьяк, кадмий, ртуть, селен, свинец, цинк, фтор, бенз(а)пирен. Во второй класс высокой опасности помещены бор, кобальт, никель, молибден, медь, сурьма, хром. Третий класс опасных веществ составляют барий, ванадий, вольфрам, марганец, стронций. После аварии на Чернобыльской АЭС в Белгород­ской, Брянской, Воронежской, Калужской, Курской, Ленинград­ской, Липецкой, Орловской, Пензенской, Рязанской, Тамбов­ской, Тульской, Ульяновской областях и в Республике Мордо­вия возникли загрязненные цезием-137 местности с уровнем выше 1 Кю/км² общей площадью 55 тыс. км².

Критерии и показатели геоэкологического состояния расти­тельности весьма чувствительны к нарушениям окружающей среды, к тому же они «физиономичны», что делает их использо­вание особенно эффективным. К числу надежных индикаторов геоэкологического неблагополучия относятся: уменьшение пло­щади коренных ассоциаций растительности, лесистости от опти­мальной (зональной) и полноты древостоев; повреждение древостоев (особенно хвойных пород) техногенными выбросами; развитие заболеваний древостоев; уменьшение проективного по­крытия пастбищной сухостепной и полупустынной раститель­ности; повреждение растительного покрова заповедников.

В качестве критериев оценки геоэкологической обстановки весьма достоверны три группы биоиндикаторов:

• растения, деградирующие уже при уровне загрязненности ниже санитарной нормы (эпифитные лишайники, сфагновые мхи, напочвенные кустистые лишайники, ель, сосна, лиственни­ца, можжевельник);

• растения, способные существовать при уровне загрязне­ния, соответствующем санитарным нормам (береза, рябина);

• растения, функционирующие даже при уровне загрязне­ния, превышающем санитарные нормы (ива, осина, ольха, кус­тарники, травы).

Растения могут выступать в качестве чутких биоиндикато­ров специфического загрязнения окружающей среды. Например при загрязнении воздушной среды сернистым газом в концент­рации более 0,3 мг/м³ исчезают лишайники, появляются некро­зы хвои у ели, пихты, сосны, лиственницы. Весьма чувствитель­но к ядовитым смогам однолетнее растение мятлик луговой, листья которого немедленно реагируют на вредные примеси, по­крываясь коричневыми пятнами.

Своеобразны обусловленные токсичностью металлов мор­фологические изменения растений. Так, при высокой концентра­ции бора (В) более старые листья покороблены по краям, обра­зуются деформированные, укороченные междоузлия. Избыток кобальта (Со) и никеля (Ni) проявляется в виде белых пятен на листьях (омертвение ткани). О загрязнении хромом (Сг) свиде­тельствует пожелтение листьев (прожилки остаются зелеными), молибденом (Мо) — желто-оранжевая окраска листьев, а алюми­нием (А1) — деформация листа и его пятнистость. При высоких концентрациях меди (Сu), марганца (Мn), цинка (Zn) возника­ют хлороз, пятна на кончиках листьев, скручивание листьев и об­сыхание их краев и др.

В качестве биоиндикатора могут выступать пчелы, которые приносят в улей вместе с пыльцой и нектаром вредные вещества.

Птицы, по сравнению с млекопитающими, позволяют на­много точнее определить влияние радиационного и химического загрязнения биопочвенной среды. Изучая воздействия выбро­сов, содержащих различные радионуклиды, соединения фтора, оксиды азота и другие химические вещества, Сибирского хими­ческого комбината (Томская область) на размножение и эмбри­ональное развитие дрозда-рябинника, ученые установили, в зоне влияния комбината достоверно выше частичная птенцовая смертность, в несколько раз выше частота эмбриональных пато­логий, в том числе аномалий развития. В районе исследования основу корма птенцов составляют дождевые черви, накапливаю­щие цезий-137 и стронций-90, которые рассматриваются в каче­стве причины возникновения патологий центральной нервной системы, органов чувств, сердечнососудистой системы.

К числу достоверных признаков геоэкологического состоя­ния животного мира (рассматриваемых на уровне совокупности животных и отдельных их видов) относят: уменьшение биораз­нообразия; уменьшение численности диких северных оленей, сайгаков; увеличение инфекционных и паразитарных заболева­ний животных и заразившихся от них людей (бешенство, бру­целлез, чума, сибирская язва и др.); увеличение плотности попу­ляций мышевидных грызунов; уменьшение почвенной мезофауны (животных размером от 500 мкм до 10 мм), численности почвенных микроорганизмов (от 50 до 500 мкм) по сравнению со средней многолетней (не менее 5 лет). Перечисленные индика­ционные, пространственные, динамические эколого-географические признаки взаимно коррелируют. Поэтому при определении состояния биопочвенной среды как единого целого в конкрет­ных обстановках исходят из сочетания ограниченного набора критериев и показателей отдельных составляющих биопочвен­ного окружения человека.