Способ оценки степени деградации техноландшафта при химическом загрязнении

Изобретение относится к экологии и почвоведению. Способ оценки степени деградации техноландшафта при химическом загрязнении предусматривает аналитическое определение общего количества химического элемента загрязнителя, количества химического элемента загрязнителя, находящегося в подвижной форме в почве техноландшафта, и, отдельно, географически сопряженного незагрязненного ландшафта. Предложена процедура оценки загрязнения ландшафта, состоящая из трех стадий: нормирование загрязнения техноландшафта и географически сопряженного незагрязненного ландшафта; определение соотношения нормы загрязнения техноландшафта и нормы загрязнения географически сопряженного незагрязненного ландшафта; определение степени деградации техноландшафта по соотношению норм загрязнения согласно предложенной нелинейной шкале степени деградации техноландшафта. Предложенный способ при практическом применении позволяет повысить надежность выявления степени деградации техноландшафта при химическом загрязнении. 1 табл., 1 пр.

 

Способ оценки степени деградации техноландшафта при химическом загрязнении относится к биологии и химической технологии и предназначен для оценки и сравнения степени загрязнения ландшафтов различной природы и степени устойчивости к загрязнению.

Известен способ оценки загрязнения техноландшафта по количеству загрязнителей в почве, оцениваемому по общему количеству химического элемента загрязнителя в почве техноландшафта, по количеству химического элемента загрязнителя, находящегося в подвижной и других формах в почве техноландшафта (Минкина Т.М., Мотузова Г.В., Назаренко О.Г., Крыщенко B.C., Манджиева С.С.Формы соединений тяжелых металлов в почвах степной зоны // Почвоведение. 2008. №7. С.810-818). Известен способ оценки буферности почв по отношению к тяжелым металлам (Ильин В.Б. Оценка буферности почв по отношению к тяжелым металлам // Агрохимия. 1995. №10. С.109-113) (аналог).

Общий недостаток известных способов состоит в том, что они дают оценку в абсолютных показателях химического загрязнения почвы и ландшафта, варьирующихся по отдельным географическим объектам. Поэтому нет возможности сравнить степень деградации различных ландшафтов, что позволило бы усовершенствовать меры управления свойствами окружающей среды по опережению накопления возмущения. Также создается возможность группировать ландшафты в укрупненные блоки согласно потребности в преодолении их деградации, что позволит упростить критерии, стандартизовать и ускорить назначение процедур ремедиации ландшафтов и их проведение.

Химическое загрязнение биосферы вариабельно в пространстве биосферы. Потому указанные способы оценки количества загрязнителей в почве позволяют дать только качественную оценку загрязнения, поскольку загрязнение варьируется в педосфере, и прямое сравнение абсолютных данных необъективно характеризует степень загрязнения каждого ландшафта в силу особенностей его природы.

Аналог не предусматривает процедуры сравнения почвы техноландшафта и почвы сопряженного ненарушенного ландшафта. Аналог содержит достаточно большое количество стадий, которые в большей мере являются многогранным глубоким научным исследованием, которое, однако, не приспособлено для более простых и однозначных процедур экспертной оценки.

Экспертная оценка степени техноландшафта при химическом загрязнении должна предварять исследование и позволять принять однозначное решение по вопросу степени деградации техноландшафта при химическом загрязнении в большинстве случаев практики оценки ландшафтов. Экспертная оценка должна предусматривать дополнительное исследование только для наиболее трудных случаев, не интерпретируемых однозначно с помощью методики экспертной оценки.

Задачей, для решения которой служит предлагаемое изобретение, является создание условий, при которых обеспечивается интегральный учет комбинации загрязнений между собой и с субстратом почвы как дополнительного фактора неблагоприятных экологических свойств почвы, с учетом подвижности, накопления непрочно связанных соединений, защитных свойств почвы, стабильности соединений тяжелого металла, а также расчет нормированного показателя загрязнения ландшафта, который позволяет оценить и сравнить степень загрязнения ландшафтов различной природы и степени устойчивости к загрязнению.

Результатом, получаемым при практическом использовании изобретения, является создание возможности выполнить интегральную оценку экологического состояния почв и ландшафтов путем учета комбинации загрязнений между собой и субстратом почвы как дополнительного фактора неблагоприятных экологических свойств почвы с учетом подвижности, накопления соединений, защитных свойств почвы, стабильности соединений тяжелых металлов, уровня загрязнения.

Для решения поставленной задачи предлагаемый способ оценки степени деградации техноландшафта при химическом загрязнении

предусматривает стандартные процедуры: аналитическое определение общего количества химического элемента загрязнителя в почве техноландшафта, аналитическое определение количества химического элемента загрязнителя, находящегося в подвижной форме, в почве техноландшафта, аналитическое определение общего количества химического элемента загрязнителя в почве географически сопряженного незагрязненного ландшафта, аналитическое определение количества химического элемента загрязнителя, находящегося в подвижной форме, в почве географически сопряженного незагрязненного ландшафта. Аналитические процедуры применяют для нескольких загрязнителей, принятых приоритетных загрязнителей, уже выявленных ранее в изучаемом регионе и ландшафте, или иных, выявление которых позволяет охарактеризовать уникальные свойства загрязненной территории.

Суть предлагаемого способа состоит в следующем.

Выбирают подлежащие учету загрязнители, по которым выполняют расчеты. Выполняют расчет соотношения количества химического элемента загрязнителя, находящегося в подвижной форме, в почве техноландшафта и общего количества химического элемента загрязнителя в почве техноландшафта. Расчет соотношения количества химического элемента загрязнителя, находящегося в подвижной форме, в почве географически сопряженного незагрязненного ландшафта и общего количества химического элемента загрязнителя в почве географически сопряженного незагрязненного ландшафта. Затем производят выбор максимального по всем установленным загрязнителям значения соотношения количества химического элемента загрязнителя, находящегося в подвижной форме в почве, и общего количества химического элемента загрязнителя в почве техноландшафта (выбор приоритетного загрязнителя ландшафта). Этот расчет дополняют расчетом соотношения относительного количества химического элемента загрязнителя, находящегося в подвижной форме, в почве техноландшафта и общего количества химического элемента загрязнителя в почве техноландшафта и относительного количества химического элемента загрязнителя, находящегося в подвижной форме, в почве географически сопряженного незагрязненного ландшафта и общего количества химического элемента загрязнителя в почве географически сопряженного незагрязненного ландшафта. Затем выявляют степень деградации техноландшафта.

Процедура выявления степени деградации техноландшафта производится согласно шкале деградации техноландшафта. Предлагается следующая шкала: низкая степень деградации техноландшафта - максимальное значение соотношения 1,5, средняя степень деградации техноландшафта - от 1,5 до 3,5, высокая степень деградации техноландшафта - 3,5 и более.

Использование процедуры выявления степени деградации техноландшафта по соотношению относительного количества химического элемента загрязнителя, находящегося в подвижной форме, в почве техноландшафта и общего количества химического элемента загрязнителя в почве техноландшафта и относительного количества химического элемента загрязнителя, находящегося в подвижной форме, в почве географически сопряженного незагрязненного ландшафта и общего количества химического элемента загрязнителя в почве географически сопряженного незагрязненного ландшафта, а также шкалы степеней деградации техноландшафта

позволяет

выполнить интегральную оценку экологического состояния почв и ландшафтов путем учета комбинации загрязнений между собой и субстратом почвы как дополнительного фактора неблагоприятных экологических свойств почвы, с учетом подвижности, накопления соединений, защитных свойств почвы, стабильности соединений тяжелых металлов, уровня загрязнения,

т.к.

создается возможность усовершенствовать применение способов оценки количества загрязнителей в почве, позволяющих дать только качественную оценку загрязнения, поскольку загрязнение варьируется в педосфере, и прямое сравнение абсолютных данных необъективно характеризует степень загрязнения каждого ландшафта в силу особенностей его природы;

создается возможность сравнить степень деградации различных ландшафтов, что позволит усовершенствовать меры управления свойствами окружающей среды по опережению накоплению возмущения, также создается возможность группировать ландшафты в укрупненные блоки согласно потребности в преодолении их деградации, что позволит упростить критерии, стандартизовать и ускорить назначение процедур ремедиации ландшафтов и их проведение;

обеспечивается интегральный учет комбинации загрязнений между собой и с субстратом почвы как дополнительного фактора неблагоприятных экологических свойств почвы, с учетом подвижности, накопления непрочно связанных соединений, защитных свойств почвы, стабильности соединений тяжелого металла, а также расчет нормированного показателя загрязнения ландшафта, который позволяет оценить и сравнить степень загрязнения ландшафтов различной природы и степени устойчивости к загрязнению.

Пример выполнения способа оценки степени деградации техноландшафта при химическом загрязнении представлен в таблице и описан ниже.

В таблице в графе 1 приведен условный номер почвы, 1…3, а также подстрочный индекс, указывающий на принадлежность почвы, соответственно, к техноландшафту - т и ненарушенному ландшафту - н.

В графах 2-4 приведено относительное количество тяжелых металлов Cu, Pb, Zn в составе непрочносвязанных соединений (подстрочный индекс «н») в почве, %.

В графах 5-7 приведено относительное количество тяжелых металлов Cu, Pb, Zn в составе прочносвязанных соединений (подстрочный индекс «п») в почве, %.

Суммарное относительное количество каждого металла в непрочносвязанных и прочносвязанных соединениях составляет 100%.

В графах 8-10 приведено отношение количества тяжелых металлов Cu, Pb, Zn в непрочносвязанных соединениях в графах 2-4 к количеству соответствующего тяжелого металла в прочносвязанных соединениях в графах 5-7 в почве техноландшафта.

В графах 11-13 приведено отношение количества тяжелых металлов Cu, Pb, Zn в непрочносвязанных соединениях в графах 2-4 к количеству соответствующего тяжелого металла в прочносвязанных соединениях в графах 5-7 в почве географически сопряженного незагрязненного ландшафта.

В графах 14-16 по каждому металлу приведено частное от деления отношения количества Cu, Pb, Zn в непрочносвязанных соединениях к количеству в прочносвязанных соединениях тяжелых металлов в почве географически сопряженного незагрязненного ландшафта на отношение количества Cu, Pb, Zn в непрочносвязанных соединениях к количеству прочносвязанных соединений тяжелых металлов в почве географически сопряженного незагрязненного ландшафта.

В графе 17 приведено максимальное по результатам расчета значение частного отделения, представленного в графах 14-16 по каждой почве. По этому значению принимается экспертное решение о степени деградации техноландшафта в соответствии с формулой изобретения. Согласно примеру, почва 1 согласно значению в графе 17, составляющему 2,3, характеризует повышенную степень деградации техноландшафта - более 2,0, менее 3,5; почва 2 согласно значению в графе 17, составляющему 1,8, характеризует среднюю степень деградации техноландшафта - более 1,5, менее 2,0; почва 3 согласно значению в графе 17, составляющему 1,4, характеризует низкую степень деградации техноландшафта - максимальное значение соотношения 1,5; почва 4 согласно значению в графе 17, составляющему 3,8, характеризует высокую степень деградации техноландшафта - 3,5 и более.

Таблица
Пример исполнения способа оценки степени деградации техноландшафта при химическом загрязнении
Почва, ландшафт	Cuн	Pbн	Znн	Cuп	Pbп	Znп	Cuн/Cuп	Pbн/Pbп	Znн/Znп	Cuн/Cuп	Pbн/Pbп	Znн/Znп	(Кy/Кн)Cu	(Кy/Кн)Pb	(Кy/Кн)Zn	Степень деградации ландшафта
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17
1т	29	39	44	71	61	56	0,4085	0,6393	0,7857
1н	23	21	39	79	77	61				0,2911	0,2727	0,6393	1,4029	2,3443	1,2289	2,3
2т	32	30	40	68	70	60	0,4706	0,4286	0,6667
2н	21	27	29	79	73	73				0,2658	0,3699	0,3973	1,7703	1,1587	1,6782	1,8
3т	38	38	42	62	61	58	0,6129	0,623	0,7241
3н	32	31	36	68	69	63				0,4706	0,4493	0,5714	1,3024	1,3866	1,2672	1,4
4т	38	44	52	62	56	48	0,6129	0,7857	1,0833
4н	27	30	22	73	70	78				0,3699	0,4286	0,2821	1,6571	1,8333	3,8409	3,8
Примечание: подстрочный индекс обозначает, соответственно, урболандшафт (у) и географически сопряженный незагрязненный ландшафт (н), (Кт/Кн)Cu=(Cuн/Cuп)у/(Cuн/Cuп)н, (Кт/Кн)Pb=(Pbн/Pbп)у/(Pbн/Pbп)н, (Кт/Кн)Zn=(Znн/Znп)у/(Znн/Znп)н.

Способ оценки степени деградации техноландшафта при химическом загрязнении, предусматривающий аналитическое определение общего количества химического элемента загрязнителя в почве техноландшафта, аналитическое определение количества химического элемента загрязнителя, находящегося в подвижной форме, в почве техноландшафта, аналитическое определение общего количества химического элемента загрязнителя в почве географически сопряженного незагрязненного ландшафта, аналитическое определение количества химического элемента загрязнителя, находящегося в подвижной форме, в почве географически сопряженного незагрязненного ландшафта для нескольких загрязнителей, отличающийся тем, что оценка степени деградации техноландшафта при химическом загрязнении включает расчет соотношения количества химического элемента загрязнителя, находящегося в подвижной форме, в почве техноландшафта и общего количества химического элемента загрязнителя в почве техноландшафта, расчет соотношения количества химического элемента загрязнителя, находящегося в подвижной форме, в почве географически сопряженного незагрязненного ландшафта и общего количества химического элемента загрязнителя в почве географически сопряженного незагрязненного ландшафта по выбранным загрязнителям, расчет соотношения относительного количества химического элемента загрязнителя, находящегося в подвижной форме, в почве техноландшафта и общего количества химического элемента загрязнителя в почве техноландшафта и относительного количества химического элемента загрязнителя, находящегося в подвижной форме, в почве географически сопряженного незагрязненного ландшафта и общего количества химического элемента загрязнителя в почве географически сопряженного незагрязненного ландшафта, выявление степени деградации техноландшафта согласно шкале деградации техноландшафта: низкая степень деградации техноландшафта - максимальное значение соотношения 1,5, средняя степень деградации - от 1,5 до 3,5, высокая степень деградации техноландшафта - 3,5 и более.