Фитотоксичность городских почв
новой" концентрации дает модальное
(наиболее часто встречающееся) значение {М}. Разброс аналитических
данных показывается предельными значениями (min-max). В качестве
показателей статистического распределения аналитических данных
наиболее удобны среднеквадратичное отклонение ( Q) и коэффициент
вариации (V. %). Весьма наглядное представление о статистическом
распределении аналитических данных дают гистограммы, построенные на
нормальной или логарифмически-нормальной шкале. Такой прием широко
использовали американские биогеохимики при изучении распределения
содержания тяжелых металлов в почвенном покрове США в экологических
целях .(АВТОР, год)
Параметры, характеризующие природное содержание рассеянного металла
в почве, являются весьма ответственными ландшафтно-геохимическими
показателями. Они играют роль исходных данных для других показателей.
В силу этого определение параметров геохимического фона почвы должно
быть стандартизовано и учитывать приборно-инструментальную специфику
метода анализа.
Определение концентрации металла в почве широко используемым
методом эмиссионной спектроскопии или нейтронно-активационным методом
даст
представление о валовом (суммарном) содержании всех форм
соединений определяемого металла. Методы определения концентрации
металла н экстракционном растворе позволяют оценивать содержание
тех или иных форм нахождения соединении металла в почве в
зависимости от состава и методики экстракции. Вполне понятно, что
валовые значения концентрации металла значительно выше. чем
значения концентрации отдельных форм. определяемые и растворах
обычно методом атомно- абсорбционной спектроскопии .
Распределение значений валовой концентрации чаще аппроксимируется
логорифмически – нормальным законом Гауса , распределение
значении концентрации отдельных форм – нормальным законом Гауса .
Без характеристики геохимического поля невозможна диагностика
загрязнения почвы тяжелыми металлами. Признаками загрязнения
могут служить 1) Повышенное среднее значение (модальное,
среднеарифметическое, среднегеометрическое) концентрации
металла по сравнению с фоновым значением: 2) расширение пределов
разброса аналитических данных за счет значений, превышающих
среднее статистическое, наглядно проявляющееся в асимметрии
гистограмм в сторону больших значений.
Обобщение экспериментальных и литературных данных показывает, что
эмиссия большей части массы тяжелых металлов осуществляется из
индустриальных источников загрязнения преимущественно в виде частиц
размером 0.1-0.01 мм. Частицы выпадают из воздуха неравномерно под
влиянием рельефа, типа растительности, движения приземных воздушных
масс и пр. Поэтому увеличение амплитуды колебания значений
концентрации металла в пределах участка загрязнения по сравнению с
данными для чистой ("фоновой") площади (эффект "пилы" на графике по
профилю, пересекающему изучаемую территорию) также может служить
признаком загрязнения.
Опыт изучения геохимии тяжелых металлов в почвах свидетельствует
о значительной неравно мерности их природной концентрации как в
разнородных компонентах вещества почвы, так и по площади в
поверхностных горизонтах. Это обстоятельство создает непреодолимые
затруднения для обоснования норм предельно допустимой концентрации
(ПДК) металлов в почвах, которые давно установлены для таких
гомогенных сред. как природные воды и воздух.
Например, значения концентрации тяжелых металлов (как валовой,
так и концентрации геохимически активных форм, извлекаемых
экстракциями) настолько сильно различаются для глинистых и песчаных
почв. что их невозможно объединить общей ПДК. Следовательно, оценка
степени промышленного загрязнения каким-либо металлом возможна лишь
по отношению к его природной норме - местному геохимическому фону,
который на обширной территории лесной зоны Европейской России
заметно варьирует.
Природная концентрация металла в почвенном покрове изменяется под
влиянием многих факторов. Важным фактором является литологический
состав почвообразующих пород. В песчаных почвах природная
концентрация металлов значительно ниже чем в суглинистых. Различие
геохимического фона почв одного типа, но разного
гранулометричсского состава. оценивается литологическим
коэффициентом (Кл), равным отношению средней концентрации метила в
суглинистых почвах к средней концентрации металла в песчаных
почвах: Кл =Ссугл /С песч . Это хорошо видно при сопоставление
данных Дубиковского для дерново – подзолистых почв, которые
сформировались на моренных суглинках и на песках табл (1)
Таблица 1. Средняя валовая концентрация тяжелых металлов в гор. A/Anax
суглинистых и песчаных почв Белоруссии, мкг/г(В.В. Добровольский)
|мета|Концентрация в почвах|Литологиче|
|лл | |ский |
| | |Коеф-т Кл|
| |на |На песка | |
| |суглинки | | |
|Mn |832 |272.1 |3.1 |
|Cu |7. 8 |4/2 |1.9 |
|Ni |16.7 |6.7 |2.5 |
|Co |5.5 |3.0 |1.8 |
|V |36.9 |17.7 |2.1 |
|Cr |53.3 |32.9 |1.6 |
Не менее сильные изменения коцентрации металлов в почвенном
покрове лесной зоны происходят под влиянием эффекта геохимического
сопряжения. При прочих равных условиях почвы в автономных
ландшафтно-геохимических условиях на положительных элементах
мезорельефа лесной зоны имеют более низкие концентрации металлов по
сравнению с геохимически подчиненными ландшафтами. расположенными в
отрицательных элементах рельефа. Эффект геохимического сопряжения
оценивается коэффициентом Кr равным отношению концентрации металла
в гумусовом горизонте почвы геохимически подчиненного ландшафта
(С2) к концентрации этого металла в гумусовом горизонте почвы
автономного ландшафта (C1): Кr = С2 / С1
Разумеется, каждый металл характеризуется своим значением
коэффициента Кr (табл. 2). Примером могут служить соотношения
значений средней концентрации некоторых тяжелых металлов в
верховых (автономные ландшафтно-геохимические условия) и низинных
(геохимически подчиненные условия) торфяниках лесной зоны
Европейской России .
|мета|Торфяники |Коэффициент |
|лл | |геохимического |
| | |Сопряжения Кг |
| |верховые| |Низинны| | |
| | | |е | | |
| |М, мкг/г|V% | |V% | |
| |сухого | | | | |
| |вещества| | | | |
|Mn |832 | |272.1 |93 |5.6 |
|Cu |7. 8 | |4/2 |61 |2.1 |
|Ni |16.7 | |6.7 |44 |1.8 |
|Co |5.5 | |3.0 |90 |1.9 |
|V |36.9 | |17.7 |90 |3.6 |
|Cr |53.3 | |32.9 |36 |2.1 |
Таблица 2. Соотношение среднеарифметических значений концентрации
тяжелых металлов в верховых и низинных торфяниках лесной зоны
Европейской России (Добровольский)
Проведенные примеры убедительно показывают. что каждый ландшафт
обладает своими значениями средней концентрации тяжелых металлов в
почве. Именно эти значения являются той природной нормой, к которой
адаптированы местная флора и фауна. Следовательно, попытки
установить некий универсальный для всех почв уровень концентрации
металла, превышение которого является сигналом загрязнения, с
научных позиций несостоятельны. Установление факта загрязнения почв
тем или иным тяжелым металлом возможно лишь путем сопоставления
данных, относящихся к площади предполагаемого загрязнения, с
показателями местного геохимического фона. Следовательно, первой и
обязательной операцией при оценке загрязнения почвенного покрова
должно быть определение показателей, характеризующих местный
геохимический фон металла. Мерой интенсивности загрязнения служит
коэффициент аномальности (Ка), равный отношению среднего значения
концентрации металла в загрязненной почве (С`) к природной норме,
геохимическому фону (Сн): Ка= С`/Сн.
На основании проведенных исследований в разных районах лесной зоны
и обработки литературных данных предлагается следующая шкала
интенсивности загрязнения тяжелыми металлами гумусового горизонта почв
(табл. 3).
|Категории интенсивности |Коэффициент |
|загрязнения | |
| |Аномальности|
| |Ка |
|Природная флюктуация |<5 |
|содержания металла |<1 |
|И отдельные сигналы | |
|загрязнения |1)5-10 |
| |2)1-2,0 |
|Слабое загрязнение |1)10.1-30 |
| |2)2.1-6.0 |
|Умеренное загрязнение |1)>30 |
| |2)>6 |
|Сильное загрязнение | |
Таблица 3. Шкала интенсивности загрязнения почв тяжелыми
металлами (Добровольский)
Шкала построена с учетом возможности использования результатов
определения металла как в сухом веществе почвы методом эмиссионной
| | скачать работу |
Фитотоксичность городских почв |