Основные факторы, способствующие развитию процессов

самоочищения и детоксикации почв [36]

Характер загрязнителя	Компонент ландшафта	Фактор самоочищения	Показатель природного процесса
Факторы, определяющие интенсивность выноса и рассеяния продуктов техногенеза
Газообразные и органические соединения, тяжелые металлы	Атмосфера	Степень промывного режима	Количество атмосферных осадков, мм/год
Скорость ветра	Преобладающие скорости ветра, м/с
Почвы	Модуль поверхностного стока	Поверхностный сток, л/км2 *с-1
Испаряемость и количество осадков	Коэффициент сухости
Обмен веществом с сопряженными элементарными геохимическими ландшафтами	Геоморфологическое положение в КЛГС
Задержка загрязнителей почвами	Гранулометрический состав почв
Факторы, определяющие интенсивность детоксации (деструкции) продуктов техногенеза
Органические соединения	Атмосфера, почвы	Интенсивность солнечной радиации	-
Деструкция продуктов техногенеза	Сумма температур выше 00С
Деструкция продуктов техногенеза	Интенсивность ультрафиолетовой радиации
Концентрация озона в атмосфере	Число гроз в году
Скорость разложения органических веществ	Опадо-подстилочный коэффициент
Скорость разложения органических веществ	Микробиологическая активность почв
Деструкция продуктов техногенеза	Интенсивность фотохимических реакций
Факторы, определяющие закрепление в ландшафте продуктов техногенеза или их метаболитов
Газообразные и органические соединения, тяжелые металлы	Почвы	Кислотность-щелочность среды	Показатель рН
Окислительно-восстановительные условия	Показатель Eh
Сорбционная емкость поглощения	Обменная емкость ППК
Гумусированность почв	Содержание гумуса, %
Самоочищение ландшафта	Тип геохимических арен
Закрепление загрязнителей в ландшафте	Характер геохимических барьеров
Осаждение загрязнителей почвами	Минеральный состав почв
Сезонная цикличность миграции металлов	Проявление «поршневого эффекта»
Атмосфера	Рассеяние загрязнителей в атмосфере	Число и продолжительность туманов и штилей

С то чки зрения геохимика-прикладника, самоочищение почв - это деградация возникших в почвах техногенных геохимических аномалий, протекающее самопроизвольно при участии внутрипочвенных и внешних ландшафтно-геохимических процессов. Следовательно, от того, как развивается этот процесс, зависит «здоровье» техногенных геохимических аномалий и… время их жизни (устойчивость в природных условиях).

Согласно обобщениям М.А. Глазовской [36], самоочищение почв от продуктов техногенеза зависит от большого числа факторов, которые сообразно природе загрязняющих веществ и загрязняемым ими компонентам природных ландшафтов можно объединить в три группы. Факторы самоочищения и детоксикации почв, как указывалось, объединены в три группы:

- определяющие интенсивность выноса и рассеяния продуктов техногенеза;

- определяющие интенсивность детоксикации (деструкции) продуктов техногенеза;

- определяющие закрепление в ландшафте продуктов техногенеза или их метаболитов.

1. Факторы, определяющие интенсивностьвыноса и рассеяния продуктов техногенеза связаны преимущественно с состоянием приземной атмосферы и эффективностью развития процессов выщелачивания в почвах. Количество атмосферных осадков и преобладающие в конкретной местности скорости ветра в значительной степени определяют эффективность рассеяния продуктов техногенеза (газообразных веществ и пылевых частиц) в атмосфере и вымывания из нее атмосферными осадками различной природы вредных веществ. Чем больше скорость ветра и чем больше выпадает осадков, тем, естественно, эффективнее самоочистка атмосферы и тем меньше загрязняющих веществ попадает из нее в почвы. Вероятность штилей в пору зимнего антициклона в Западной Сибири составляет 25 – 30 % (во внутренних частях Центральной Сибири - до 60 %), что весьма отрицательно сказывается на рассеянии в это время загрязнителей в приземном слое атмосферы и существенно повышает опасность формирования очагов высокого уровня загрязнения воздуха.

Коэффициент сухости климата и модуль поверхностного стока определяют интенсивность выноса вредных веществ из почв в результате развития процессов выщелачивания: чем влажнее климат и чем больше модуль поверхностного стока, тем при прочих равных условиях эффективнее самоочищение почв.

Автономное положение элементарных ландшафтов явно предпочтительней перед их подчиненным положением в каскадных ландшафтно-геохимических системах, равно как и легкий гранулометрический состав почв.

2. Факторы, определяющие интенсивность детоксикации (деструкции) продуктов техногенеза практически целиком относятся к органическим соединениям (нефтепродуктам, ПАУ, пестицидам и пр.). К тяжелым металлам эта группа факторов никакого отношения не имеет. Повышенная температура в целом, более интенсивная солнечная радиация, в том числе ее ультрафиолетовая составляющая, повышенная концентрация озона в атмосфере (возникает при грозовых разрядах в атмосфере) представляют собой факторы, ускоряющие деструкцию многих органических веществ, суть которой нередко состоит в их окислении, в данном случае химическом [42].

Высокая микробиологическая активность, свойственная хорошо гумусированным почвам с благоприятным гидротермическим режимом, является решающим фактором разложения большинства органических загрязнителей природной среды. Следует оговориться, что она возможна только в «здоровых» почвах, не испытавших химического загрязнения, прежде всего, биохимически активными веществами. Кроме того, не все искусственные органические соединения имеют своих естественных деструкторов (например, пластик, полиэтилен, многие искусственные волокна и пр.).

Опадо-подстилочный коэффициент, как указывалось выше, является интегральным показателем скорости разложения органических соединений в почвах, суммирующим результат их преобразования как путем химических реакций, так и при участии гораздо более эффективных микробиологических процессов.

3. Факторы, определяющие закрепление в ландшафте продуктов техногенеза или их метаболитов, обращают внимание в основном на эффективность функционирования почвенно-геохимических барьеров (показатели рН и Eh, сорбционная емкость ППК, гумусированность и минеральный состав почв). Специального комментария они не требуют.

Суть «поршневого эффекта» состоит в диффузионной миграции растворенных в почвенной влаге веществ в жидкоподобных пленках воды в направлении от более холодных частей природных тел к более теплым. И если по данным В.И.Федосеевой это возможно вплоть до переноса металлов из почв в базальную часть снегового покрова, то тем более следует ожидать проявления «поршневого эффекта» в самих почвах. В частности, принято считать, что он является одной из причин слабого развития оподзоливания почв в криолитозоне в условиях северной тайги [43].

Можно полагать, что в начале зимы подчиненная этому эффекту миграция металлов в почвах будет направлена сверху вниз (и это будет способствовать проникновению «тяжелометалльного» загрязнения вглубь почвенного покрова). Весной, при оттаивании мерзлых грунтов соответствующее движение металлов будет направлено снизу вверх. Насколько существенно сказываются такие осенне-весенние перемещения металлов на их общем распределении в почвенном профиле пока однозначно определить невозможно. Пожалуй, интересней было бы оценить эффективность перераспределения металлов в течение продолжительного зимнего периода, когда в соответствии с общей логикой этого процесса можно бы ожидать их перемещение преимущественно вниз, к нижней границе слоя промерзания грунтов (в Сибири это нередко глубины до 2,0 - 2,5 м). Однако такие наблюдения пока отсутствуют.

Что касается числа и продолжительности туманов и штилей в году, то их эффект в рассеянии продуктов техногенеза общеизвестен - чем больше штилей, тем локальней зоны промышленного и иного аэрогенного загрязнения, и чем больше и продолжительней туманы, тем больше токсичных (и не только) веществ извлекается и накапливается ими из атмосферы, тем опасней «туманный» конденсат и связанные с ним выпадения на земную поверхность.

Контрольные вопросы

1. Оцените параметры, характеризующие ход самоочищения почвы опытного участка в условиях ранее выбранных вами форм микрорельефа, в том числе:

- Динамику запасов и концентрации микроэлементов в почве на период до 150 лет для каждой из форм микрорельефа. Дайте графическое представление процесса самоочищения почвы.

- Представьте графически в удобной форме и проанализируйте динамику остатков от выщелачивания внесенных в почву с нестандартными удобрениями загрязнителей для каждой из форм микрорельефа.

2. В какой зависимости находятся обеспеченность почв и их принадлежность к различным формам микрорельефа? Покажите это на примере загрязнения тяжелыми металлами.

3. По какому показателю рационально оценивать глубину проникновения техногенного компонента в почву?

4. Охарактеризуйте поведение химических элементов в разных зонах техногенного геохимического ореола почв на разных глубинах.

5. Перечислите факторы, способствующие развитию процессов самоочищения и детоксикации почв.

6. Представьте классификацию зональных ландшафтов.