Экологическая оценка ландшафта (на примере ЛОД РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева)

Такое, на первый взгляд парадоксальное, свойство свинца связано с его  крайне низким исходным содержанием  в почвах — 10 мг/кг. В целом химические элементы с низкими природными концентрациями в почвах (ртуть—0,01 мг/кг, селен— 0,06 мг/кг, кадмий—0,5 мг/кг, мышьяк—5 мг/кг и др.), но широко вовлекаемые в  современный техногенный круговорот, являются наиболее экологически опасными. Соответственно, небольшими являются и требуемые техногенные поступления  этих элементов, достаточные для  глубокого преобразования природы  урбанизированных территорий.

Поэтому неудивительно, что  именно вышеназванные химические элементы являются приоритетными загрязнителями городских почв и среди них  свинец занимает особое положение. Как  показывает выборочный анализ в 14 городах  России с высоким уровнем загрязнения, во всех случаях наблюдается достоверная  техногенная концентрация свинца и  во всех случаях в рядах техногенной  концентрации свинец находится в  первой тройке приоритетных загрязнителей.

 

 

 

Содержание  свинца в растениях

 

Благодаря процессам миграции в условиях кислой среды образуются техногенные аномалии свинца в почвах протяженностью 100 м. Свинец из почв поступает  в растения и накапливается в  них. В зерне пшеницы и ячменя количество его в 5-8 раз превышает  фоновое содержание, в ботве, картофеле  – более чем в 20 раз, в клубнях  – более чем в 26 раз.

Ученые изучали почву  и растительность в районах расположения свинцово-цинкового завода и завода по производству аккумуляторов. И, конечно  же, свинец в почве обнаружили в  количествах, превышающих раз в 40-50 среднее. При такой “подкормке”  растения “свинцевеют”. Отмечено интересная особенность растений – различных своих частях накоплять различное количество свинца.   Например, салат и сельдерей в листьях накапливают значительно больше свинца, чем в корнях, а морковь и одуванчик – наоборот.

Отмечено активное накопление свинца в капусте и корнеплодах, причем именно в тех, которые повсеместно  употребляются в пищу; например, отмечают большое содержание свинца в картофеле.

Выявили интересную особенность  репчатого лука. Оказалось, что на фоновых участках он содержит свинца всего 0,07 частей на 1 млн. частей сухого вещества. На придорожных участках его концентрация гораздо меньше, но степень возрастания этой концентрации десятикратная. Так что и у репчатого лука “свинцовые фильтры” не вполне надежны. Но вот, что особенно странно: зеленый лук и ежа сборная оказались самыми устойчивыми к накоплению свинца из всех изученных растений; содержание свинца в них не превышало 4 частей на 1 млн.

Избыток свинца в растениях, связанный с высокой его концентрацией  в почве, ингибирует дыхание и  подавляет процесс фотосинтеза, иногда приводит к увеличению содержания кадмия и снижению поступления цинка, кальция, фосфора, серы. Вследствие этого  снижается урожайность растений и резко ухудшается качество производимой продукции. Внешние симптомы негативного  действия свинца – появление темно-зеленых  листьев, скручивание старых листьев, чахлая листва. Устойчивость растений к его избытку неодинаковая: менее  устойчивы злаки, более устойчивы бобовые. Поэтому симптомы токсичности у различных культур могут возникнуть при разном валовом содержании свинца в почве - от 100 до 500 мг/кг.

Содержание свинца в растениях, растущих по краям автострад, почти в 10 раз превышает его обыкновенное содержание в растениях, причем абсорбция свинца происходит из воздуха, а не из почвы. В сухую погоду свинец накапливается на поверхности растений, после обильных дождей значительная часть (до половины) смывается. 
Высокое содержание свинца в воздухе часто служит причиной летнего листопада деревьев (но при этом, концентрируя свинец, деревья интенсивно очищают воздух). 
Цветки мака под воздействием повышенных доз свинца и цинка приобретают махровость.

Растениями–концентраторами  свинца являются лещина обыкновенная Corylus avellana L., Betulaceae и ель европейская Picea abies (L.) H.Karst., Pinaceae.

Растениями–индикаторами повышенного  содержания свинца являются: 
    • седмичник европейский Trientalis europaea L., Primulaceae; 
    • одуванчик лекарственный Taraxacum officinale Webb, Asteraceae; 
    • пузыреплодник калинолистный Physocarpus opulifolia (L.) Maxim., Rosaceae; 
    • вяз приземистый Ulmus pumila L., Ulmaceae; 
    • береза плосколистная Betula platyphylla Sukaczev., Betulaceae. 

 

 

    Интенсивно накапливают его  грибы, мхи и лишайники. 

 

 

 

Влияние свинца на человека

 

Соединения свинца известны своей высокой токсичностью. Особенно чувствительны к отравлению свинцом  дети. Индивидуальная восприимчивость к отравлению свинцом сильно различается, и одни и те же дозы свинца могут давать больший или меньший эффект для разных людей. Характерными симптомами отравления являются бледность лица, потеря внимания, плохой сон, склонность к частой смене настроения, повышенная раздражительность, агрессивность, быстрая утомляемость, а также металлический привкус во рту. Характерны расстройства пищеварения, потеря аппетита, острые боли в животе со спазмами абдоминальных мускулов («свинцовые колики»). Обычным является изменение состава крови – от ретикулоцитоза, анизоцитоза и микроцитоза до свинцовой анемии. На более поздних стадиях наблюдаются головная боль, головокружение, потеря ориентации и проблемы со зрением. Специфическое почернение («свинцовая линия») может появиться у основания десен. Возможен паралич («свинцовые судороги»), обычно затрагивающий в первую очередь пальцы и кисти рук. У детей может быть поврежден головной мозг, что может привести к слепоте или глухоте или даже летальному исходу. Повреждения коры больших полушарий возможны и у взрослых после получения больших доз свинца.

При сильном отравлении наблюдаются  боли в животе, в суставах, судороги, обмороки. Свинец может накапливаться  в костях, вызывая их постепенное  разрушение, осаждается в печени и  почках. Особенно опасно воздействие  свинца на детей: при длительном воздействии  он вызывает умственную отсталость и  хронические заболевания мозга.

 

Расчеты загрязнения свинцом Лесной опытной дачи

 

№ точки	Концентрация PB(мг/кг)
1	120
2	139
3	146
4	72
5	84

 

1. Показатель накопления элемента(З^П):

 

З^П =С_{наст.время}  /C_к

_{Ск-среднее содержание свинца в земной коре 10 ppm(мг/кг)}

_{ЗП(1)=120/10=12 раз;}

_{ЗП(2)=139/10=13,9 раз;}

_{ЗП(3)=146/10=14,6 раз;}

_{ЗП(4)=72/10=7,2 раз;}

_{ЗП(5)=84/10=8,4 раз.}

_{По расчетам видно, что в 1, 2 и 3 точках показатель накопления элемента является наибольшим, а в 4 и 5 точках этот показатель является наименьшим.}

 

2. Доля подвижных форм (З ^П/а ):

 

для точек 1,4,5=20-25%

для точек 2,3=80%

 

З^П/а(1): 120-100%

              X-25%

              X=120*25/100=30 мг/кг

ЗП/а(2): 139-100%

              Х-80%

              Х=139*80/100=111,2 мг/кг

ЗП/а(3): 146-100%

              Х-80%

              Х=146*80/100=116,8 мг/кг

ЗП/а(4): 72-100%

              Х-25%

              Х=72*25/100=18 мг/кг

ЗП/а(5): 84-100%

              Х-25%

              Х=84*25/100=21 мг/кг

 

По  результатам подсчетов можно  заметить, что наибольшая доля подвижных  форм свинца наблюдается в точках 2 и 3, в то время, как наименьшая в точках 1, 4 и 5.

 

3. Антропогенный запас металла(Т):

 

Т=5*S*h*p*C

S-площадь участка(га);

h-высота взятого слоя(см);

p-плотность слоя(г/см³);

С-концентрация (мг/кг)

Т(1)=5*0,5*(120*1500т*10⁶)=0,18

Т(2)=5*0,5*(139*1500т*10⁶)=0,2085

Т(3)=5*0,5*(146*1500т*10⁶)=0,219

Т(4)=5*0,5*(72*1500т*10⁶)=0,108

Т(5)=5*0,5*(84*1500т*10⁶)=0,126

 

Наибольший  антропогенный запас металла  в точках 1,2 и 3, а наименьший в 4 и 5 точках.

 

4. Составление группировок почв.

 

Арифметическая прогрессия:

Кларк	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
10	20	30	40	50	60	70	80	90	100	110	120	130

 

XIII	XIV
140	150

 

Так как  концентрация превышает Кларк в 10 раз, а количество групп по арифметической прогрессии более 10, то составляется геометрическая прогрессия.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Геометрическая прогрессия:

Кларк, 10 мг/кг	Группы
	I	II	III
120	30	90	270
139	30	90	270
146	30	90	270
72	30	90	270
84	30	90	270

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Сводная таблица.

№ точки	С, мг/кг	Зn(разы)	Зn/а(мг/кг)	Т(т/га)	Группа
					Ариф	Геом
1	120	12	30	0,18	XII	II
2	139	13,9	111,2	0,2085	XIII	II
3	146	14,6	116,8	0,219	XIV	II
4	72	7,2	18	0,108	VI	I
5	84	8,4	21	0,126	VII	I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вывод.

 

   В ходе расчетно-графической работы содержание свинца на территории Лесной опытной дачи в точках 2 и 3 оказалось наивысшем. Активное загрязнение свинцом на этих площадях составило 111,2 и 116,8 мг/кг соответственно. Наименьшему активному загрязнению подверглись площади 4 и 5 этому способствовало их географическое положение(центральная часть лесного массива). Активное загрязнение составило18 и 21 мг/кг соответственно.

  Этот вывод не очень радует, потому что вблизи этих точек проходят дороги и тропинки, по которым ходят люди. Кроме тяжелых металлов есть еще некоторые факторы, которые ухудшают экологическое состояние ЛОД. К примеру, регулярное посещение жителей города в данное уникальное место, что еще больше переуплотняет почву, загрязняет ее различными отходами и так, как ЛОД является еще и полигоном для научных опытов, то жители еще и могут отвлекать научных сотрудников от своего дела.

   Пути решения сложившихся  проблем:

Во-первых, нужно уменьшить  количество дорог, которые пронизывают  ЛОД и их ширину, чтобы не переуплотнять  почву. Во-вторых, ввести штрафы за разбрасывание  отходов. И в-третьих, так как это  место является уникальным, и в  нем все-таки проводятся опыты, требуется  запретить вход для жителей.

И срочно принять другие всевозможные меры по уменьшению техногенного воздействия  на ценнейший участок САО, который  играет основную роль в формировании экологического благополучия Тимирязевского района.