Фоновый геохимический мониторинг природной среды

Как и иные виды экологического мониторинга, эколого-геохимический мониторинг включает в себя фоновый мониторинг (слежение за геохимическими параметрами природной среды в районах, расположенных вне зоны локального загрязнения) и импактный мониторинг (направленных на оценку степени загрязнения и трансформации среды в промышленных, урбанизированных и сельскохозяйственных районах). Сравнение фоновых показателей с показателями в районах антропогенной нагрузки позволяет выявить глубину и направление трансформации природного ландшафта.

Для целей фонового геохимического мониторинга особенно адекватными являются методы геохимии ландшафта, обеспечивающие целостное геохимического изучение природных систем. Основными методами являются 1) метод кларков; 2) изучение геохимической структуры ландшафта; 3) метод биогеохимических циклов.

1. Метод кларков – исследования, связанные с оценкой распространённости химических элементов в различных природных средах – от глобальных геосфер до элементарных ландшафтов. Для исследований чаще всего применяют кларки литосферы, кларки гидросферы и кларки живого вещества. В последнем случае различают содержание элементов в расчёте на сырую (живую) массу, на массу сухого органического вещества и на золу, то есть на массу минерального вещества живых организмов.

2. Изучение геохимической структуры ландшафтов (ландшафтно-геохимический анализ). Фоновая геохимическая структура складывается из радиальной и латеральной структур, характеризующих соотвественно вертикальную и горизонтальную дифференциацию ландшафтов.

Радиальная геохимическая структура. Первым этапом ландшафтно-геохимического анализа территрии является изучение геохимической дифференциации вертикального профиля различных элементарных ландшафтов, то есть изучение геохимических взаимодействий в системах почвы-горные породы, почва-воды, почва-растительность, растительность-атмосфера и т. д.

Для характеристики накопления или выноса элементов в генетических горизонтах почв относительно почвообразующих пород используют коэффициент радиальной дифференциации R – это отношение содержания (валового или подвижного) химического элемента в том или ином генетическом горизонте почвы к его содержанию в почвообразующей породе. Если R > 1, то элемент накапливается в почве, если меньше, наоборот, выносится из неё.

Особую важность приобретает исследование распространения и миграции подвижных форм химических элементов, так как среди токсичных элементов и соединений именно они представляют наибольшую опасность для здоровья человека. Изучение их распределения в фоновых ландшафтах является одной из главных задач фонового геохимического мониторинга.

Для оценки геохимического взаимодействия в системе почы-растительность предложен коэффициент биологического поглощения (А), представляющий собой отношение содержания элемента в золе растений к содержанию того же элемента в почвах. Он показывает степень интенсивности извлечения растениями элементов из почвы. Такой же показатель может применяться для оценки поглощения элементов растениями из воды и из атмосферы, в т. ч. подземной.

Похожим показателем является коэффициент биологической подвижности (В), который представляет собой отношение состава сухого вещества растений к подвижным формам элементов, извлекаемых из почвы слабыми растворами.

Коэффициент водной миграции – отношение содержания химического элемента в минеральном осадке воды к его содержанию в горных породах, дренируемых этими водами.

Из других показателей можно выделить коэффициент биогеохимической активности КВ (отношение потребления элемента живым веществом в год к его выносу с ионным стоком с континентов в океан или из крупных речных бассейнов); коэффициент деструкционной активности К – отношение поступления элемента в биосферу (добыча, складирование) к потреблению растительностью и др.

Латеральная геохимическая структура. Объектом изучения здесь являются локальные каскадные системы – катены, представляющие собой сопряжённые ряды геосистем или почв, располагающиеся на одном склоне. Предметом изучения – перемещение веществ из одной геосистемы в другую. Ландшафты при этом делятся на автономные (ландшафты повышенных элементов рельефа, с которых в основном происходит миграция элементов) и подчинённые (геохимия которых определяется миграцией веществ из автономных ландшафтов).

Основной показатель при изучении латеральной структуры – коэффициент местной миграции – отношение содержания элемента в почвах подчинённых ландшафтов к его содержанию в почвах и коре выветривания автономных ландшафтов.

Анализ радиальной и латеральной структуры является ведущим методом геохимии ландшафтов, лежащим в основе практически всех фундаментальных и прикладных ландшафтно-геохимических исследований.

3. Биогеохимические циклы элементов. Биогеохимический подход к анализу живого вещества, основанный на идеях В. И. Вернадского, заключается в первую очередь в сопоставлении химического состава живых организмов с составом других природных систем – горных пород, почв, вод, атмосферного воздуха. Это создает возможность для системного анализа биологического круговорота химических элементов, биогеохимических циклов в ландшафтах и биосфере в целом.

Дата добавления: 2014-01-07