геофизика

2. Биогенное загрязнение водных экосистем

В процессе поступления биогенов происходит естественный процесс- эфтрофикация. Эфтрофикация – повышение биологической продуктивности водных объектов, накопление биогенных элементов под воздействием антропогенного или естесств факторов. Деятельность человека ускоряет процесс в десятки раз, особенно в агроландшафтах. Органогены: О, Н, С. Кроме них нужны биогены: Р, K, Na, N, Ca. Участвуют в био- и геохимических циклах, поступают в водные объекты. Среди биофильных наиболее значимы: P, N, K. Механизм воздействия эвтрофикации на экосистемы водоемов следующий.

1. Повышение содержания биогенных элементов в верхних горизонтах воды вызывает бурное развитие растений в этой зоне (в первую очередь фитопланктона, а также водорослей-обрастателей) и увеличение численности питающегося фитопланктоном зоопланктона. В результате прозрачность воды редко снижается, глубина проникновения солнечных лучей уменьшается, и это ведет к гибели донных растений от недостатка света. После отмирания донных водных растений наступает черед гибели прочих организмов, которым эти растения создают места обитания или для которых они являются вышерасположенным звеном пищевой цепи.

2. Сильно размножившиеся в верхних горизонтах воды растения (особенно водоросли) имеют намного большую суммарную поверхность тела и биомассу. В ночные часы фотосинтез в этих растениях не идет, тогда как процесс дыхания продолжается. В результате в предутренние часы теплых дней кислород в верхних горизонтах воды оказывается практически исчерпанным, и наблюдается гибель обитающих в этих горизонтах и требовательных к содержанию кислорода организмов (происходит так называемый «летний замор»).

3. Отмершие организмы рано или поздно опускаются на дно водоема, где происходит их разложение. Однако, как мы отметили в пункте 1, донная растительность из-за эвтрофикации погибает, и производство кислорода здесь практически отсутствует. Если же учесть, что общая продукция водоема при эвтрофикации увеличивается (см. пункт 2), между производством и потреблением кислорода в придонных горизонтах наблюдается дисбаланс, кислород здесь стремительно расходуется, и все это ведет к гибели требовательной к кислороду донной и придонной фауны. Аналогичное явление, наблюдающееся во второй половине зимы в замкнутых мелководных водоемах, называется «зимним замором».

4. В донном грунте, лишенном кислорода, идет анаэробный распад отмерших организмов с образованием таких сильных ядов, как фенолы и сероводород, и столь мощного «парникового газа» (по своему эффекту в этом плане превосходящего углекислый газ в 120 раз), как метан. В результате процесс эвтрофикации уничтожает большую часть видов флоры и фауны водоема, практически полностью разрушая или очень сильно трансформируя его экосистемы, и сильно ухудшает санитарно-гигиенические качества его воды, вплоть до ее полной непригодности для купания и питьевого водоснабжения.

Типы водоемов по трофности: 1) дистрофные – с наименьшим кол-м биогенных элементов 2) олиготрофные – с низкой продук-ю, глубокие водоемы 3) мезотрофные – с наид оптимальными условиями разл 4) эвтотрофные с высоким поступлением биог эл, высокопродук-ые5) гипертрофные – с критически высоким содержанием органогенов и биогенов. Стадии цветения:

Отсутствие цветения	Менее 2,5 г/м³кол-во биомассы фитопланкт
Начальная стадия	2,5-10
Умеренное цвет	10-100
Интенсивное цветение	100-500

Для норм функционирования нужны определенные концентрации, пороговые. С их ↑ нарушается способность к самоочищению. Эфтрофикация приводит к изм биоценоза водоема. Особенно при строительстве платин.

Билет №7

Блочная модель круговорота биогенных элементов.

Химическое вещество в отличии от энергии больше задерживается. В их круговоротах участвует биотическая и абиотическая среда. Химические организмы используют только те, что доступны. Многие организмы могут переводить недостаток элемента в достоинство (азотфиксирующие).Все круговороты приходящие в движение за счет энергии и дает переход в доступные формы.

Могут происходить потери химических элементов. В юрский период количество растений попадает на дно водоемов и не могло преобразовать живые организмы, затем они оседали на дно и стали недоступными (так образовались известняки)

Миграция элементов приводит к обеднению и эрозии почвы. В экосистему могут поступать биогенные элементы из осадочных пород. Например особо уязвимые почвы экосистем тропиков, но стоит убрать растительность и не останется веществ, а останется подстилающий слой.

Обмен элементами между живой и не живой природой в целом сбалансирован, но между тем нарушен. Круговорот Углерода за счет фотосинтеза и дыхания.N,P,S сложный круговорот чем C и O2, т.к. входит в органические соединения и входит в сост. тел.

Выделяют 3 основных блока

____________________________________

Живые организмы = детрит = минералы

(O,C,N,МЕ и др.) | |

| | | (вулканич изверж)

Малодоступные орг. вещ-ва минеральные вещества

(каменный уголь, нефть, газ)

Ассимиляция химических элементов за счет органического связывания. Жив-ые поглощения биогенные элементы наиболее активно поглощают кислород. Поглощение МЕ: Са, Mg, могут быстро выходить из блока живых организмов. Ливни могут вымывать магний, калий из листьев. Значит часть углерода приходится в дендрит при отмирании живых организмов. Биогеннов много в азот. почве в газообразной, жидкой, твердой форме.

Самый большой фонд о2 – литосфера, особенно много О2 в соединении с Са, карбонатах. Многие элементы проходя из сообщества могут фиксировать(ся).

С – большая часть в почву в виде торфа, накапливается. Много Са и Р в донных отложениях морей, где снижен процесс разложения.

Самый совершенный круговорот воды. Он на 99,999% уравновешен. 0,001%- водяной пар уходящий в космос. Другие круговороты менее совершенны, менее замкнуты, могут фиксироваться. Ежегодно вода из атмосферы совершает круговорот 25 раз. Среднее время переноса воды в жидкой фазе 3,5 тыс. лет. В 100 тыс раз медленнее на поверхности земли, чем в атмосфере.

Техногенное загрязнение почвы. Расчеты степени загрязнения почв

Подвижность хим. Соединений в почве - способны соед. хим элеметы переходить с твердых фаз почвы в почвенные растворы.

Классы опасности химических веществ по степени «-» воздействия на почву, растения, животных.

1 – вещества высокотоксичные

2 – умеренно опасные

3 – малоопасные

1 мышьяк, кадмий, ртуть, сера, фосфор, цинк, фтор, бензапирен.

2 Со, B,Ni,Mo,Cu,Su,Cr

3 Ba,V, вольфрам, Mn,Sf, ацетон, нефть, и нефтепродуктф.

Кроме оценок загрязнения водоемов оценивают и почву

Изменения происходящие в почвах: снижения плодородия, эрозия почв.во многом обязаны деятельности человека. Эти процессы происходят и без деят. Человека, но человек ускоряет эти процессы за счет вырубки леса, распашки земель, перевыпаса скота = деградация почвы, снижения плодородия.

показатели	норма	риск	кризис	Бедствие
Плодородие почв в %	Б 85%	65-85	65-25	М25
Сод. Гумуса в %	Б90	70-90	30-70	М30
Sвторично засоленных почв в%	М5	5-20	20-50	Б50
Глубина смытости почв горизонтов А-накопление гумуса В-зона накопления	Есть А и В	Смыт горизонт А 0,5	Смыт горизонт А и частично В	Смыты А и В
S ветрооьразования эрозии	М 5	10-20	20-40	Б 40

Критерии экологического состояния

показатели	бедствие	Через. Экол. ситуация	Удов. Ситуация
S ведения их с\х оборота земель в следствии деградации в % от общей Sс\х угодий	>50%	30-50	До 50
Уничтожение гумус горизонта	Смыты а и в	Смыт а	1\1 горизонта а смыта
Пекрытость поверхности почвы абиотическими насосами	>20	10-20	Отсутствие
Увел. S почвы (50:50 почва и воздух)	>40	30-40	До10
Привышение уровня грунтовых вод в % от критического значения	>50	25-50	Допустимый уровень < 25
Радиоактивное загрязнение кюри\км² 1 цезий 137 2 стронций 3 плутоний	>40 >3 >0,1	14-40 1-3 >0,1	До 1 До 0,3 Отсутствует
Мощность экспозиц. Дозы на уровне 1м отповерхности почвы мк ренген\ч	>400	200-400	До 20
Потери гумуса в пахотных почвах за 10 лет в %	>25	10-25	<1
Увелечение содержания легко растворимых солей в г\100 г почвы	>0,8	0,4-0,8	До 0,1
Увелечение доли обменного натрия в % от емкости катионного обмена	>25 засоленности	15-25	До 5
Превышение пдк хим вещества 1кл 2кл 3кл(нефть и нефтепродукты)	М чем в 3 раза > в 10 р >в 20	>в 2-3 р в 5-10 10-20	Нет превращения Нет нет
Суммароный показатель хим. Загр Zc	> в128 р	в 32-128	< 16
Снижение уровня активности микробной массы	> в 100р	50-100	5
Фитотоксичность почвы снижено число продуктов в % к фоновому	> в 200%	140-200	До 110
Число яиц гельминтов в 1 кг почвы	>100	10-100	Отсутствует
Число патогенных м\орг.
В 1 кг почвы	>10-6 степени
Колититр наименьшей массы в кишечнопол-х	<0,001	0,01-0,001	>1
Генотоксичность почвы(рост числа мутаций по с равнению с контролем) в число раз	>1000	100-1000	<2

Zc Определяет Суммарное загрязнение хим. Элементов

Zc=Kc – (n-1) (n-1 – количество взятых элементов)

Кс =Сn\Cф (Сф- фоновый показатель)

Zc < 16 почва относится к 1 категории загрязнения это допустимо

Zc 16-32 – 2 категоря – умеренно опасная загрязнение

Zc -23-128 – 3 категоря загрязнения высокоопасное

Zc > 128 4 черезвычайноопасная

Фоновое содержание элементов в спец. Таблице для каждых регионов зависит от типа почв

Содержание