Эколого-геохимическая оценка состояния биосферы

     Открытие  металлоносных рассолов во впадинах Красного моря поставило вопрос об извлечении из них различные металлов. В океан поступает огромное количество техногенных отходов, нарушающих его биологическое режим. Для борьбы с загрязнением океанических  вод осуществляются специальные исследования.

     Техногенез  ведет к уменьшению геохимической  контрастности ноосферы.

8.2.

   Вовлечение химических элементов в циклы техногенной миграции характеризуют ряд показателей. Среди них можно выделить Технофильность элемента (Т_х ) – показатель, введенный А. И Перельманом в 1972 году, фиксирующий соотношения и связи между использованием химического элемента человечеством  и распространенностью в земной коре. Технофильность можно рассчитывать для отдельных структур.

     Технофильность рассчитывается по формуле: Т_х = Д/K

Д - ежегодная добыча этого элемента ( в тоннах)

К - его кларк в литосфере.

     Рост  технофильности свидетельствует об увеличении  интенсивности вовлечения изучаемого элемента в техногенную миграцию по сравнению с другими элементами. В настоящее время наиболее технофильным элементом является углерод, что отражает огромную важность энергии. Также технофильны – Y, Ga, Cs, Th

8.3.

      Деструктивная активность элементов техногенеза (Д_х ) – ввела                М. А. Глазовская в 1976 году  для количественной характеристики оценки степени опасности элементов, вовлекаемых при техногенезе в природную среду, для живого вещества в биосфере. Расчет производится по формуле: Д_х=  Т_х / Б_х,.

     Тх, Бх- технофильность и биофильность( кларк концентрации в живом веществе химического элемента). Этот показатель непостоянен во времени и может расти с увеличением добычи элемента. Чем больше технофильность элемента и меньше его биофильность, (т.е. чем больше величина деструкционной активности), тем опаснее он для живого вещества.

     В настоящее время максимальной деструкционной активностью отличается ртуть. К элементам с очень слабой деструкционной активностью относятся биофилы – кальций, магний, калий.

8.4.

Используя нормативно - техническую документацию:

     а) рассчитать Т_х и Д_х для каждого элемента;

     б) сгруппировать полученные значения в ранжированные ряды по убыванию каждого показателя; 

а) Т_х= Д/K                                                           Д_х =  Т_х / Б_х.                                                                          

Т_х (Al) = =0,7*10                            Д_х (Al) = =0,14*10                                                                   

Т_х (Si) = =0,08*10                          Д_х (Si) = =0,01*10                                                                   

Т_х (Mn) = =60*10                              Д_х (Mn) = =6,25*10                                                                 

Т_х (К) = =0,4*10                                 Д_х (К) = =3,3*10                                                      

Т_х (Cr) = =0,2*10                            Д_х (Cr) = =0,03*10                                                                  

Т_х ( Fe) = =0,7*10                             Д_х ( Fe) = =0,35*10                                                                  

Т_х (Co) = =0,72*10                          Д_х (Co) = = 0,33*10                                                                      

Т_х (Мо) = =4*10                               Д_х (Мо) = = 22*10                                                                    

Т_х (Сd)= =1*10                                Д_х (Сd) = = 0,7*10                                                                

Т_х (Hg) = =1*10                               Д_х (Hg) = =0,16*10     

  б)  Т_х :

1*10 (Сd, Hg) > 0,2*10 (Cr) >  0,08*10 (Si)  >  4*10 (Мо) > 0,7*10 ( Fe) > 0,72*10 (Co)   > 0,4*10 (К)  > 60*10 (Mn) >  0,7*10 (Al).

        Д_х : 

0,03*10 (Cr)  >  0,01*10 (Si)  >  0,35*10 ( Fe) >  0,16*10 (Hg)  >  0,7*10 (Сd) > 0,14*10 (Al)  >  0,33*10 (Co)  > 22*10 (Мо)  > 6,25*10 (Mn)  >  3,3*10 (К).                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            

Вывод:

     Используя нормативно-техническую документацию по техногенной миграции химических элементов, технофильности и деструктивной активности элементов техногенеза  рассчитали для каждого индивидуального элемента параметры технофильности и деструктивной активности и сгруппировали полученные данные в ранжированные ряды. 
 
 
 
 
 
 

             
 
 
 
 

     9.Вынос биогенных веществ в агроэкосистемах.

9.1.

   Использование человеком ресурсов экосистем без учета пределов их пластичности приводит к обеднению вида структуры, нарушению устойчивости, падению продуктивности и биогеохимической активности экосистемы, опустошению региональной биосферы.

    Каждый человек должен осознавать зависимость связи благосостояния от поддержания устойчивости экосистем. В результате деятельности  человека, прежде всего изменяются первичная продуктивность и  распределение потоков энергии в экосистеме.

     Первичная продуктивность – общее количество органических  веществ, производимое сообществом фотосинтетических продуцентов (зеленые растения) на единицу площади за единицу времени. Первичная продуктивность снижается под действием загрязнения. Загрязнение оксидами серы и азота снижает  первичную  продуктивность сахарной свеклы на 20-40%,а зерновых на 30%.

     Особенно опасно совместное действие загрязнителей атмосферы и почвы, что снижает первичную продуктивность лесов на десятки процентов. Загрязнители не только снижают продуктивность экосистем, но и загрязняющие вещества накапливаются в пищевых цепях экосистемы, а их концентрация по мере возрастания по пищевой цепи возрастает. Вырубка  леса, вывоз бревен (происходит уплотнение почвы, погибает растительность), «цветущие» и обедненные кислородом водоемы, замор рыб – это все восстанавливается сотни лет.

9.2.

    Агроэкосистема – измененные человеком, биогеоценозы, ставшие значительными элементами единицами биосферы – искусственно созданные системы. Агроэкосистема отличается высокой биологической продуктивностью  и доминированием одного или нескольких  избранных видов растений или животных. Они не устойчивы, слабо выражена способность к саморегулированию, без  поддержки человека они распадаются. Агроэкосистемы с преобладанием зерновых культур существует не более года. Агроэкосистема, как и естественная  система, состоит из множества взаимосвязанных биологических, химических и физических компонентов, между которыми устанавливается связь.

     Биологический вынос питательных веществ – вынос питательных веществ из почвы всеми частями растения.

     Хозяйственный внос питательных веществ – вынос питательных веществ с урожаем убираемым с поля.

9.3.

Используя данные таблицы рассчитать удельное количество вымываемого вещества с площади 60 га при урожайности (22,32; 26,24), выбрав коэффициенты миграции и выносам биогенных веществ.

Вынос биогенных веществ - фосфора, азота и калия, в агроэкосистемах рассчитывается по уравнению:

     W=P • F,

где:

W- вынос биогенных веществ, кг/год;

Р - удельное   количество   вымываемых   веществ   из   почв   для   конкретной сельскохозяйственной культуры (кг/га);

F - площадь, занятая данной сельскохозяйственной культурой (га).

Удельное количество вымываемого вещества из почв рассчитывается по уравнению:

     Р=АКУ,

где:

А - коэффициент миграции биогенного вещества из почв для данной культуры ;

К - коэффициент выноса биогенного вещества из почв с урожаем;

У - урожай культуры (ц/га).

     Озимая пшеница, тип почвы Дерново-подзолистые:

W=P • F

1. Р_р2о5 = 0,12*1,20*22=3,2 кг/га.

     W _р2о5 = 3,2*60=192 кг/год.

2. Р _N2 = 0,16*2,45*22= 8,6 кг/га.

     W _N2 = 8,6*60= 516 кг/год.

3. Р_к2о = 0,07*2,60*22= 4 кг/га.

     W_к2о = 4*60= 240 кг/год.

     Озимая пшеница, тип почвы Чернозем:

1. Р_р2о5 = 0,11*1,26*32= 4,4 кг/га.

     W _р2о5 = 4,4*60= 264 кг/год.

2. Р _N2 = 0,12*3,26*32= 12,5 кг/га.

     W _N2 = 12,5*60= 700 кг/год.

3. Р_к2о = 0,07*2,70*32= 6 кг/га.

     W_к2о = 6*60= 360 кг/год.

     Озимая рожь, тип почвы  Дерново-подзолистые:

1. Р _р2о5  = 0,11*0,90*26= 2,6 кг/га.

     W _р2о5 = 2,6*60= 156 кг/год.

2. Р _N2 = 0,28*3,40*26= 24,8 кг/га.

     W _N2 = 24,8*60= 1488 кг/год.

3. Р_к2о   = 0,36*2,00*26= 18,7 кг/га.

     W_к2о = 18,7*60= 1122 кг/год.

     Озимая рожь, тип почвы Чернозем:

1. Р_р2о5 = 0,08*1,00*24= 1,9 кг/га.

     W _р2о5 = 1,0 *60= 114 кг/год.

2. Р _N2 = 0,22*2,29*24= 12,1 кг/га.

     W _N2 = 12,1*60= 726 кг/год.

3. Р_к2о = 0,15 *2,70*24= 9,7 кг/га.

     W_к2о = 9,7*60= 582 кг/год. 

 

Вывод:

     В дерново-подзолистых почвах наибольшее значение выноса у азота = 516 кг/год. Этот же элемент обладает повышенным выносом в черноземных почвах с урожаем пшеницы.