ОБЗОР ПОДХОДОВ К ОЦЕНКЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ И НОРМИРОВАНИЮ КАЧЕСТВА ПОЧВ

А.Г. Коновалов, Д.В. Рисник, А.П. Левич, П.В. Фурсова

Аннотация


В обзоре рассмотрены современные подходы к экологическому нормированию качества почв, включая экологический мониторинг состояния почв и значение химических и биологических показателей в оценке качества почвы и воздействия физических факторов среды на почву. Российская система экологического нормирования, основанная на концепции предельно-допустимых концентраций (ПДК), сопоставлена с зарубежными подходами к нормированию и расчетным комплексным показателям качества почвы, в частности, c экологическим нормированием в Германии (стандарты содержания загрязняющих веществ определяются категорией объектов и характером использования земель), Нидерландах («уровни вмешательства», при превышении которых загрязнение почвы может быть квалифицировано как серьезное) и США (национальные программы сохранения природных ресурсов, природоохранная политика). Отмечены альтернативные по отношению к ПДК подходы к нормированию качества почвы (биогеохимическое и статистическое нормирование, а также экосистемный подход), рассмотрены концепции пороговых уровней и критических нагрузок и экологических рисков.

Ключевые слова


экологическое нормирование, экологический риск, пороговый уровень, предельно допустимые концентрации, критическая нагрузка.

Полный текст:

PDF

Литература


Башкин ВН, Припутина ИВ. Управление экологическими рисками при эмиссии поллютантов. М.: Газпром ВНИИГАЗ; 2010.

Ван Мансвельт ЯД, Мюллер Д. Биогеохимические основы экологического нормирования. Аграрная наука. 1994;(4):22-5.

Глазунов ГП, Гендугов ВМ. Экологическая оценка состояния и нормирование качества почв и земель. В кн.: Шоба СА, Яковлев АС, Рыбальский НГ, ред. Экологическое нормирование и управление качеством почв и земель. М.: НИА-Природа; 2013, с. 39-60.

Даденко ЕВ. Методические аспекты применения показателей ферментативной активности в биодиагностике и биомониторинге почв (дисс. канд. биол. наук). Ростов-на-Дону: Ростовский Государственный Университет; 2004.

Крятов ИА, Тонкопий НИ, Водянова МА, Ушакова ОВ, Донерьян ЛГ, Евсеева ИС, Матвеева ИС, Ушаков ДИ. Гармонизация гигиенических нормативов для приоритетных загрязнений почвы с международными рекомендациями. Гигиена и санитария. 2015;94(7):42-8

Латыпова ВЗ, Селивановская СЮ, Степанова НЮ, Минакова ЕА. Развитие биогеохимических подходов к экологическому нормированию химической нагрузки на природные среды. Ученые записки Казанского университета. Серия Естественные науки. 2005;147(1):159-70.

Левич АП, Булгаков НГ, Максимов ВН. Теоретические и методические основы технологии регионального контроля природной среды по данным экологического мониторинга. М.: НИА-Природа;2004.

Мотузова ГВ, Безуглова ОС. Экологический мониторинг почв. М.: Академический проект; 2007.

Толмачева НВ, Сусликов ВЛ. Эколого-биогеохимическое зонирование территорий необходимый этап для нормирования оптимальных уровней и соотношений микроэлементов в крови. Здоровье и образование в XXI веке. 2007;9(3):299-303.

Bashkin VN, Priputina IV. Upravleniye Ecologicheskimi Riskami pri Emissii Pollutantov. Moscow: Gazprom VNIIGAZ, 2010. (In Russ.)

Van Manswelt YaD, Muller D. Biogeochemical fundamentals of ecological setting of standards. Agrarnaya Nauka. 1994;(4):22-5. (In Russ.)

Glazunov GP, Gendugov VM. Ecological condition assessment and setting of standards for soil and lands quality. In: Shoba SA, Yakovlev AS, Ribal’skiy NG, editors. Ecologicheskoye Normirovaniye i Upravleniye Kachestvom Pochv i Zemel. Moscow: NIA-Priroda; 2013. (In Russ.)

Dadenko YeV. Methodological Aspects of Application of Markers of Fermentative Activities in Biodiagnostics and Biomonitoring of Soils (Candidate of Sciences Theses). Rostov-on-Don: Rostovskiy Gosudarstvenniy Universitet; 2004. (In Russ.)

Kryatov IA, Tonkopiy NI, Vodyanova MA, Ushakova OV, Doner’yan LG, Yevseyeva IS, Matveyeva IS, Ushako DI. Harmonization of hygienic norms for top-priority soil contaminants based on international recommendations. Gigiyena i Sanitariya. 2015;94(7):42-8. (In Russ.)

Latypova VZ, Selivanovskaya SYu, Stepanova SYu, Minakova EA. Development of biogeochemical approaches to ecological setting of standards for chemical load on natural media. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Yestestvennye Nauki. 2005;147(1):159-70. (In Russ.)

Levich AP, Bulgakov NG, Maksimov VN. Teoreticheskiye i Metodicheskiye Osnovy Technologii Regionalnogo Controlia Prirodnoy Sredy po Dannym Ecologicheskogo Monitoringa. Moscow: NIA-Priroda, 2004. (In Russ.)

Motuzova GV, Bezuglova OS. Ecologicheskiy Monitoring Pochv. Moscow: Akademicheskiy Proyekt, 2007. (In Russ.)

Tolmacheva NV, Suslikov VL. Ecological-biogeochemical zoning of territories as a necessary stage of setting of standards for optimal levels and proportions of microelements in blood. Zdorov’e i Obrazovanie v 21 Veke. 2007;9(3):299-303. (In Russ.)

Andrews SS,KarlenDL,CambardellaCA. Thesoil management assessment framework: A quantitative evaluation using case studies. Soil Sci Soc Am J. 2004;68:1945-62.

Andrews SS, Karlen DL, Mitchell JP. A comparison of soil quality indexing methods for vegetable production systems in Northern California. Agric Ecosyst Environ. 2002; 90:25-45.

Askari M, Holden N. Quantitative soil quality indexing of temperate arable management systems. Soil Tillage Resh. 2015;150:57-67.

Barcelo J, Poschenrieder C, Prasad MNV. Structural and ultrastructural changes in heavy metal exposed plants. In: Heavy Metal Stress in Plants. Berlin, Heidelberg: Springer; 2004. p. 223-48.

Bastida F, Moreno, JL, Hernandez T, Garc.a C. Microbiological degradation index of soils in a semiaridclimate.SoilBiolBiochem.2006;38(12):3463-73.

Budzinski H, Jones I, Bellock J, Pierard C, Garrigues P. Evaluation of sediment contamination by polycyclic aromatic hydrocarbons in the Gironde estuary. Mar Chem. 1997;58:85-97.

Butler JD, Crossley F. Reactivity of polycyclic aromatic hydrocarbons absorbed on soot particles. Atmos Environ. 1981;(15):91-4.

da Silva CP, da Silveira EL, de Campos SX. Environmental pollution by heavy metals in the Sao Joao River basin, southern Brazil. Environ Earth Sci. 2017;76(16):554-60.

de Vries W, Groenenberg JE, Lofts S, Tipping E, Posch M. Critical loads of heavy metals for soils. In: Heavy Metals in Soils. Springer; 2013. p. 21137.

Fairman R, Mead CD, Williams WP. Environmental Risk Assessment . Approaches, Experiences and Information Sources. In: Monitoring and Assessment Research Centre, King’s College, London. Copenhagen: EEA (European Environment Agency); 1998.

Fishwick S. Soil screening values for use in UK ecological risk assessment. Bristol: Environment Agency; 2004.

Hernandez LE, Cooke DT. Modification of the root plasma membrane lipid composition of cadmium-treated Pisum sativum. J Exp Bot. 1997;48:1375-81.

Hernandez LE, Lozano-Rodriguez E, Garate A, Carpena-RuizR. Influenceof cadmiumon theuptake, tissue accumulation and subcellular distribution of manganese in pea seedlings. Plant Sci. 1998;13:139-51.

Hettelingh JP, de Vries W, Posch M, Reinds GJ, Slootweg J, Hicks WK. Development of the critical loads concept and current and potential applications to different regions of the world. Nitrogen deposition,critical loads andbiodiversity.Springer Netherlands; 2014. p. 281-93.

Karlen DL, Andrews SS, Wienhold BJ, Zobeck TM. Soil quality assessment: past, present and future. Electr J Integrat Biosci. 2008;6(1):3-14.

Karlen DL, Stott DE. A framework for evaluating physical and chemical indicators of soil quality. In: Doran JW eds. Defining Soil Quality for a Sustainable Environment. Madison, WI: SSSA and ASA; 1994. p. 53-72.

Kidd PS, Llugany M, Poschenrieder C, Gunse B, Barcelo J. The role of root exudates in aluminum resistance and silicon-induced amelioration of aluminum toxicity in three varieties of maize (Zea mays L.). J Exp Bot. 2001;52:1339-52.

Kochian LV. Cellular mechanisms of aluminium toxicity and resistance in plants. Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol. 1995;46:237-60.

Lewandowski A, Zumwinkle M, Fish A. Assessing the soil system: a Review of Soil Quality Literature. St. Paul, MN: Minnesota Department of Agriculture, Energy and Sustainable Agriculture; 1999.

Liebig MA, Miller ME, Varvel GE, Doran JW, Hanson JD. AEPAT: a computer program to assess agronomic and environmental performance of management practices in long-term agroecosystem experiments. Agron J. 2004;96:109-15.

Lobmann MT, Vetukuri RR, de Zinger L, Alsanius BW, Grenvlle-Brigs LJ, Walter AJ. The occurrence of pathogen suppressive soils in Sweden in relation to soil biota, soilproperties, and farming practices. Appl Soil Ecol. 2016;107:57-65.

Loska K. Wiechula D, Barska B, Cebula E, Chojnecka A. Assessment of arsenic enrichment of cultivated soils in Southern Poland. Polish J Environ Studies. 2003;12(2):187-92.

Monnet F, Vaillant N, Vernay P, Coudret A, Sallanon H, Hitmi A. Relationship between PSII activity, CO 2 fixation, and Zn Mn and Mg contents of Lolium perenne under zinc stress. J Plant Physiol. 2001;158:1137-44.

Mysliwa-Kurdziel B, Prasad MNV, Strzalka K., eds. Heavy Metal Stress in Plants. Berlin, Heidelberg: Springer; 2004.

Nilsson J, Grennfelt P. eds. Critical Loads for Sulphur and Nitrogen. Report from a Workshop Held at Skokloster, Sweden, 19–24 March 1988. Copenhagen: Nordic Council of Ministers; 1988.

Ouzounidou G. Cu-ions mediated changes in growth, chlorophyll and other ion contents in a Cu-tolerant Koeleria splendens. Biol Plant. 1995;37:71-8.

Pardo LH, Robin-Abbott MJ, Fenn ME et al. Effects and empirical critical loads of nitrogen for ecoregions of the United States. In: Critical Loads and Dynamic Risk Assessments. Springer Netherlands; 2015. p. 129-69.

Prasad MNV. Inhibition of maize leaf chlorophylls, carotenoids and gas-exchange functions by cadmium. Photosynthetica. 1995;31:635-40.

Sanchez-Navarro A, Gil-Vazquez JM, DelgadoIniesta MJ, Marin-Sanleandro P, Blanco-Bernardeau A, Ortiz-Silla R. Establishing an index and identification of limiting parameters for characterizing soil quality in Mediterranean ecosystems. Catena. 2015;131:35-45.

Shelford VE. Animal Communities in Temperate America, as Illustrated in the Chicago Region; A Study in Animal Ecology. Bull Geogr Soc Chicago. 1913;(5). 2nd ed.: 1937.

Shen F, Liao R, Ali A, Mahar A, Guo D, Li R, Sun X, Kumar A, Wang Q, Zhang Z. Spatial distribution and risk assessment of heavy metals in soil near a Pb/Zn smelter in Feng County, China. Ecotoxicol Environ Safety. 2017;139:254-62.

Sicre MA, Marty JC, Saliot A, Aparicio X, Grimalt J, Albaiges J. Aliphatic and aromatic hydrocarbons in different sized aerosols over the Mediterranean Sea: occurrence and origin. Atmos Environ. 1987;21:2247-59.

Stefanov K, Seizova K, Popova I, Petkov V, Kimenov G, Popov S: Effect of lead ions on the phospholipid composition in leaves of Zeamays and Phaseolus vulgaris. J Plant Physiol. 1995;147:243-6.

Strachel R, Wyszkowska J, Bacmaga M. Microbiome of soil contaminated with zinc. J Elementol. 2017;22(3):907-19.

Toth G, Stolbovoy V, Montanarella L. Soil Quality and Sustainability Evaluation – An Integrated Approach to Support Soil-Related Policies of the European Union. Luxembourg: Office for Official Publications of the European Communities; 2007.

Vazquez MD, Poschenrieder C, Barcelo J. Ultrastructural effects and localisation of low cadmium concentrations in bean roots. New Phytol. 1992;120:215-26.

Viehweger K, Geipel G. Uranium accumulation and tolerance in Arabidopsis halleri under native versus hydroponic conditions. Environ Exp Bot. 2010;69:39-46.

Wienhold BJ, Pikul JL, Liebig MA, Mikha MM, Varvel GE, Doran JW, Andrews SS. Cropping system effects on soil quality in the Great Plains: Synthesis fromaregionalproject.RenewableAgric Food Syst. 2006;21:49-59.

Wyszkowska J, Boros-Lajszner E, Borowik A, Kucharski J, Bacmaga M, Tomkiel M. Changes in the microbiological and biochemical properties of soil contaminated with zinc. J Elementol. 2017;22(2):437-51.

Yaqin J, Yinchang F, Jianhui W, Tan J, Zhipeng B, Chiqing D. Using geoaccumulation index to study source profiles of soil dust in China. J Environ Sci. 2008;20:571-78.

Yunker MB, Macdonald RW, Vingarzan R, Mitchell RH, Goyette D,Sylvestre S. PAHs in the Fraser River Basin: a critical appraisal of PAH ratios as indicators ofPAH sourceandcomposition. Org Geochem. 2002;33:489-515.

Zhang GP, Fukami M, Sekimoto H. Genotypic differences in effects of cadmium on growth and nutrient compositions in wheat. J Plant Nutr. 2000;23:1337-50.




DOI: http://dx.doi.org/10.24855/biosfera.v9i3.371

© ФОНД НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ "XXI ВЕК"