Примеры расчета периода и степени деградации почв

Задача 1

Оценить степень и период деградации участка сельскохозяйствен­ных угодий, находящегося в пределах городской черты. Тип почвы - серая лесная среднесуглинистая. Время действия основных деградационных процессов - 15 лет.

Показатели состояния обследуемой, а также фоновой (ненару­шенной) почвы представлены в таблицах 10.1.

Таблица 10.1 - Показатели состояния обследуемой почвы

№ обсле-дуемого участка	Плот- ность, г/см3	Содержание тяжелых металлов (валовое), мг/кг
		РЬ	Cd	Zn	Си	Ni	Cr
Фон I	1,20	12,5	0,30	15,5	8,0	12,6	8,1
1	1,25	68,7	1,84	29,5	13,5	16,2	11,5

Сравнивая полученные результаты с фоновыми, можно отметить, что произошло увеличение плотности обследуемой почвы (физическая деградация) и содержания тяжелых металлов (химическая деградация).

1) Определим степень и период физической деградации

Кратность увеличения плотности почвы составляет 1,25/1,2 = 1,04, что соответствует 0 баллу деградации.

Однако при сохранении тенденции увеличения плотности, через некоторое время почва, вероятно, перейдет в разряд деградированных, поэтому рассчитаем период деградации:

T_d=[(Х_max - Xo)x∆T]/(Х_I-Х_o) (1)

_Xmax= 1,20x1,4= 1,68

х_о=1,2О

Х₁ = 1,25

∆Т=15

T_d = [(1,68 - 1,20) х 15] / (1,25 - 1,20) = 147 лет

Таким образом, физическая деградация почвы может быть обо­значена О¹⁴⁷, то есть почва, в настоящий момент имеющая нулевой балл деградации, через 147 лет при сохранении данной тенденции достигнет 4-го балла деградации.

2) Определим степень и период химической деградации

К металлам первой группы токсичности относятся свинец и кад­мий. ОДК по свинцу для данной почвы составляет 65 мг/кг, ОДК по кадмию - 1,0 мг/кг. Тогда кратность превышения фактического содер­жания над ОДК составит:

• по свинцу 68,7/65,0 = 1,06 (1-я степень деградации);

по кадмию 1,84/1,0 = 1,84 (1-я степень деградации).

Аналогично определяем степень деградации для металлов второй

группы токсичности:

0ДК_zn = 110 мг/кг, кратность превышения 29,5/110 = 0,27;

ОДК_Сu = 66 мг/кг, кратность превышения 13,5/66 = 0,20;

ОДК_Ni = 40 мг/кг, кратность превышения 16,2/40 = 0,41;

ПДК_Сг = 90 мг/кг, кратность превышения 11,5/90 = 0,13.

Балл деградации по всем элементам - 0.

Определим период деградации по этим элементам, используя ранее приведенную формулу (1):

Td = [(Хmax - Хо) х ∆T] / (Х₁ - Хо) (1)

а) по свинцу X_mах = 65,0 х 5 = 325

Xо=12,5

X₁ = 68,7

∆T =15

Td = [(325 - 12,5) х 15] / (68,7 - 12,5) = 83,6 года

Таким образом, почва за 83,6 года из недеградированной (12,5 мг/кг свинца в почве) перейдет в разряд очень сильно деградированной (выше 325 мг/кг свинца в почве). Однако в настоящий момент времени почва уже имеет первую степень деградации, на что ушло 15 лет. Сле­довательно, из состояния, характерного для почвы в настоящий момент времени, до момента перехода ее в очень сильно деградированное со­стояние уйдет 68,6 лет.

б) по кадмию X_mах= 1,0x5 = 5,0

Xо = 0,30

∆Т=15

Td = [(5,0 - 0,30) х 15] / (1,84 - 0,30) = 45,8 года

Таким образом, химическая деградация почвы по кадмию слабая, период деградации - 45,8 года. Время, за которое почва из слабодегра­дированной станет очень сильно деградированной, составляет 30,8 года,

в) по цинку, меди, никелю, хрому

Td Zn = [(2200 - 15,5) х 15] / (29,5 - 15,5) = 152 года

Td Cu = [(1320 - 8,0) х 15] / (13,5 - 8,0) = 3578 лет

Td Ni = [(800 - 2,6) х 15] / (16,2 - 12,6) = 3280 лет

Тd Cr= [(1800 - 8,1) х 15] / (11,5 - 8,1) = 7905 лет

Однако, если при расчете периода деградации в качестве критиче­ского уровня деградации можно принять предельно допустимое значе­ние содержания тяжелого металла в почве, что возможно, то результат значительно изменится.

В таком случае период, за который почва превысит данное содер­жание по цинку, составит:

Td z_n = [(100- 29,5) х 15] /(29,5 -15,5) = 86 лет.

Таким образом, через 86 лет почва при сохранении имеющихся тенденций достигнет ПДК по данному элементу.

Вывод: Произведенные расчеты свидетельствуют, что в данный момент времени почва является слабо деградированной по содержанию свинца и кадмия (химическая деградация). При сохранении имеющихся тенденций она перейдет в разряд сильно деградированной через 68,6 лет по свинцу и через 30,8 лет по кадмию.

В данном примере степень деградации обследуемой почвы опре­делялась по отношению к фоновой (ненарушенной почве). Этот метод имеет следующие недостатки:

• по ряду показателей сложно корректно подобрать фоновую почву;

• могут возникнуть затруднения при определении времени дейст­вия деградационных процессов.

Задание 3. Оценить степень и период деградации участка сельскохозяйствен­ных угодий по плотности и содержанию тяжелых металлов (табл. 10.2).

Таблица 10.2 - Показатели состояния обследуемой почвы

№ обсле-дуемого участка	Плот- ность, г/см3	Содержание тяжелых металлов (валовое), мг/кг
		РЬ	Cd	Zn	Си	Ni	Cr
Фон I	1,20	12,5	0,30	15,5	8,0	12,6	8,1
Фон II	1,15	10,3	0,25	14,0	7,2	10,2	7,4
2	1,32	73,2	0,95	33,5	16,2	20,5	14,5
3	1,35	95,3	1,45	42,2	12,2	13,2	7,3
4	1,38	75,6	0,65	17,9	12,6	11,5	8,0
5	1,40	103,2	0,69	22,3	14,7	15,5	10,7
6	1,43	98,4	1,22	37,4	15,5	11,3	10,8
7	1,24	96,2	0,66	21,2	9,6	14,5	9,9
8	1,30	112,3	0,77	26,4	13,6	11,9	7,3
9	1,35	88,2	0,35	18,3	9,8	17,1	9,2
10	1,37	66,9	0,59	34,5	14,7	17,3	12,7
11	1,42	99,6	0,94	37,5	26,7	14,5	12,9
12	1,45	121,3	0,96	35,4	25,3	15,6	12,7
13	1,22	22,3	0,34	17,2	9,7	14,0	12,3
14	1,25	54,7	0,63	17,8	13,8	15,3	11,7

Пример расчета степени и периода деградации участка сельскохозяйствен­ных угодий по содержанию гумуса и питательных элементов между двумя турами обследований.

Тип почвы - серая лесная легкосуглинистая. Показатели питательного режима почв представлены в таблице 10.3. Между двумя турами обследований прошло 10 лет.

Таблица 10.3 - Показатели состояния почвы между двумя турами обследования

№ участка	Тур обследования
	I			II
	Гумус, %	Биогенные элементы (вал), %		Гумус, %	Биогенные элементы (вал), %
		Р2О5	К2О		Р2О5	К2О
1	2,50	0,185	1,55	1,90	0,137	1,21

Сравнивая результаты двух туров обследования, следует отме­тить, что произошло ухудшение питательных свойств почв: снизилось содержание гумуса и биогенных элементов (химическая деградация).

1) Определим степень и период деградации по содержанию гумуса. Кратность снижения содержания гумуса составила:

2,5/1,9 = 1,31 - т.е. 1-я степень деградации.

Td = [(Xо – Xmin) х ∆Т] / (Xо - X₁)

Xmin = 2,5/2 =1,25 х 0 = 2,5 x 1 = 1,9

∆Т=10

Td = [(2,5 - 1,25) х 10] / (2,5 - 1,9) = 20,8 лет

Таким образом, химическая деградация почвы по гумусу может быть обозначена как 1^20,8. При сохранении имеющейся тенденции уже через 10,8 лет почва перейдет в разряд очень сильно деградированной.

2) Определим степень и период деградации по содержанию основных элементов питания.

а) степень деградации

По фосфору кратность снижения содержания составила

0,185/0,137= 1,35 - 1-й балл деградации;

По калию - 1,550/1,210 = 1,28 - 1-й балл деградации.

б) период деградации

Td = [(X₀ - Xmin) х ∆Т] / (X₀ - X₁)

По Р₂О₅: Xmin = 0,185/5 = 0,037

Xо = 0,185 x1 =0,137

∆Т=10

Td = [(0,185 -0,037) х 10] /(0,185 -0,137) = 30,8 лет

По К₂О Xmin= 1,550/5 = 0,310

Xо= 1,550 X₁ = 1,210

∆Т=10

Td = [(1,550 - 0,310) х 10] / (1,550 - 1,210) = 36,5 лет

Таким образом, химическая деградация почвы по фосфору обо­значается как I30.8, по калию - I^36,5.

Резюме: Проведенные расчеты показали, что данная почва является слабо деградированной по всем рассмотренным показателям, однако оценка периодов деградации свидетельствует, что самая высокая ско­рость характерна для процесса снижения содержания гумуса. По дан­ному показателю почва достигнет 4-й степени деградации через 10,8 лет, а по фосфору и калию соответственно через 20,8 и 26,5 лет.

В рассмотренном примере степень деградации определялась по от­ношению к исходному состоянию почвы. Недостатком такого подхода является следующее: не всегда известно, действительно ли состояние, принятое за исходное, характеризует недеградированную почву.

Возможно, в ряде случаев при наличии соответствующих данных целесообразно, наряду с характеристикой почвы, использовать и сведе­ния о динамике показателей исследуемой почвы во времени. Это даст возможность более точно определить время действия деградационных процессов и показатели свойств недеградированной почвы.

Задание 4 Рассчитайте степень и период деградации участка сельскохозяйствен­ных угодий по содержанию гумуса и питательных элементов между двумя турами обследований.

Тип почвы - серая лесная легкосуглинистая. Показатели питательного режима почв представлены в таблице 10.4. Между двумя турами обследований прошло 10 лет.

Таблица 10.4 - Показатели питательного режима почв

№ участка	Тур обследования
	I			II
	Гумус, %	Биогенные элементы (вал), %		Гумус, %	Биогенные элементы (вал), %
		Р2О5	К2О		Р2О5	К2О
1	2,50	0,185	1,55	1,90	0,137	1,21
2	1,57	0,210	1,33	1,63	0,157	1,12
3	2,22	0,173	1,34	2,11	0,186	1,09
4	1,63	0, 087	1,05	1,55	0,061	1,10
5	1,78	0,096	1,08	1,67	0,084	1,00
6	1,89	0,166	1,12	1,95	0,175	1,18
7	1,97	0,163	1,18	1,77	0,152	1,12
8	1,92	0,155	1,15	1,96	0,167	2,03
9	2,32	0,167	1,43	2,29	0,144	1,36
10	2,26	0,152	1,37	2,14	0,137	1,22
11	2,45	0,182	1,41	2,35	0,142	1,19
12	2,12	0,165	1,21	2,10	0,160	1,25
13	2,28	0,169	1,26	2,30	0,178	1,15
14	1,66	0,159	1,17	1,74	0,168	1,12