Разделы

Авто
Бизнес
Болезни
Дом
Защита
Здоровье
Интернет
Компьютеры
Медицина
Науки
Обучение
Общество
Питание
Политика
Производство
Промышленность
Спорт
Техника
Экономика

Мониторинг состояния почв

Почва является наименее подвижной природной средой, которая, в отличие от воздуха и воды, непосредственно не поступает в организм человека. Поэтому долгое время считалось, что антропогенное загрязнение этой среды не представляет прямой опасности для человека. Эта концепция относительной безопасности загрязнения почв предполагает их безграничную очистительную способность, обеспечиваемую микроорганизмами.

Вместе с тем резко возрастающие антропогенные нагрузки на почву приводят к уменьшению ее способности к самоочищению и накоплению в ней персистентных ксенобиотиков, таких как полициклические ароматические углеводороды, полихлорированные бифенилы, некоторые виды пестицидов. Особое место в ряду почвенных загрязнителей занимают тяжелые металлы.

Загрязнение почвы происходит различными путями: в форме атмосферных выпадений, поверхностного стока, поступления загрязняющих веществ с почвенно-грунтовыми водами, вследствие химизации сельского и лесного хозяйства, за счет коммунальных отходов, отвалов, свалок, строительного мусора, разливов нефти и т. п.

Почва выступает как долговременный, а порой и мощный источник вторичного загрязнения окружающей среды веществами, оказывающимися в конечном итоге либо в питьевой воде, либо в сельскохозяйственных продуктах.

Интенсивное использование земель часто ведет к развитию неблагоприятных процессов (водной и ветровой эрозии, вторичного засоления, заболачивания, загрязнения почв промышленными выбросами и пестицидами), что существенно ухудшает свойства почвенного покрова. В связи с этим возникает необходимость слежения за показателями состояния почв с целью его оценки, прогнозирования и картографирования, а также обоснования мероприятий по повышению почвенного плодородия. Мониторинг должен включать систематические наблюдения за уровнем загрязнения почв, процессами миграции химических веществ, динамикой показателей почвенного плодородия в пространстве и во времени. Однако он не может ограничиваться лишь анализом проб почв. Почва важный компонент ландшафта, поэтому ее исследование неотделимо от изучения других его компонентов, всех путей накопления загрязняющих веществ, как в природных, так и в антропогенных комплексах.

Проведение мониторинга вызвано необходимостью своевременного выявления неблагоприятных свойств почв при различных видах их использования и развитии естественных почвообразовательных процессов. Важнейшие задачи почвенного мониторинга включают: а) изучение факторов и процессов, определяющих антропогенную и естественную трансформацию почвенного покрова во времени и пространстве; б) определение и оценку изменения свойств почв и их естественного плодородия; в) контроль за загрязнением почв пестицидами, тяжелыми металлами и другими ингредиентами; г) выявление тенденций и прогнозирование изменения со­става и свойств почв, а также структуры почвенного покрова.

Для решения этих задач необходима организация стационарных и полустационарных наблюдений на специально выбранных участках в сочетании с использованием дистанционных методов исследования. В качестве объектов наблюдений выбираются типичные ландшафты, расположенные во всех важнейших почвенно-климатических зонах и провинциях и подверженные интенсивному антропогенному воздействию (прежде всего сельскохозяйственному использованию). Параллельно исследуются фоновые территории, представленные ландшафтами, которые испытали наименьшие антропогенные нагрузки.

В стационарных и полустационарных условиях с помощью полевых методов и анализов отобранных образцов ведутся регулярные наблюдения за химическими, физическими и биологическими показателями, характеризующими состояние почвенного покрова. Перечень наблюдаемых химических показателей определяется их токсичностью и распространенностью, а для средств химической защиты – еще и устойчивостью.

Из тяжелых металлов наиболее токсичны ртуть, свинец и кадмий, поэтому наблюдения за их содержанием должны проводиться повсеместно. Широко распространены такие токсиканты, как кобальт, мышьяк, цинк, никель, медь, ванадий, марганец и др. В большинстве случаев они поступают на поверхность почв за счет локальных промышленных выбросов.

Из органических загрязнителей необходимо контролировать вещества, обладающие способностью поступать и накапливаться в сельскохозяйственной продукции, а также способные к миграции с поверхностным и подземным стоком. Среди них следует выделить такие токсичные вещества, как полихлорбифенилы, бенз(а)пирен (сильный канцероген) и другие загрязнители. Кроме того, в программу мониторинга входят наблюдения за теми свойствами почв, которые определяют их плодородие (содержание гумуса, азота, фосфора, кислотность, накопление легкорастворимых солей и др.).

В соответствии с главными источниками загрязнения почв выделяют два основных объекта наблюдений (типа загрязненных территорий).

К первому из них относятся почвы сельскохозяйственных районов. Отбор проб производится два раза в год - весной после таяния снега (до применения пестицидов) и в конце вегетационного периода. Пробы должны отбираться на одних и тех же участках, типичных для данного района по природным условиям и характеру использования. Уровень загрязнения почв определяется по содержанию наиболее устойчивых пестицидов и тяжелых металлов.

Второй объект наблюдений – это почвы вокруг промышленно-энергетических центров. Отбор производится один раз в год весной после таяния снега в точках на почвенно-географических профилях, расположенных по восьми направлениям (азимутам) в радиусе до нескольких десятков километров от источника загрязнения. Пробы почв анализируются на содержание тяжелых металлов, полихлорбифенилов, бенз(а)пирена и других ингредиентов.

Одновременно для определения интенсивности поступления тяжелых металлов в почву ежегодно (в конце зимы) проводится отбор проб снега. Соединенный образец снега с площади 1 га составляется из 20-40 точечных проб. Участки наблюдений чаще всего приурочены к местам с максимальным уровнем загрязнения почвенного покрова.

Наиболее крупные по площади объекты мониторинга (как правило, сельскохозяйственные угодья) должны регулярно обследоваться с помощью дистанционных методов. Последние позволяют выявить структуру почвенного покрова, состояние посевов, а также путем измерения спектральной отражательной способности почв количественно (или полуколичественно) определить содержание гумуса, температуру почв, развитие эрозии и другие характеристики. Данные аэрокосмического зондирования должны контролироваться путем наземного обследования эталонных участков, расположенных в пределах массивов наблюдения.

Оценка экологического состояния почв производится с помощью химических и биологических критериев, а также показателей физической деградации сельскохозяйственных угодий. Для оценки степени загрязнения почв тяжелыми металлами используется суммарный показатель загрязнения ZС. Он определяется по формуле:

где n - число наблюдаемых ингредиентов; Кс - коэффициент концентрации металла, определяемый как отношение содержания металла в почве к его фоновому содержанию.

Разработана оценочная шкала опасности загрязнения почв, увязанная с показателями здоровья населения.

В качестве показателей физической деградации сельскохозяйственных земель рекомендуется использовать площадь угодий, выведенных из землепользования в результате проявления неблагоприятных почвенных процессов (эрозии, вторичного засоления, загрязнения и др.), величины потери гумуса в пахотном слое, показатели увеличения плотности почв и другие критерии. Признаком биологической деградации почв служит снижение жизнедеятельности почвенных микроорганизмов, о котором можно судить по уменьшению уровня активной микробной биомассы.

Одним из важнейших результатов мониторинговых наблюдений является составление крупномасштабных карт состояния почвенного покрова. Они служат ценным материалом для оценки и прогнозирования направлений и степени изменения почв под влиянием хозяйственной деятельности человека. Поэтому помимо уровня и ареалов загрязнения на картах отражаются трансформирующие процессы и свойства почв, определяющих их развитие (механический состав, содержание гумуса, кислотность и др.), а также вид сельскохозяйственных угодий.

Обобщенная программа мониторинга загрязнения почв. При оценке степени загрязнения почв ввиду чрезвычайно большой трудоемкости и стоимости работ не всегда нужна сплошная съемка загрязненных почв. Целесообразнее и экономичнее прослеживать пути их воздушного и водного загрязнения, анализируя объединенные образцы почв, отобранные на так называемых ключевых участках, которые расположены в секторах-радиусах преобладающих воздушных потоков.

В основе контроля уровней загрязнения почвенного покрова лежат три основных параметра:

— размер (площадь) элементарного участка, с которого отбирают смешанный почвенный образец, отражающий уровень загрязнения почвы;

— количество проб, необходимое для составления репрезентативного смешанного почвенного образца;

— ключевой участок — наименьшая геоморфологическая единица ландшафта, в достаточной мере отражающая генезис и свойства почвы.

Ключевой участок, как правило, имеет размер 1—10 га и более. Основную долю ключевых участков при проведении мониторинга загрязнения почв следует располагать в направлении двух экстремальных лучей (румбов) розы ветров. При нечетко выраженной розе ветров участки должны характеризовать территорию равномерно в направлении всех румбов розы ветров.

В пределах ключевого участка выделяют элементарные участки, размеры которых зависят от расстояния от источника загрязнения. Обычно руководствуются правилом: чем дальше от источника, тем больше должна быть площадь элементарного участка. Кроме того, в пределах определенного элементарного участка выбирают рабочую (пробную) площадку, с которой отбирают пробы для составления смешанного почвенного образца. Если размер элементарного участка довольно велик, а почвенный покров сложен, то в пределах участка выделяют несколько пробных рабочих площадок (обычно 2—3). Размер и конфигурацию пробных площадок выбирают индивидуально—в зависимости от контурности почвенного покрова, рельефа местности, характера растительности и т. п. За рациональный размер пробной площадки обычно принимают площадь около 1 га.

Вокруг предприятия площадки намечают следующим образом: в радиусе 1,5—2,5 км (зона наибольшей загрязненности) по 8 направлениям — румбам (хотя и не обязательно строго по азимуту), в радиусе 2,5—5 км (зона значительного влияния) — по 10—12 румбам, в радиусе 5— 10 км (зона обычно фиксируемого влияния объекта) по 16—24 румбам. В таком случае пробные площадки оказываются друг от друга на равномерном расстоянии — 1,5—2 км.

При сильном загрязнении вокруг мощных предприятий в направлении господствующих ветров территорию обследуют на расстоянии до 20—30 км, а в направлении наименьшей повторяемости и силы ветров — на вдвое меньшем расстоянии.

Чтобы глубже понять взаимосвязь между характеристиками почв, природными и хозяйственными условиями, проводят предварительное рекогносцировочное обследование местности. Во время рекогносцировки проверяют почерпнутые из литературы и других источников сведения об объекте исследования, формируют личные воззрения и закрепляют в памяти многие важные особенности объекта.

Рекогносцировочные обследования проводят маршрутным путем, более или менее подробно — в зависимости от природной сложности территории, степени ее изученности, площади и масштаба обследований. При детальном обследовании почв вокруг единичного источника загрязнения достаточно 1—2 раза пересечь участок. При обследовании больших площадей (сельскохозяйственных угодий, местности вокруг городов и т. д.) рекогносцировка требует значительных усилий и времени, чтобы охватить маршрутами местность, пересекая ее по главным орографическим элементам.

В результате рекогносцировочного обследования выявляют основные ландшафтные особенности территории, общие закономерности пространственных изменений почвенного покрова, главные формы почвообразования и др. Параллельно идет ознакомление с местным фондовым материалом, сбор сведений о климате и микроклимате, погодных условиях последних лет, о статистике заболеваний населения, которые могут быть вызваны повышенным содержанием загрязняющих веществ в окружающей среде.

При проведении исследований составляют паспорт обследуемого участка, описание пробной площадки, описание почвы и заполняют сопроводительный талон.

Для контроля загрязнения почв техногенными отходами производства отбор проб проводят один раз в 3 года. На территории детских садов, лечебно-профилактических учреждений и зон отдыха уровень загрязнения почв контролируется не реже двух раз в год — весной и осенью (ГОСТ 17.4.4.02—84 «Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа»).

Контроль загрязнения почв пестицидам. Пестициды (от лат. pestis — зараза и caedo — убиваю) (ядохимикаты) представляют собой химические препараты для борьбы с сорняками (гербициды), вредителями (инсектициды, акарициды, зооциды и др.) и болезнями (фунгициды, бактерициды и др.) культурных растений. В группу пестицидов также включают дефолианты и регуляторы роста растений. Большинство пестицидов представляют собой синтетические органические вещества.

Признавая несомненный эффект химического способа борьбы с вредителями сельского хозяйства, следует учитывать возможное побочное действие ядохимикатов на другие компоненты природных экосистем. При систематическом применении стойких высокотоксичных пестицидов, особенно в завышенных дозах, наблюдается загрязнение ими окружающей среды, что приводит к уничтожению полезных насекомых, птиц, рыб, зверей, а также отравлению людей непосредственно пестицидами или продуктами, в которых они способны накапливаться.

Использование пестицидов регламентируется законодательством во всех странах. В Российской Федерации широко используют более 100 индивидуальных пестицидов, при этом гидрометеослужбы и агрохимические службы контролируют остаточное содержание в почве только около 30 видов пестицидов.

При подготовке к наблюдению за загрязнением почв пестицидами в полевых условиях необходимо изучить имеющийся материал о физико-географических параметрах объекта исследования, длительности применения пестицидов в хозяйствах изучаемого объекта; выявить так называемые выборочные хозяйства — наиболее интенсивно (по объему) применявшие ядохимикаты в течение последних 5—7 лет; проанализировать материалы об урожайности сельскохозяйственных культур и т. д.

Исследование загрязнения почв пестицидами проводят на постоянных и временных пунктах наблюдений. Постоянные пункты создают в различных хозяйствах района обследования не менее чем на 5-летний период. Численность постоянных пунктов зависит от количества и размеров хозяйств. В их задачи входит контроль уровня загрязнения почв на территории выборочных хозяйств, а также молокозаводов, мясокомбинатов, элеваторов, плодоовощных баз, птицеферм, рыбхозов, лесхозов и т. д.

На временных пунктах наблюдения контроль за загрязнением почв ядохимикатами осуществляют в течение одного вегетационного периода или года.

В целях оценки фонового загрязнения почв пестицидами выбирают участки, удаленные от сельскохозяйственных угодий и промышленных предприятий, находящиеся в «буферной зоне» заповедников.

Для оценки загрязнения почв инсектицидами, гербицидами, фунгицидами, дефолиантами пробы почвы отбирают 2 раза в год: весной после сева и осенью после уборки урожая. При установлении многолетней динамики остаточного содержания пестицидов в почве или их миграции в системе «почва—растения» наблюдения проводят не менее 6 раз в год: фоновые — перед посевом, 2—4 раза во время вегетации культур и 1—2 раза в период уборки урожая.

Как правило, в каждом хозяйстве обследуют 8—10 полей под основными культурами. В каждом крае и области ежегодно необходимо обследовать несколько (не менее, двух) хозяйств, равномерно распределенных по территории.

Для оценки площадного загрязнения почв обычно составляют смешанную пробу, в которую входят 25—30 проб (выемок), отобранных в поле по диагонали. Пробы-выемки должны быть близки между собой по окраске, структуре, механическому составу и т. д. Необходимо отметить, что для разных категорий местности и почвенных условий площади поля, загрязнение которого характеризует одна смешанная проба почвы, неодинаковы.

Пробы отбирают либо тростевым почвенным буром, который погружают в почву на глубину пахотного слоя (0—20 см), либо лопатой. Почву, попавшую в пробу из подпахотного слоя, удаляют.

Если наблюдения за загрязнением почв пестицидами проводят в садах, то пробы отбирают на расстоянии 1 м от ствола дерева.

В целях изучения вертикальной миграции пестицидов, как правило, закладывают почвенные разрезы, размеры (глубина) которых зависят от мощности почвенного слоя. Под почвенными разрезами следует понимать глубокие шурфы, пересекающие всю серию почвенных горизонтов и открывающие верхнюю часть подпочвы, т. е. неизмененные или слабоизмененные материнские породы.

В выбранном месте на поверхности земли очерчивают форму шурфа — четырехугольник со сторонами, приблизительно равными 0,8 х 1,5—2,0 (м). Одна из коротких сторон шурфа к моменту описания должна быть обращена к солнцу. Эта стенка будет «лицевой» (рабочей), она предназначена для изучения разреза почвы.

Перед взятием проб проводят краткое описание места расположения разреза и почвенных горизонтов (их влажности, окраски, механического состава, структуры, сложения, новообразований, включений, развития корневых систем, следов деятельности животных, наличия мерзлоты). Пробы отбирают на «лицевой» стороне, начиная с нижних горизонтов. С каждого генетического горизонта почвы отбирают один образец толщиной 10 см.

Отобранные любым способом простые пробы ссыпают на крафт-бумагу, затем тщательно перемешивают и квартуют 3—4 раза. После квартования почву вновь тщательно перемешивают и делят на 6—9 частей, из центров которых отбирают примерно одинаковое количество почвы в полотняный мешочек или крафт-бумагу. Масса полученной смешанной пробы должна составлять 400—500 г. Этот образец снабжают этикеткой и регистрируют в полевом журнале, в который записывают следующие данные: порядковый номер образца, место отбора, рельеф, вид сельскохозяйственного угодья, площадь поля, дату отбора, кто отбирал.

Смешанные пробы почв анализируют в естественно-влажном состоянии. Если по каким-либо причинам провести анализ в течение одного дня не представляется возможным, то пробы высушивают до воздушно-сухого состояния в защищенных от солнца местах. Из воздушно-сухого образца методом квартования в лаборатории отбирают среднюю пробу массой 200 г. Из нее удаляют корни, камни, инородные включения, затем растирают в фарфоровой ступке и просеивают через сито с отверстиями диаметром 0,5 мм. После чего из этой пробы берут навески массой 10—50 г для химического анализа.

Контроль загрязнения почв отходами промышленного характера. Промышленное загрязнение почв осуществляется в основном через атмосферу путем осаждения паров, аэрозолей, пыли или растворенных примесей с дождем и снегом. Основная доля загрязняющих веществ попадает в воздух из дымовых труб заводов и вентиляционных каналов, большая часть их осаждается вблизи (1—2 км) предприятий. Некоторая доля выбросов передвигается далее и выпадает в пределах от 3—4 до 8 км. Значительно меньше газопылевых выбросов поглощается почвой в зоне 3—50 км.

Протяженность зоны интенсивного загрязнения и направление движения потока загрязняющих веществ зависит от скорости и частоты ветров данного румба (розы ветров), высоты труб, дисперсности частиц и плотности вещества, рельефа территории, растительного покрова.

В случае промышленного загрязнения почв тяжелыми металламиих основное накопление локализуется в районе действия источника выбросов на расстоянии от 1—10 до нескольких десятков километров. С выбросами промышленных предприятий в окружающую среду поступает в значительных количествах широкий набор элементов, причем загрязняющие вещества не всегда связаны с основной продукцией предприятий, а могут входить в состав примесей. Так, вблизи свинцово-плавильного завода приоритетными загрязнителями, кроме РЬ и Zn, могут быть Cd, Cu, Hg, As, Se, а около предприятий, выплавляющих алюминий, — F, As, Be. Значительная часть выбросов предприятий поступает в глобальный круговорот — о 50—60% Pb, Zn, Cu и до 90% Hg.

Почва служит мощным геохимическим барьером для потока загрязняющих веществ, но лишь до определенного предела. Расчеты показывают, что черноземы способны только в пахотном слое мощностью 0—20 см прочно фиксировать до 40—60 т/га свинца, подзолистые почвы —6 т/га, а почвенные горизонты в целом — до 100 т/га,

но при этом в почве возникает острая токсикологическая ситуация.

Почва как компонент биогеоценоза во многом определяет устойчивость ландшафта к закислению. Одним из главных негативных последствий загрязнения почв кислыми осадкамиявляется повышение мобильности алюминия, который обладает свойствами прямого и косвенного фитотоксиканта. Под влиянием кислотных осадков повышают мобильность и другие элементы, обладающие фитотоксическими свойствами, — Mn, Zn, Cd, Co, Ni.

Компоненты кислых осадков, а также мобилизованные в почве элементы, если они не поглощаются биотой и не связываются в нижележащих горизонтах почвы или слоях подстилающих пород, могут попасть с внутрипочвенным стоком в систему почвенно-грунтовых и поверхностных вод. Подобный сток может привести к закислению слабоминерализованных речных и озерных вод.

Выпадение кислых осадков возможно за сотни километров от источника загрязнения. Основной причиной их образования является выброс в атмосферу диоксида серы SO2, время жизни которого составляет около 6 дней. За этот период примесь успевает мигрировать от места выброса, и в результате происходит загрязнение значительно удаленных от предприятия территорий (трансграничный перенос).

При добыче, транспортировке, переработке и использовании ежегодно теряется около 50 млн т нефти и нефтепродуктов.В результате значительные территории становятся непригодными для сельскохозяйственного использования.

В районах нефтеразработок и нефтедобычи происходит интенсивная трансформация морфологических и физико-химических свойств почвы, глубина изменения которых зависит от продолжительности загрязнения, величины и состава загрязняющих веществ нефти, ландшафтно-геохимических особенностей территории. При этом возрастает рН почвы, повышается общее количество углерода в 2—10 раз, углеводородов — в 10—100 раз, возникает специфическое техногенное осолонцевание исходных почв за счет внедрения ионов натрия в почвенно-поглощающий комплекс (ППК).

Обычно содержание нефти в верхнем 20-сантиметровом слое на два порядка выше, чем фоновое содержание, лежащее в пределах 50 ррm. Промачивание почвы нефтью достигает 100—200 см. Для разливов нефти и нефтепродуктов характерно локальное загрязнение на состоянии до 1—2 км от источника.

Автотранспорт, авиация, железнодорожный транспорт, коксохимические и нефтеперегонные заводы, нефтепромыслы способствуют загрязнению почвы канцерогенными веществами,среди которых особенно опасны полиароматические углеводороды (ПАУ), например 4-бенз-а-пирен, конечным резервуаром аккумуляции, которого является почвенный покров (гумусовый горизонт почв 0—50 см). При этом наблюдается тенденция увеличения содержания загрязнителя во всех природных средах. С почвенной пылью, грунтовыми водами, в результате водной эрозии, с продуктами питания ПАУ поступают в общие биохимические циклы на суше, распространяясь повсеместно. Почва может фиксировать ПАУ и охранять их, освобождая при сменах влажности, аэрации или реакции среды. Необходимо отметить, что выбросы, например, автотранспорта, обнаруживают на расстоянии 30—500 м от автомагистрали.

Перед осуществлением полевой программы наблюдений за уровнем загрязнения почв в природных и сельскохозяйственных ландшафтах необходимо провести лакирование работ, т. е. определить примерное количество точек отбора проб, составить схему их территориального размещения, наметить полевые маршруты или последовательность обработки площадей, установить календарные сроки исполнения задания. Помимо этого следует проверить наличие и качество топографического материала, а также тематических карт (почвенных, геоботанических, геологических, геохимических и др.); собрать сведения об источниках загрязнения почв на обследуемой территории (расположение, используемое сырье, объем производства, отходы), а также установить связь с учреждениями, которые заинтересованы в предполагаемом обследовании.

При выборе участков наблюдения исходным рабочим документом служит топографическая основа определенного масштаба (1:10 000). Контуры (схему) города, населенного пункта или промышленного комплекса размещают, как правило, в центре плана местности, который переснимается с топографической основы. Из геометрического центра (город, промышленный комплекс, завод и т. д.) с помощью циркуля наносят окружности радиусом 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2; 3; 4; 5; 8; 10; 20; 30; 50 см (км — в масштабе карты), т. е. обозначают зону возможного загрязнения почв.

На подготовленный таким образом план местности наносят контуры многолетней розы ветров по 8—16 румбам. Самый большой вектор, соответствующий наибольшей повторяемости ветра, откладывается в подветренную сторону, его длина должна составлять 25—30 см (25—30 км в масштабе карты). Пропорционально величине этого вектора на карте откладывают остальные векторы. Таким образом, в контур, образованный розой ветров, схематически включается территория наибольшего загрязнения почв компонентами промышленных выбросов предприятия. В местах пересечения осей векторов с окружностями располагаются ключевые участки, на которых закладывают сеть опорных разрезов, пункты и. площадки взятия проб.

После отбора нескольких простых проб почвы составляют объединенную пробу (как описано выше), которую отправляют на анализ в лабораторию вместе с сопроводительным талоном.

Наблюдения за промышленным загрязнением почв носят характер экспедиционных работ и поэтому включают все мероприятия по подготовке к ним. Время проведения экспедиционных работ и отбора проб не имеет значения. Однако удобнее проводить сбор материалов в сухое время года, в период уборки урожая основных сельскохозяйственных культур, т. е. летом и в начале осени, при развернутых стационарных наблюдениях отбор проб осуществляют независимо от времени экспедиционных работ.

Контроль радиоактивного загрязнения почв. Почва как продукт выветривания литосферы и ее взаимодействия с атмосферой имеет определенную фоновую радиоактивность. Искусственно повышенная радиоактивность почв может быть связана с различными видами использования радиоизотопов, включая их добычу и переработку, в том числе производство и использование ядерного оружия.

Загрязнение почв радиоактивными элементами происходит в основном в результате их выпадений из атмосферы. Наибольшая доля в радиоактивных выпадениях приходится на стронций-90, йод-131, цезий-137, которые обнаруживаются в тканях человека. Вред, связанный с накоплением в организме радиоактивных элементов, может быть индивидуальным (например, развитие рака) или генетическим, когда возрастает частота мутаций и появляется потомство с врожденными патологиями. Опасность возрастает еще и потому, что радиоактивные элементы, подобно пестицидам, концентрируются в трофических цепях.

Радионуклиды с большим периодом полураспада накапливаются в поверхностном слое почвы. Это позволяет определить суммарное значение радиоактивных выпадений из атмосферы за продолжительный период времени.

В результате миграции радионуклиды способны проникать в глубь почвы. Скорость такого проникновения зависит от состояния поверхности почвы и ее влажности, глубина проникновения в легких почвах для цезия-137 может достигать 50 см.

Однако основное количество радионуклидов сосредоточено в верхнем 10-сантиметровом слое почвы. Исследование вертикального распределения радионуклидов по профилю почвы позволяет:

— оценить мощность дозы гамма-излучения того или иного радионуклида и скорость миграции радионуклидов в почве;

— выявить промышленное загрязнение на фоне глобального или «свежие» радиоактивные выпадения на фоне «старых»;

— определить количество радионуклидов в почве.

Одним из методов контроля радиоактивного загрязнения почв является метод отбора проб почв с последующим их гамма-спектрометрическим анализом в лабораторных условиях. На обследуемом участке желательно также выполнить предварительную (полевую) гамма-радиометрическую съемку с использованием, например, дозиметра СРП-88. Измерения рекомендуется проводить на высоте 1 м от поверхности и не ближе 2—5 м от стен строений.

Для того чтобы результаты анализа почв могли быть распространены на всю исследуемую территорию, а не характеризовали бы только место отбора пробы, последняя должна быть представительной. Представительность отобранной пробы может быть обеспечена в том случае, если поверхность почвы в месте пробоотбора не подвергается смыву во время ливней или паводковыми водами, а также не подвержена смещению сильными ветрами в результате эрозии. В месте отбора проб также не должно быть наносов почвы. Отбор проб следует проводить на открытых горизонтальных участках с ненарушенной структурой.

В зависимости от уровня загрязнения выделяют два случая отбора проб почвы:

— при невысокой дозе гамма-излучения;

— если мощность дозы на поверхности почвы обусловлена выпавшими загрязнителями.

В первом случае используют специальные пробоотборники цилиндрической формы диаметром 26 см. Для исследования вертикального распределения загрязнения отобранный монолит почвы делят на слои. Толщина первых четырех слоев должна составлять 0,5 см, следующих четырех — 1 см и последних двух слоев —2 см.

Поскольку радионуклиды могут проникать в почву и на глубину более 10 см, для исследования их вертикального распределения используют другой пробоотборник, позволяющий отбирать пробы на глубине 40—50 см и на пахотных участках. Площадь такого пробоотборника составляет 100 см2, а высота — 70 см. Уменьшенный диаметр этого пробоотборника объясняется тем, что для пахотных почв и глубин более 10 см изменение содержания радионуклидов в почве с глубиной значительно меньше, чем для поверхностного слоя почвы; это позволяет проводить исследование более толстых слоев, или, следовательно, отбираемые пробы могут быть меньшего объема.

Кроме того, уменьшение диаметра пробоотборника позволяет с меньшими усилиями исключить попадание почвы из верхних слоев в нижние. Забив пробоотборник в почву, его выкапывают, разбирают на две половинки, а отобранную пробу делят на слои высотой 5 см. Пробы упаковывают в полиэтиленовые мешки и заворачивают в бумагу, снабжая этикетками с подробным описанием места отбора пробы и состояния поверхности почвы.

Для отбора образцов почв при изучении миграции радионуклидов в наземных экосистемах можно также закладывать разрезы размером 70 х 150 см и глубиной 1—2 м в зависимости от типа почв и отбирать пробы по горизонтали непрерывно по всему разрезу. Толщина отбираемых для радиометрических анализов слоев не должна превышать 2—5 см.

Одновременно с радиоактивными образцами почвы отбирают и пробы растительности.

Обобщение результатов наблюдений за загрязнением почв. Содержание и характер наблюдений за уровнем загрязнения почв и их картографирование в сельских и городских условиях имеют свою специфику. В задачи наблюдений входят:

— регистрация современного уровня химического загрязнения почв, выявление географических закономерностей и динамики временных изменений загрязнения почв в зависимости от расположения и технологических параметров источника загрязнения;

— прогноз тенденций изменения химического состава почв в ближайшем будущем и оценка последствий загрязнения почв;

— обеспечение заинтересованных организаций информацией об уровне загрязнения почв.

Исходя из перечисленных задач, можно выделить следующие виды наблюдений:

— режимные наблюдения, т. е. систематические наблюдения за уровнем содержания химических веществ в почвах в течение определенного промежутка времени;

— комплексные наблюдения, в том числе за процессами миграции веществ в системах «атмосферный воздух—почва», «почва— растение», «почва— вода» и «почва—донные отложения»;

— наблюдения за вертикальной миграцией загрязняющих веществ в почвах по профилю;

— наблюдения в определенных пунктах, намеченных в соответствии с запросами тех или иных организаций.

Таким образом, при наблюдениях за уровнем загрязнения почв необходимо получить представление не только о степени химического загрязнения в настоящее время, но и о возможном развитии происходящих процессов, в частности в период, когда будут внедряться мероприятия, направленные на уменьшение загрязнения почв существенно изменяющие водный, тепловой, солевой, биологический и другие режимы почвы.

В то же время оценка состояния и прогноз загрязнения почв не могут базироваться только на анализах проб почв. Почва — элемент ландшафта, поэтому ее исследование неотделимо от изучения всех компонентов природного и антропогенного комплекса, всех путей накопления загрязняющих веществ в природных, сельских и городских условиях.

Информация о загрязнении почв поступает в лаборатории в виде сопроводительных талонов, а результаты анализа почв — в виде рабочих таблиц. По этим данным составляют справки и обзоры, а также дают так называемую штормовую информацию. В установленные методиками Росгидромета сроки на почвы составляют технохимические карты.

Дата публикации:2014-01-23

Просмотров:3952

Вернуться в оглавление:

Комментария пока нет...


Имя* (по-русски):
Почта* (e-mail):Не публикуется
Ответить (до 1000 символов):







 

2012-2018 lekcion.ru. За поставленную ссылку спасибо.