3.3.4.3 Наблюдения за состоянием почв

Целенаправленная хозяйственная деятельность, а также природные стихийные бедствия являются основными причинами ухудшения качества земель, деградации грунтов, уменьшая их продуктивности. Наиболее масштабный вред земельным ресурсам наносят процессы почвенной эрозии, опустынивания, засоления, а также химического, бактериологического, эпидемиологического, энтомологического загрязнения.

Эрозионные процессы разделяют на водные, ветровые и агротехнические. Водная эрозия проявляется, главным образом, в результате смыва почвы по площади на склонах, крутизной свыше 4°, который обусловливает резкую степень смытости грунтов, а также из-за линейного размыва, при котором формируется овражно-балковый рельеф. Ветровая эрозия (дефляция) заключается в выдувании пылевых частиц грунта.

В поле зрения экологического контроля прежде всего находится химическое загрязнение почв, поскольку его антропогенное происхождение постоянно возрастает.

Основными источниками химического загрязнения почв являются:

• выбросы в атмосферу загрязняющих веществ (макро- и микроэлементов, газов, сложных органических соединений и др.) предприятиями промышленности, энергетики, транспорта.

• химические способы защиты растений (пестициды) и удобрения, которые используются в сельском хозяйстве.

В отдельных случаях химическое загрязнение почв связано с водными потоками.

Распределение вредных химических продуктов техногенеза по поверхности грунта обусловлено метеорологическими, топографическими, геохимическими и гидрологическими факторами, характером источников загрязнения, способностью почв адсорбировать загрязняющие вещества из воздуха.

Многие из перечисленных видов изменения почвы характерны для процессов добычи полезных ископаемых.

Общие требования к контролю и охране почв от загрязнения, а также требования к методам определения загрязняющих веществ регламентированы ГОСТ 17.3.3.04-85 и ГОСТ 17.4.3.03-85.

Свойства, характеризующие качество почв разделены на четыре группы: санитарно-химические, санитарно-бактериологические, санитарно-эпидемиологические, санитарно-энтомологические. Для отдельных назначений землепользователей состав показателей неодинаков и регламентирован ГОСТ 17.4.2.01-81, где указано определение признака: строго обязательно, при наличии источника загрязнения и необязательное. Так, на территории санитарно-защитных зон предприятий содержание макро- и микрохимических удобрений не лимитируются.

С целью определения и контроля загрязненности и деградации почв, а также разработки мероприятий по их охране почвенный покров, в соответствии с ГОСТ 17.4.3.03-8, проводится их паспортизация. Особое внимание при паспортизации уделяется исследованию химического загрязнения почв. Паспортизация предполагает:

• проведение наблюдений за уровнем загрязнения почв;

• картографирование загрязнений.

Содержание и характер проведения наблюдений за уровнем загрязнения и их картографирование в различных условиях (городских и сельских) имеют специфические особенности.

В зависимости от задач, которые необходимо выполнять, выделяют следующие виды наблюдений:

1. режимные (систематические) – за уровнем содержания химических веществ в почве в течение определенного промежутка времени.

2. комплексные наблюдения процессов миграции загрязняющих веществ в системах: атмосфера-почва; почва-растения; почва-вода; почва-донные отложения.

3. изучение вертикальной миграции загрязняющих веществ в почве по профилю.

Результаты, получаемые на основании проводимых наблюдений позволяют не только определять уровень химического загрязнения почв, но и оценивать тенденции развития процессов

В связи с неравномерностью загрязнения окружающей природной среды химическое загрязнение почв методически контролируют на так называемых ключевых стационарных площадках. Ключевая площадка – площадка (1-10га), которая характеризует типовое объединение почвенных условий и условий рельефа, растительности и других компонентов физико-географической среды. На этих площадках разиещают сеть опорных разрезов, пункты и места отбора проб.

Кроме понятия «ключевой площадки» еще одно понятие используется для наблюдения за уровнем загрязнения почв – «почвенно-геоморфологический профиль» (ПГП).

«ПГП» – это узкая линиеподобная полоска земной поверхности, секущая территорию вдоль преобладающего направления ветра.

Почвенно-геоморфологические профили и ключевые площадки дополнят друг друга. Для получения объективных результатов наблюдений методически важное значение имеет их правильное расположение. Для этого применяют различные методы.

В соответствии с первым методом, площадки располагают с учетом розы ветров, ориентируясь на два-три направления. Во втором случае площадки располагают на пересечении линий двухкилометровой сетки на почвенной карте. В третьем случае на почвенную карту наносят основное направление ветра и проводят радиусы соответствующих румбов.

Как правило, почвенные пробы отбирают на расстоянии 5-10 км от источника загрязнения по оси переноса воздушных масс, по преобладающим направлениям рассеивания выбросов, т. е. по почвенно-геоморфологическим профилям.

Если есть основание полагать, что миграция тяжелых металлов связана с водными потоками, то направление лучей нужно согласовывать с вектором водной миграции. Общее количество исследуемых площадок-участков – 15…20.

Особенно пристальное внимание при наблюдениях за уровнем химического загрязнения почв уделяется тяжелым металлам (ТМ) по сравнению с кларком, их распространению в пространстве и вызванным этими изменениями следствиям. Наиболее четко эти закономерности можно выявить на почвенно-геоморфологических профилях, секущих всю территорию вдоль преобладающих направлений ветра.

При исследовании загрязнения почв тяжелыми металлами составляют специальные почвотехнохимические карты, где указывают типы, подтипы, виды, разновидности грунтов и степень загрязнения грунтов этими веществами.

Оценивание и картографирование степени загрязнения грунта разными ингредиентами осуществляют по шкале степени загрязнения грунтов (в относительных единицах: отношение фактической концентрации загрязняющего вещества к ПДК в грунте):

• незагрязненные грунты – меньше 1 (для выращивания экологически чистых продуктов);

• слабозагрязненные грунты – 1-3 (земли для общего использования без ограничений структуры посевных культур);

• среднезагрязненные – 3-5 (земли для выращивания кормовых культур);

• сильнозагрязненные грунты – больше 5 (земли с ограниченным сельским назначением).

Кроме этой классификации используют также карты с выделением таких экологических классов грунтов: незагрязненных, экологически чистых; слабозагрязненных (аккумулированные тяжелые металлы IIIкласса токсичности: барий, ванадий, вольфрам, марганец и стронций); среднезагрязненных (преобладают металлы II класса токсичности: бор, кобальт, молибден, медь, сурьма, хром); сильнозагрязненных (распространены металлы I класса токсичности: мышьяк, кадмий, никель, ртуть, селен, свинец, цинк, фтор, бериллий, талий); сильно загрязненных нитратами; радиоактивно загрязненных.

При отборе проб для исследования содержания тяжелых металлов необходимо учитывать следующее. Достоверно установлено, что техногенные выбросы, загрязняющие почвенный покров через атмосферу, сосредотачиваются в поверхностных слоях почвы. Тяжелые металлы сорбируются, как правило, в первые 2-5 см от поверхности. Загрязнение нижних горизонтов происходит в результате обработки почвы (вспашки, культивации, боронования), а также вследствие диффузионного и конвективного переноса через трещины, ходы почвенных животных и растений. Поэтому наиболее четкая картина загрязненности почвенного покрова тяжелыми металлами может быть получена при отборе проб почв с глубины: 0…10 и 0…20 см на пашне и 0…2,5; 2,5…5,0; 5…10; 10…20 и 20…40 см на целине или старой залежи.

Отобранная проба составляется, как правило, методом так называемого «конверта». После отбора почвы отправляется на анализ в лабораторию. К каждой пробе прилагается талон, содержащий основные необходимые сведения о самой почве и условях ее отбора.

Такова сущность методики исследования уровня загрязнения почв, основанная на отборе и анализе проб.

В то же время состояние и прогноз загрязнения почвы не может базироваться только на анализах проб, так как почва – элемент ландшафта, а потому ее исследование неотделимо от изучения всех компонентов природного и антропогенного комплексов, всех путей накопления загрязняющих веществ в природных, сельских и городских условиях. Так, например, помимо показателей обменных процессов при контроле состояния почвы, подверженной воздействию горного производства, важное значение имеют показатели механических нарушений поверхности и нарушений территориальной структуры покрова в районе ведения работ. Прежде всего, речь идет о смене режима почвенного водообмена из-за деформации толщи горного массива в результате просадок. Имеет место, с одной стороны, образование депрессионных воронок, которые сопровождается засолением почв или другой формой их деградации, а с другой стороны (в случае независимости подземных вод, расположенных вблизи земной поверхности) приводит к подъему уровня подпочвенных вод и заводнению территорий. Данные процессы контролируются наблюдением за деформациями земной поверхности, ростом депрессии, насыщением влагой подстилающих пород и уровнем верховодки относительно поверхности. Размещение пунктов контроля производится в центре и по периферии мульды проседания. Количество замерных точек определяется сложностью контура мульды.

На территориях предприятий по добыче и переработке полезных ископаемых находятся отвалы горных пород. Их поверхность также подлежит контролю. В частности, контролируются такие процессы, отрицательно влияющие на сопредельные экосистемы, как ветровая эрозия (дефляция), поверхностный смыв, оползневые проявления и др. Измерения перечисленных показателей выполняются с помощью специально установленных реперов, которые в случае возникновения негативных явлений обнажаются или засыпаются (при эрозии), перемещаются или наклоняются при движении откосов.

Отвальные горные породы могут рассматриваться в качестве потенциально плодородных грунтов. Определение классификационных признаков их пригодности к использованию в качестве питательной среды для биоценозов осуществляют в соответствии с ГОСТ 17.5.1.03-86, а также 26950-86.

На основании диагностических показателей ГОСТ 17.5.1.03-86 (рН водной вытяжки; суммы токсичных солей в одной вытяжке, % и др.) горные породы делятся на пригодные, малопригодные, непригодные для использования. В ГОСТ 26950-86 указывается порядок отбора образцов, приводится перечень необходимой аппаратуры и реактивов; описывается последовательность выполнения операций химических анализов; приводятся правила обработки природных результатов.