Почвенное обследование

Комплексное почвенное обследование предполагает использование совокупности приемов исследования свойств почвы, направленной на изучение (наблюдение, контроль) почвы - объекта почвенного мониторинга как единого целого.

В соответствии с главными источниками загрязнения почв выделяются 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, 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.

Компоненты почвы, подлежащие контролю при проведении комплексного почвенного обследования - почвенные горизонты, новообразования почвы, отдельные гранулометрические фракции. Вне зависимости от форм поступления загрязняющих веществ, от типа почв, их геоморфологического положения, верхние горизонты в первую очередь принимают выпадающие в результате глобального рассеяния вещества. Гумусовые горизонты выступают как региональные комплексные геохимические барьеры, удерживающие значительную часть загрязняющих веществ в составе органического вещества.

Скорости изменения свойств почв, подлежащие контролю, под влиянием естественных процессов и глобального рассеяния веществ различны. Поэтому и интервал наблюдений за этими свойствами должен быть различным. Наиболее устойчивые из них имеет смысл определять однократно, другие - с разным периодом наблюдений, условно разделив эти свойства на периодически и регулярно контролируемые.

Подготовительная работа к полевым исследованиям

Основные этапы подготовки к полевым исследованиям следующие:

1. Определение задач и целей исследования

Четкая формулировка задач, объема работ и границ территории, которая будет исследована в полевой и камеральный периоды, определение ожидаемых итогов исследований - позволяют правильно спланировать полевые работы, составить реально химико-аналитическую программу лабораторных исследований и распределить время на обработку материалов и составление отчета. При многолетних исследованиях составляется уточняемый в дальнейшем план работы на весь период работ и детально на каждый год.

2. Подготовка к полевому периоду

Необходимо возможно полнее по опубликованным и фондовым материалам собрать сведения о регионе и той территории, на которой предполагаются работы (геология, геоморфология, климат, растительный покров, почвы, гидрология, использование территории). Одновременно с этим обобщаются материалы по аналогичным промышленным предприятиям и их влиянию на окружающую среду. Собирают сведения об источниках загрязнения на территории исследования (расположение, используемое сырье, объем производства, отходы). Разрабатывают предварительную классификацию почв, проводят районирование территории по природным условиям. Проверяют наличие и качество топографического материала и организуют его получение, используют тематические карты (почвенные, геоботанические, геологические, геохимические). Устанавливают связь с учреждениями, которые вели и ведут работы в плане предполагаемых исследований.

Составляют предварительный план полевых и камеральных работ (маршруты при рекогносцировке, посещение учреждений и хозяйств, план доставки образцов на анализ).

Аналитический план составляется с учетом реальных возможностей лабораторных исследований.

Масштаб топографических карт, которые нужно иметь в поле и в камеральный период, зависит от целей исследований, особенностей региона, конкретного объекта, длительности изучения его. Для выявления зон загрязнения в городах удобным масштабом карт является 1:10000 и детальнее. Для пригородной зоны и окружающей ее территории следует использовать крупномасштабные карты 1:25000 и 1:50000. Для уточнения границ фонового содержания ТМ в почвах и в качестве обзорных удобны среднемасштабные 1:100000-1:300000. Они послужат основой схематических карт содержания элементов в почвах региона с охватом территории площадью 1000 км².

3. Время проведения экспедиционных работ и сбора образцов при изучении загрязнения ТМ не имеет значения, так как в основном при маркировке зоны загрязнения используют измерения валового содержания элементов. При этом подвижность элементов изменяется незначительно. Удобнее, однако, сбор материалов проводить в сухое время года и период уборки урожая основной культуры или кормов, т.е. летом или в начале осени.

Тестовые участки для регулярных наблюдений

Для осуществления работ по почвенному фоновому мониторингу необходимо решить не только вопрос "что изучать", т.е. обоснованно выбрать группу (группы) соединений химических элементов, контроль за содержанием которых строго необходим, но и не менее важно знать "где изучать", как должны выбираться объекты исследования.

Опираясь на характер воздействия на почвы химических веществ, показатели свойств почв можно разделить на три группы:

1) прямые химические показатели загрязненности почв, они характеризуют уровни содержания в почве загрязняющих веществ;

2) показатели изменения свойств почв (прежде всего химических и биологических) под влиянием химического загрязнения;

3) показатели химических, физических, биологических свойств почвы, которые характеризуют способность почв противопостоять изменению их свойств при антропогенном загрязнении (иными словами буферность) и способность почв к самоочищению.

При таком подходе сопряженно изучаются химические, физические и биологические свойства почв. Названные показатели не являются независимыми. Между свойствами почв, которые описываются этими показателями, существует естественная взаимосвязь. Это открывает возможность выбора ограниченного числа необходимых и достаточных показателей из обширного перечня - интегральных показателей состояния почв.

Фоновый почвенный мониторинг имеет специфические особенности, отличающие его от локального мониторинга (ЛМ). При ЛМ почвы, наиболее подверженные загрязнению, выделяются прежде всего в зависимости от удаленности их от источника загрязнения и от направления преобладающих ветров, т.е. от непочвенных факторов.

Участки наблюдений выбирают в зависимости от этих условий. Для оценки глобального загрязнения основными факторами, определяющими выбор тестовых участков, являются физические и химические свойства почв и их геоморфологическое положения. Тестовыми должны служить почвы, в которых значимое увеличение содержания загрязняющих веществ будет установлено раньше, чем на других почвах обследуемой территории, при равном поступлении этих веществ извне.

Тестовые участки на фоновых территориях выбирают в две стадии. На первой местоположение тестовых участков определяют в зависимости от ландшафтных особенностей района. Вычленяют зоны выноса и зоны аккумуляции (элювиальный, аккумулятивный типы элементы ландшафта). Загрязняющие вещества в растворенном виде и в составе малорастворимых соединений (взвесей и пр.) мигрируют в ландшафте и накапливаются в зонах аккумуляции, поэтому наблюдать достоверные изменения их содержания (состояния), а также изменения физико-химических свойств почв, их биологической активности, на ранних стадиях можно лишь в зонах аккумуляции.

Первый этап по выделению тестовых участков совпадает с рекогносцировочным (базовым) обследованием территории, при котором определяется региональный фон загрязняющих веществ, закономерности изменения их содержания в зависимости от типа почвообразующих пород, рельефа, растительности, типа почвообразования. На данной стадии могут быть выявлены местные геохимические аномалии. Такие территории следует исключить из дальнейшей работы по выделению тестовых участков.

На втором этапе исследований детально изучаются почвы выделенных зон для точного определения расположения выделенных участков.

Содержание загрязняющих веществ в почвах - широко варьирующий показатель: чем уже интервал возможных значений признака, т.е. чем ниже варьирование этого показателя, тем быстрее будет достигнуто значимое превышение исходного содержания элемента и его подвижных соединений в почве. Итак, один из критериев выбора тестовых участков в пределах уже выделенных зон - величина варьирования содержания загрязняющих веществ.

Свойства почв тестовых участков должны быть чувствительными, податливыми к изменению, т.е. такими, чтобы последствия, связанные с загрязнением почв, проявились в первую очередь на них. Для почв элювиальных участков (контрольных) свойства должны быть стабильными. Стабильность и чувствительность характеризуются таким интегральным показателем как потенциальная буферная способность почв по отношению к загрязняющим веществам. ПБС характеризует способность почв поддерживать на данном уровне концентрацию данного элемента. Почвы с низкой ПБС наиболее чувствительны к загрязнению соответствующими контролируемыми элементами и именно они должны быть выбраны почвами основных тестовых участков.