6.2.5 Еколого-токсикологічна оцінка агроекосистем

У системі агроекологічного моніторингу важливою базовою складовою є комплексна еколого-токсикологічна оцінка досліджуваних об'єктів. Хімізація землеробства, економічні цілі не завжди відповідають вимогам забезпечення екологічної безпеки. Екологічна безпека на сучасному етапі розвитку землеробства може бути досягнута тільки в результаті застосування оптимальних доз хімічних засобів з обліком необхідних екологічних обмежень.

Визначення набору показників для еколого-токсикологічної оцінки являє собою самостійну методичну задачу, вирішуючи яку доцільно враховувати:

- грунтово-кліматичні характеристики регіонів;

- найбільш ймовірні (на основі багаторічних даних) метеорологічні умови, включаючи особливості переміщення повітряних мас;

- можливість забруднення агроекосистем промисловими викидами прилеглих підприємств; обсяги і склад, токсичність викидів (при обов'язковому врахуванні рози вітрів);

- застосовувані технології обробки ґрунтів і використання засобів хімізації (добрива, засобу захисту рослин, хімічні меліоранти).

Обов'язкова умова – проведення вихідного хімічного аналізу вод, ґрунтів, рослин (у тому числі по біогенних елементах: Cl, F, Se, Br, As, NO₃, NO₂, нітрозоамінам; важким металам: Be, Mn, Zn, Pb, Cd, Cr, Co, Mo, Ni, Hg, V, Sn; залишкам засобів захисту рослин; обов'язково – ДДТ , бенз(а)пирен, діоксини).

Для ряду регіонів обов'язковою вимогою при визначенні набору показників для проведення еколого-токсикологічної оцінки є гама-спектрометрія і радіометрія зразків ґрунтів, вод (у тому числі ґрунтових) і рослин.

Обов'язкова умова проведення еколого-токсикологічної оцінки — вихідний аналіз вод, ґрунтів, рослин з комплексу обраних показників на фоновій території (на досить великій ділянці непорушеного ландшафту).

Основними агрофізичними параметрами ґрунтів, як відомо, є агрегованість, загальна щільність і щільність твердої фази, мінералогічний і гранулометричний склад, водопроникність, фільтраційна і водоутримуюча здатності.

Агрегованість (наявність агрономічно коштовних і водотривких агрегатів) – одна з основних агрофізичних властивостей ґрунтів. Вона визначає їх повітряний і водний режими, що є незамінними факторами життя рослин. Дезагрегування (обезструктурування) призведе до ущільнення і значного погіршення водно-повітряних властивостей (фільтрація, вологоємність і ін.).

Загальна щільність і щільність твердої фази ґрунтів дозволяють оцінити співвідношення твердої фази і порового простору, тобто передумови й умови формування водно-повітряного режиму.

Від мінералогічного і гранулометричного складу залежать наявність і доступність поживних елементів для рослин, а також важливі при механічній обробці ґрунтів властивості — липкість, набухаємість та усадка.

Водопроникність, фільтраційна і водоутримуюча здатності ґрунтів визначають їхній водний режим і необхідність меліорації.

Погіршення агрофізичних властивостей спричиняє порушення екологічних функцій ґрунту, у тому числі зниження сорбційних властивостей. У системі агроекологічного моніторингу агрофізичні параметри постійно контролюють.

Постійно спостерігаючи за станом агрофізичних параметрів, можна запобігти небажаним змінам і погіршенню властивостей ґрунтів, розвитку негативних деградаційних процесів, а в підсумку зберегти високу родючість ґрунтів, їх важливі екологічні функції.

У складній проблемі управління ґрунтовою родючістю одним з найважливіших факторів є контроль за станом органічної речовини. Блок гумусу – ключовий в грунтово-екологічному моніторингу, оскільки гумус ґрунтів, стан його кількісних і якісних характеристик визначають основні властивості і режими ґрунтів, трансформацію і міграцію токсичних речовин, що надходять у процесі інтенсифікації землеробства та в результаті техногенезу.

Своєрідним, унікальним природним індикатором, здатним адекватно відбити вплив продуктів техногенезу (зокрема, токсикантів, а також окремих прийомів і способів землеробства і хімізації на екосистеми), є гумусові з'єднання ґрунтів, в яких біогеохімічні потоки речовини й енергії не тільки “замикаються”, але і своєрідно трансформуються.

Дослідження складу, властивостей і структурних особливостей гумусових кислот, фульвокислот та їх фракцій в основних типах ґрунтів, визначення змін гумусових кислот під впливом мікроорганізмів і різних прийомів інтенсивного землеробства із застосуванням комплексу методів фізико-хімічного аналізу дозволяють рекомендувати для рішення грунтово-генетичних і грунтовохоронних задач, для цілей екологічної експертизи систему структурно-статистичних діагностичних показників трансформаційних змін гумусових речовин під впливом природних і техногенних факторів. Пропонована система складається з п'яти блоків (елементний і функціональний аналіз, спектрофотометрія у видимій області, Ік-спектроскопія, дериватографічний аналіз, піролітична мас-спектрометрія, кожний з яких, у свою чергу, включає від трьох до семи підблоків.

При комплексному застосуванні засобів хімізації виникають специфічні питання сумарної токсичності ґрунту, шкідливості (чи нешкідливості) рослинницької продукції, що неможливо визначити традиційними методами. Залишкові кількості всіх препаратів, що застосовувалися, можуть бути на рівні МДР, однак чи має місце синергічний ефект, однозначно відповісти сьогодні неможливо.

Усе це об'єктивно диктує необхідність проведення в стаціонарних тривалих дослідах чи на полігонах агроекологічного моніторингу всебічних досліджень, що дозволяють одержати обґрунтовані порівняльні характеристики неоднакових за ступенем “насиченості” агрохімікатами систем комплексного застосування засобів хімізації в сівозмінах різних типів.

Важливий показник — динаміка вмісту пестицидів у ґрунті і рослинах. Для вивчення динаміки проби відбирають, як мінімум, у 3...4 терміни: перший — у день обробки (вихідний вміст), а далі через 3...5, 15...30 і 50...60 діб після обробки, а також при збиранні врожаю. Найменші часові інтервали беруть при використанні нестійких препаратів, найбільші — стійких.

Залишкові кількості пестицидів у ґрунті і рослинах визначають офіційними методами, затвердженими уповноваженими на те державними органами. Оцінюють одержувану інформацію порівнянням з нормативами ГДК і МДР в ґрунті і рослинах. Для визначення більшості використовуваних препаратів використовують хроматографічний аналіз (газова, газорідинна, тонкошарова хроматографія).

Паралельно із залишковою кількістю пестицидів у рослинних зразках на основі стандартних методів досліджується зміст азотвміщуючих токсикантів (N0₂^-, NO₃^-, нітрозоаміни), важких металів, фтору, миш'яку, хлору, ряду мікроелементів.

Важливу роль в агроекологічному моніторингу грає визначення сумарної шкідливості (чи нешкідливості) рослинницької продукции.

Сумарну фітотоксичність ґрунту оцінюють, як правило, методом біоіндикації.