Лекции эк мониторинг - файл n1.doc

Лекции эк мониторинг
скачать (301.4 kb.)
Доступные файлы (15):
n1.doc73kb.18.07.2010 18:29скачать
n2.doc117kb.18.07.2010 10:59скачать
n3.doc71kb.18.07.2010 18:20скачать
n4.doc48kb.18.07.2010 17:51скачать
n5.doc67kb.18.07.2010 18:25скачать
n6.doc55kb.24.07.2010 17:49скачать
n7.doc55kb.20.07.2010 17:37скачать
n8.doc47kb.17.07.2010 17:12скачать
n9.doc50kb.16.07.2010 10:11скачать
n10.doc40kb.18.07.2010 17:36скачать
n11.doc76kb.20.07.2010 16:51скачать
n12.doc58kb.20.07.2010 16:54скачать
n13.doc50kb.20.07.2010 16:58скачать
n14.doc114kb.20.07.2010 20:28скачать
n15.doc59kb.20.07.2010 17:33скачать

n1.doc



12 Мониторинг состояния почв

12.1 Обобщенная программа мониторинга загрязнения почв
При оценке степени загрязнения почвы из-за чрезвычайно боль­шой трудоемкости и стоимости проводимых работ не всегда нужна сплошная съемка загрязненных почв. Целесообразнее и экономич­нее прослеживать пути воздушного и водного загрязнения почв, анализируя объединенные образцы, которые следует отбирать на ключевых участках, расположенных в секторахрадиусах вдоль пре­обладающих воздушных потоков.

Под ключевым участком понимается участок (1...10 га и бо­лее), характеризующий типичные, постоянно повторяющиеся в данном районе сочетания почвенных условий и условий рельефа, растительности и других компонентов физико-географической сре­ды. Основную часть ключевых участков 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. Если есть основание полагать, что миграция тяжелых металлов связана с водными потоками, то направление лучей нужно согла­совывать с вектором водной миграции. Общее количество исследу­емых участков — 15... 20.

Изучение процессов загрязнения почв на ключевых участках проводится более детально, чем на остальных территориях. Оно довольно трудоемко и требует много времени. Ключевые участки размещают на обследуемой территории таким образом, чтобы они характеризовали все возможные ландшафтно-геохимические усло­вия, разнообразие генезиса, состава и сочетания почв, типичные биоценозы и, конечно, фоновые и техногенные участки.

При наблюдении за уровнем загрязнения почв тяжелыми ме­таллами большое значение имеет сравнение изменений, происхо­дящих по мере увеличения или уменьшения влияния того или иного фактора, и вызванных этими изменениями закономерных смен степени загрязнения почв различными ингредиентами в простран­стве. Наиболее четко эти закономерности можно выявить на почвенно-геоморфологических профилях, секущих всю территорию вдоль преобладающих направлений ветра, что является ценным методом исследования сопряженных связей между распределени­ем загрязняющих веществ в почвах и средой.

Под почвенно-геоморфологическим профилем следует пони­мать заранее выбранную узкую полосу земной поверхности, на которой установлена связь степени загрязнения почв с одним или нескольким экологическими факторами. Почвенно-геоморфологические профили закладываются по векторам розы ветров. Профи­ли не могут полностью заменить ключевые участки, особенно в тех случаях, когда изменение степени загрязнения почв обуслов­лено характером микрорельефа, связь которого с загрязнением почв наиболее наглядно проявляется на большой территории. Следова­тельно, почвенно-геоморфологические профили и ключевые участ­ки должны дополнять друг друга.

Достоверно установлено, что техногенные выбросы, загрязня­ющие почвенный покров через атмосферу, сосредоточиваются в поверхностных слоях почвы. Тяжелые металлы сорбируются, как правило, в первых 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 глубин 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.

Объединенная проба составляется, как правило, методом так называемого «конверта». Все дальнейшие операции с первичной обработкой почв аналогичны операциям, осуществляемым при контроле за загрязнением почв пестицидами. После отбора проба почвы направляется на анализ в лабораторию. К каждой пробе при­лагается талон, содержащий основные необходимые сведения о самой почве и условиях ее отбора. В сопроводительном талоне ука­зываются порядковый номер образца, число, месяц и год отбора, а также либо фактическое название, либо номер или условное обо­значение пункта, расшифрованное в рабочем журнале.

При наблюдениях за уровнем загрязнения почв тяжелыми ме­таллами в сопроводительном талоне указываются расстояния от источника загрязнения или внешней границы города, а также на­правление от источника загрязнения — азимуты по 16 направле­ниям (север, северо-северо-восток, северо-восток и т.д.), отмеча­ются показатели рельефа местности: крутизна склона, их расположение (северная, восточная, южная и западная); часть склона (верх­няя, средняя или нижняя треть); основные точки и линии релье­фа территории, на которой закладывается площадка; вершины, котловины, водоразделы, поймы. Кроме того, указываются глу­бина залегания грунтовых вод, определяемая по глубине колод­цев (открытых и артезианских), сельскохозяйственная культура (настоящая и предшествующая) или естественная растительность и их состояние (удовлетворительное, хорошее, неудовлетвори­тельное), а также состояние поверхности почвы (наличие или отсутствие микроповышений или микропонижений, борозд, ко­чек) и качество ее обработки. Пробы почв и сопроводительные талоны к ним сохраняются в лаборатории в течение полутора-двух лет.

Критериями при составлении перечня загрязняющих почву ве­ществ, подлежащих контролю, являются их токсичность, распро­страненность и устойчивость.
12.2 Контроль загрязнения почв пестицидами
Пестициды включают в себя следующие вещества: инсектици­ды — для борьбы с нежелательными насекомыми, гербициды — для уничтожения сорняков, фунгициды — для борьбы с грибко­выми болезнями. Кроме того, существуют еще фумиганты и ре­пелленты (вещества, повышающие урожайность сельскохозяйствен­ных культур). Применение пестицидов способствует повышению урожая от 20 до 60 % при затратах 1... 5 % от общих издержек. Буду­чи биологически активными, они часто оказывают отрицательное воздействие на окружающую среду.

В настоящее время существуют конкретные правила и методы отбора проб почв для определения микроколичества пестицидов и гербицидов, разработанные Институтом экспериментальной ме­теорологии (ИЭМ) Росгидромета. В соответствии с этими прави­лами наблюдения и контроль за загрязнением почв пестицидами и гербицидами включают в себя несколько важных моментов, на которые следует обратить внимание.

При подготовке к наблюдениям и контролю за загрязнением почв в полевых условиях, как правило, изучается имеющийся ма­териал о физико-географических условиях объекта исследования, осуществляется детальное ознакомление с информацией о дли­тельности применения пестицидов в хозяйствах изучаемого объек­та, выявляются так называемые выборочные хозяйства с наиболее интенсивным (по объему) применением пестицидов в течение по­следних 5... 7 лет, анализируются материалы об урожайности сельскохозяйственных культур и т.д.

Исследование загрязнения почв пестицидами проводится на постоянных и временных пунктах наблюдения. Постоянные пунк­ты создаются в различных хозяйствах района обследований не ме­нее чем на 5-летний период. Число постоянных пунктов зависит от числа и размеров хозяйств. Кроме выборочных хозяйств, постоян­ные пункты создаются на территориях молокозаводов, мясоком­бинатов, элеваторов, плодоовощных баз, птицеферм, рыбхозов и лесхозов и т.д. Для оценки фонового загрязнения почв пестицида­ми выбираются участки, удаленные от сельскохозяйственного и промышленного производства, находящиеся в «буферной зоне» заповедников. На временных пунктах наблюдение и контроль за загрязнением почв пестицидами осуществляются в течение одного вегетационного периода или года.

Как правило, в каждом хозяйстве обследуются 8... 10 полей под основными культурами. В каждом крае и области ежегодно нужно обследовать несколько хозяйств, равномерно распределенных по территории (не менее 2). Для оценки загрязнения инсектицидами, гербицидами, фунгицидами и другими пестицидами почвы отби­раются 2 раза в год: весной после сева и осенью после уборки урожая. При установлении многолетней динамики остаточных количеств пестицидов в почвах или же миграции их в системе поч­ва—растения наблюдения проводятся не менее 6 раз в год (фоно­вые — перед посевом, 2...4 раза во время вегетации культур и 1... 2 раза в период уборки урожая).

Для оценки площадного загрязнения почв пестицидами обычно составляется исходная проба почвы, в которую входят 25...30 проб (выемок), отобранных в поле по диагонали тростевым почвенным буром, который погружается в почву на глубину пахотного слоя (0... 20 см). Почва, попавшая в пробу из подпахотного слоя, удаляет­ся. Масса почвы, отобранной тростевым буром, составляет 15... 20 г. Отбор проб почвы можно производить лопатой. Если наблюдения за загрязнением почвы пестицидами производятся в садах, то каж­дая проба отбирается на расстоянии 1 м от ствола дерева. Пробы-выемки, из которых составляется исходная проба, должны быть близки между собой по окраске, структуре, механическому со­ставу и т.д.

В целях изучения вертикальной миграции пестицидов, как пра­вило, закладываются почвенные разрезы, размеры (глубина) ко­торых зависят от мощности почв. Почвенные разрезы представля­ют собой глубокие шурфы, пересекающие всю серию почвенных горизонтов и вскрывающие верхнюю часть подпочвы, т.е. неиз­менные или слабо измененные материнские породы.

В выбранном на поверхности земли месте очерчивают форму шурфа — продолговатый четырехугольник со сторонами при­мерно 0,8 х 1,5... 2,0 м. Одна из коротких стенок шурфа к момен­ту описания должна быть обращена к солнцу. Эта стенка будет «лицевой», рабочей, предназначенной для изучения разреза почвы.

Перед взятием проб почвы производится краткое описание места расположения разреза и почвенных горизонтов (влажность, цвет, окраска, механический состав, структура, сложение, новообразо­вания, включения, развитие корневых систем, следы деятельнос­ти животных, мерзлота). Пробы почвы берутся на «лицевой» сто­роне начиная с нижних горизонтов. С каждого генетического гори­зонта почвы берется один образец толщиной 10 см.

Площади поля, загрязнение которого характеризует одна ис­ходная проба почвы, для разных категорий местности и почвен­ных условий неодинаковы.

Отобранные тем или иным способом пробы-выемки ссыпаются на крафт-бумагу, затем тщательно перемешиваются и квартуются 3 — 4 раза. После квартования почва тщательно перемешивается и делится на 6...9 частей, из центров которых берется примерно одинаковое количество почвы и насыпается в полотняный мешо­чек или на крафт-бумагу. Масса полученного исходного образца почв должна составлять 400... 500 г. Образец снабжается этикеткой и регистрируется в полевом журнале, в котором записываются сле­дующие данные: порядковый номер образца, место отбора, рель­еф, вид сельскохозяйственного угодья, площадь поля, дата отбо­ра, кто отбирал.

Исходные пробы почв должны анализироваться в естественно-влажном состоянии. Если по каким-либо причинам произвести анализ в течение одного дня не представляется возможным, то пробы высушиваются до воздушно-сухого состояния в защищен­ных от солнца местах. В лаборатории из воздушно-сухого образца методом квартования берется средняя проба массой 0,2 кг. Из нее удаляются корни, камни, инородные включения, затем она рас­тирается в фарфоровой ступке и просеивается через сито с отвер­стиями диаметром 0,5 мм, после чего из нее берут навески по 10...50 г для химического анализа.
12.3 Контроль загрязнения почв вредными веществами промышленного происхождения
Перед выполнением полевой программы наблюдений за уров­нем загрязнения почв в природных и сельскохозяйственных ланд­шафтах необходимо провести планирование работ, т. е. определить примерное количество точек отбора почв, которые дадут основ­ной физический материал, 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.). Кро­ме того, необходимо собрать сведения об источниках загрязнения почв на территории (расположение, используемое сырье, объем производства, отходы), а также установить связь с учреждениями, которые заинтересованы в предполагаемых обследованиях.

Наблюдения за уровнем загрязнения почв тяжелыми металла­ми в городах и на окружающей территории носят характер экспе­диционных работ и поэтому включают в себя все мероприятия по подготовке к ним. Время проведения экспедиционных работ и от­бора почв не имеет принципиального значения. Однако удобнее всего сбор материалов проводить в сухое время года, в период уборки урожая основных сельскохозяйственных культур, т. е. летом и в начале осени. При развернутых стационарных наблюдениях от­бор проб производится независимо от времени экспедиционных работ. Повторные наблюдения за уровнем загрязнения почв тяже­лыми металлами ранее обследованных территорий осуществляют­ся через 5... 10 лет.

При выборе участков наблюдения на территориях, используе­мых в сельском хозяйстве, исходным рабочим документом служит топографическая основа (карта) определенного масштаба (обыч­но 1:10 000). Контуры (схема) города (рабочего поселка) или про­мышленного комплекса размещаются, как правило, в центре пла­на местности, который переснимается с топографической основы. Из геометрического центра (город, промышленный комплекс, за­вод и т.д.) с помощью циркуля наносятся окружности на рассто­яниях 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2; 3; 4; 5; 8; 10; 20; 30 и 50 км, т.е. обозна­чается зона возможного загрязнения почв, которая определяется скоростью и частотой ветров данного румба (розой ветров), харак­тером выбросов в атмосферу (плотностью вещества, дисперсностью частиц), высотой труб, рельефом территории, растительно­стью и т.д. Значительное количество тонкодисперсных аэрозолей и газов, содержащих тяжелые металлы, остается в атмосфере, пере­носится на большие расстояния и поступает в глобальный круго­ворот на планете.

На подготовленный таким образом план местности наносятся контуры многолетней розы ветров по 8... 16 румбам. Самый боль­шой вектор, соответствующий наибольшей повторяемости вет­ров, откладывается в подветренную сторону. Его длина составля­ет 25...30 см, т.е. 25...30 км. Таким образом, в контур, образован­ный розой ветров, схематически включается территория наиболь­шей загрязненности тяжелыми металлами. Затем в направлении радиусов строятся секторы шириной 200...300 м вблизи источников загрязнения с постепенным расширением до 1... 3 км. В местах пересечения осей секторов с окружностями располагаются ключе­вые участки, а на них — сеть опорных разрезов, пункты и площад­ки взятия проб.

Для более полного понимания взаимосвязи между почвами, при­родными и хозяйственными условиями района проводится пред­варительное рекогносцировочное (разведочное) обследование мест­ности. Во время рекогносцировки проверяются и закрепляются све­дения, взятые из различных источников, формируются личные воззрения и закрепляются в памяти важные особенности объекта предстоящих обследований. Рекогносцировочные обследования про­водятся маршрутным путем и зависят от природной сложности территории, степени ее изученности, площади и масштаба обследований. При детальных обследованиях загрязнения почв вокруг единичного источника бывает достаточно 1 — 2 раза пересечь учас­ток. При обследовании больших площадей (сельскохозяйственных полей, местности вокруг городов и т.д.) требуются значительные усилия и время, чтобы обойти всю местность, пересекая ее по главным географическим элементам.

В результате рекогносцировки выявляются основные ландшафт­ные особенности территории, общие закономерности пространствен­ных изменений почвенного покрова, главные формы почвообразо­вания и др. Одновременно проводится ознакомление с местным фон­довым материалом, собираются сведения о климате и микроклима­те, погодных условиях последних лет, заболеваниях людей, вызы­ваемых повышенным содержанием вредных веществ в экосистеме.

После отбора нескольких проб почвы составляется объединен­ная проба, после чего она направляется в лабораторию вместе с сопроводительным талоном.
12.4 Контроль радиоактивного загрязнения почв
Радиоактивные выпадения из атмосферы, попавшие на поверх­ность почвы, задерживаются в ней. Радионуклиды с большим пе­риодом полураспада накапливаются в поверхностном слое почвы. Это позволяет определять суммарное значение выпадений за про­должительный период времени. Исследование вертикального рас­пределения радионуклидов по профилю почвы позволяет не толь­ко правильно определить содержание радиоактивных веществ в почве, но и оценить мощность дозы, вызванную гамма-излучени­ем того или иного радионуклида, определить скорость миграции радионуклидов в почве, выявить низкие уровни промышленного загрязнения на фоне глобального или «свежие» радиоактивные выпадения на фоне «старого» загрязнения, а также количество радионуклидов в почве.

Для контроля за радиоактивным загрязнением почв применя­ется метод отбора проб почв с последующим их гамма-спектро­метрическим анализом в лабораторных условиях. Кроме того, в полевых условиях может быть также использован метод непосред­ственного гамма-спектрометрического анализа гамма-излучения, испускаемого почвой, с помощью портативного гамма-спектрометра (экспресс-анализа с помощью приборов «Белла» и СРП-88).

Для того чтобы результаты измерения могли быть распростране­ны на всю исследуемую территорию, а не характеризовать только место отбора пробы, места отбора проб должны быть представи­тельными. Представительность отобранной пробы может быть обес­печена в том случае, если поверхность почвы в месте отбора не подвергается смыву во время ливней или паводковыми водами, а также не может быть смещена сильными ветрами в результате эро­зии. В месте отбора проб не должно также быть наносов почвы. Отбор проб следует проводить на открытых горизонтальных участках с ненарушенной структурой, при этом необходимо следить, чтобы на эти участки не могла попасть почва, смываемая с соседнего участка.

В результате миграции радионуклиды проникают вглубь поч­вы. Скорость такого проникновения зависит от состояния повер­хности почвы и ее влажности. Глубина проникновения на легких почвах для глобального цезия-137 может достигать 50 см, а для стронция-90 — 100 см. Однако основное количество радионукли­дов сосредоточено в верхнем 10-сантиметровом слое почвы, по­этому необходимо наиболее тщательно проводить исследование вертикального распределения загрязнения в этом верхнем слое почвы.

В зависимости от величины загрязнения отбор проб проводится или в случае отсутствия заметного вклада мощности дозы гамма-излу­чения от выпавшего загрязнения, или в случае, когда мощность дозы на поверхности почвы обусловлена выпавшим загрязнением.

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 слоев — 1 см и последующих двух слоев — 2 см.

Поскольку загрязняющие радионуклиды могут попасть в почву и на глубину более 10 см, для исследования их вертикального рас­пределения используется пробоотборник, позволяющий проводить отбор почвы на глубине 40...50 см и на пахотных участках. Пло­щадь пробоотборника 100 см2, высота 70 см. Пробоотборник имеет уменьшенный диаметр по сравнению с указанным выше. Это объяс­няется тем, что на пахотных почвах и глубинах более 10 см изме­нение содержания радионуклидов в почве с глубиной значительно меньше, чем в поверхностном слое почвы. В связи с этим можно проводить исследование более толстых слоев, а следовательно, лунки для отбора пробы могут быть меньшего диаметра. Кроме того, уменьшение диаметра пробоотборника позволяет исключить попадание почвы из верхних слоев в нижние.

После забивания пробоотборника в почву его выкапывают, раз­бирают на две половинки, а отобранную пробу делят на куски высотой 5 см. Пробы упаковывают в полиэтиленовые мешки и за­ворачивают в крафт-бумагу, снабжая этикетками с подробным опи­санием места отбора пробы и состояния поверхности почвы.

12.5 Обобщение результатов мониторинга почв
Негативные последствия антропогенного загрязнения почв про­являются на региональном и на глобальном уровнях. Поэтому в настоящее время разработка программ наблюдения за химическим загрязнением почв является наиболее актуальной задачей. Созда­ние таких программ требует прежде всего правильной оценки со­временного состояния почв, т.е. организации системы наблюде­ний и оценки состояния почв, испытывающих воздействие антропогенных загрязняющих веществ.

Содержание и характер проведения наблюдений за уровнем загрязнения почв и их картографирование в сельских и городских условиях имеют свою специфику. Задачами наблюдений являются:

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

- прогноз изменения химического состава почв в ближайшем бу­дущем и оценка возможных последствий их загрязнения;

- обеспечение заинтересованных организаций информацией об уровне загрязнения почв.

С учетом перечисленных выше задач можно выделить следующие виды наблюдений:

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

- комплексные, включающие в себя исследования процессов ми­грации загрязняющих веществ в системах атмосферный воздух — почва, почва — растение, почва — вода и почва — донные отложе­ния;

- изучение вертикальной миграции загрязняющих веществ в поч­вах по профилю;

- за уровнем загрязнения почв в определенных пунктах, наме­ченных в соответствии с запросами тех или иных организаций.

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

В то же время состояние и прогноз загрязнения почвы не может базироваться только на анализах проб. Почва — это элемент ланд­шафта, поэтому ее исследование неотделимо от изучения всех ком­понентов природного и антропогенного комплексов, всех путей накопления загрязняющих веществ в природных, сельских и го­родских условиях. Информация о загрязнении почв поступает в лаборатории в виде сопроводительных талонов, а анализы почв — в виде рабочих таблиц. По этим данным составляют справки и обзо­ры, а также дают так называемую штормовую информацию. В уста­новленные методиками Гидромета сроки данные анализа почвы наносятся на технохимические карты.




12 Мониторинг состояния почв
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации