Язиков Е.Г., Шатилов А.Ю. Геоэкологический мониторинг

Подождите немного. Документ загружается.

131

Рис. 4.2.12. Схема распределения частиц шлака, золы и сажи на территории

ЭХСБС. Заштрихованные участки выделяют области повышенного и аномально-

го загрязнения снегового покрова.

Рис. 4.2.11. Характерный облик частиц отходов (шлак, сажа, зола) тепловых

котельных.

132

4.2.15). Ореолы повышенного или слабой степени загрязнения (более

10%) фиксировались на площади размером 800х700 метров, тогда как

аномального или средней степени загрязнения (более 20%) имели пара-

метры 600х200 метров. Ореол максимального загрязнения в основном

был установлен вне территории ЭХСБС с размерами 150х100 м.

Ореолы распространения частиц различного типа позволяют вы-

делять площади загрязнения

и устанавливать предприятия-загрязнители

данной территории. По результатам исследования были установлены

участки загрязнения снегового покрова на территории ЭХСБС г.Томска

и выявлены предприятия-загрязнители, среди которых НПФ «Квадро»,

ГРЭС-2, кирпичный завод, поселковая котельная с отоплением частного

сектора и железнодорожный транспорт.

Рис. 4.2.13. Частицы биогенного происхождения (семена, останки насекомых).

Рис. 4.2.14. Характерные частицы отходов (опилки) столярного цеха научно-

производственной фирмы (НПФ) «Квадро».

133

Представленные данные являются составной частью геоэколо-

гического мониторинга и могут применяться в различных отраслях

промышленности.

4.3. Мониторинг состояния почв

4.3.1. Общая характеристика

Почва – это базовый компонент биосферы, ее важнейший при-

родный ресурс (Почвенно-экологический …, 1984). В монографии Мо-

тузовой Г.В. «Почвенно-химический экологический мониторинг» (2001)

довольно подробно излагаются основные принципы и задачи

монито-

Рис. 4.2.15. Схема распределения опилок (отходы столярного цеха НПФ «Квад-

ро») на территории ЭХСБС. Заштрихованные участки выделяют области повы-

шенного и аномального загрязнения снегового покрова.

134

ринга, а также перечисляются экологические функции почвы, которые

состоят в следующем: 1) почва обладает плодородием, это основное

средство и объект производства, почва обеспечивает продовольственное

благополучие общества, благодаря тому, что в почве образуется и нака-

пливается гумус – главнейший источник основных элементов питания

растений, фактор, обуславливающий важнейшие физические и химиче-

ские свойства почв, 2) почва

защищает сопредельные природные среды

от загрязняющих веществ, регулирует состав атмосферы, поверхност-

ных и подземных вод, 3) почва обеспечивает нормальное функциониро-

вание естественных биогеоценозов, регулирует интенсивность био-

сферных процессов, является связующим звеном большого геологиче-

ского и малого биологического круговоротов.

Антропогенное воздействие на биосферу ведет к деградации

почв. Антропогенная деградация почв – это необратимые

изменения в

структуре и функционировании почв, которые вызваны физическими,

химическими или биотическими антропогенными воздействиями, пре-

вышающими природную устойчивость почвы и ведут к невозможности

выполнения почвами их экологических функций. Выделяются следую-

щие виды и причины деградации почв (табл. 4.3.1).

Таблица 4.3.1

Виды и причины деградации почв (по данным Г.В. Мотузовой, 2001)

Причины Виды

Естественные Антропогенные

водная эрозия,

ветровая эрозия,

истощение основных

элементов питания,

потеря гумуса,

избыточная

кислотность,

опустынивание,

загрязнение,

подтопление,

переуплотнение,

разрушение

структуры почв

климатические

гидрогеологи-

ческие,

морфодинами-

ческие

фитозоогенные

Нерациональное ведение

богарного и орошаемого земледелия,

чрезмерный выпас,

Уничтожение почвенно-

растительного покрова

промышленными, коммунально-

бытовым, ирригационным

строительством, горные разработки,

технологические и аварийные

промышленные выбросы, сбросы

сточных и дренажных вод,

истощительное землепользование,

загрязнение, уплотнение техникой,

подтопление, нарушение режима

полива, несовершенство поливной

техники, нарушение режима (дозы,

сроки, технология) внесение

органических и минеральных

удобрений.

135

Деградация почв – явление общепланетарное и имеет глобальные

масштабы распространения, что хорошо иллюстрируется в таблице

4.3.2.

Таблица 4.3.2

Виды и размеры глобальной антропогенной деградации почв (млн. га)

(по данным Г.В. Мотузовой, 2001)

Тип деградации Слабая Средняя Сильная Общая площадь

Водная эрозия

Ветровая розия

Химическая

деградация:

-потеря элементов

питания,

-засоление,

-загрязнение,

-закисление,

Физическая деградация

343

269

527

254

103

224

1094

549

239

135

Общая площадь 749 911 305 1965

Сведения лесов, перевыпас, переэксплуатация земель в условиях

интенсивной сельскохозяйственной и индустриальной деятельности –

основные причины разрушения почв. Уровень деградации земель

непосредственно связан с плотностью населения и производства.

Предполагается, что численность населения Земли через 25 лет

приблизится к 8,5 млрд. Рост населения опережает рост экономического

развития. В конце ХХ-го века ¼ населения проживала в экономически

развитых странах, к началу ХХI-го века будет проживать лишь 1/5, к

2025г. составит 1/6 от общего числа обитателей планеты. Рост населе-

ния ведет к деградации почв, так как сопровождается необходимостью

глобального увеличения производства продуктов питания и размещения

производства и проживания людей на новых площадях (Романова и др.,

1993). Следствием крайних степеней

деградации почв является недоста-

ток пищи и сопровождающий его голод. Для сохранения жизни на пла-

нете необходимо сохранение почв путем разработки новых технологий,

которые обеспечивали бы как экономический статус общества, так и

улучшение состояния окружающей среды.

Земельный фонд Российской Федерации составляет 1710 млн. га.

Земли сельскохозяйственного назначения занимают всего 13% и из них

8% приходится на пахотные земли. В России большие площади отведе-

ны под природоохранные земли, основную долю среди них занимают 89

136

заповедников, из которых 17 относятся к биосферным. За последние де-

сятилетия создано 28 национальных парков, 1520 государственных за-

казников, занимающих в общей сложности 6,4 млн. га.

Контроль за состоянием почвенного покрова предполагает кон-

троль за выполнением функций плодородия и защиты сопредельных

сред от загрязнения, что и определяет содержание комплексного поч-

венного мониторинга (Гаврилов и др

., 1995; Буренков и др., 1997, 1998).

При мониторинге почвенные исследования позволяют

детально изучить почвенные разрезы, химический и минеральный

состав почв и подстилающих материнских пород с определением

первичных компонентов, различных новообразований, подвижных и

валовых форм большого числа макро- и микрокомпонентов,

радионуклидов и их изотопов, а также фосфора, калия, азота, гумуса и

других показателей. Характеристика

земель на фоновых площадках с

учетом процента нарушенных почв под действием естественной

ветровой эрозии. Характеристика и процентное соотношение

нарушенных земель в процессе хозяйственной деятельности.

Схематическое отображение реальной ситуации.

Исследование почв возможно двумя методами согласно В.М.

Фридланда (1972): а) исследование на комплексных профилях и б)

исследования на ключевых участках:

а) Исследования на

комплексных профилях -

- составление комплексных профилей разных уровней

детализации представляет собой один из наиболее простых и в то же

время эффективных методов. Практическое применение этого метода

зависит от степени предварительной изученности территории. Для

районов, по которым не имеется сведений, позволяющих установить

распространение различных типов структур почвенного покрова (СПП),

сначала составляется среднемасштабный

профиль (обычно масштаб

1:50000). Следующий этап работы – составление монокомбинационных

крупномасштабных профилей (обычно от 1:25000 до 1:5000 в

зависимости от степени сложности комбинаций), участки для этих

профилей выбираются по среднемасштабным профилям.

в) Исследования на ключевых участках-

- под ключевыми исследованиями следует понимать

исследования специально выбранных участков, проводимые более

детально, чем исследования всей изучаемой территории.

Масштаб

ключевых участков зависит от структуры почвенного покрова. Для

проверки правильности выбора участка для ключа или профиля,

правильности определения территории, которую этот ключ (или

профиль) освещают, а также правильности полученных на ключе или

137

профиле характеристик удобен метод сопоставления характеристик,

полученных на ключах и профилях. При правильном выборе ключа или

профиля и правильном проведении границ распространения данной

СПП величины этих характеристик (состав почвенного покрова,

сложность и др.) должны совпадать. Весьма эффективным методом

составления ключевых профилей и карт является использование

аэрофотоснимков различных типов и масштабов. Выбор

закладки

почвенных шурфов ориентируется по резкому различию геоморфологии

(по рельефу), при этом выбирается в первую очередь наиболее высокое

место (элювиальный ландшафт) и низкое (аккумулятивно-элювиальный

или супераквальный ландшафт).

Описание почвенного разреза проводятся по выделенным

генетическим горизонтам, различающимся между собой по

морфологическим признакам, составу и свойствам. При описании

отмечаются: цвет, влажность

, механический состав, плотность,

структура, включения, новообразования, переход между почвенными

горизонтами, признаки засоленности и другие. Указывается глубина

залегания горизонта от поверхности и его мощность. Одновременно в

полевых условиях осуществляется оценка степени эродированности

непахотных и пахатных почв.

Зачищенная стенка почвенного шурфа промеряется гамма-

радиометром и гамма-спектрометром с определением мощности

экспозиционной дозы (

МЭД), урана, тория, калия, причем каждый

выделенный горизонт должен быть охарактеризован, по крайней мере,

одним точечным измерением. Вокруг шурфа на поверхности методом

конверта выполняется 5 точечных замера на площади 5х5 м или 2х2 м.

4.3.2. Отбор проб почв и пробоподготовка

Требования по отбору проб почв регламентируются следующими

нормативными документами - ГОСТ 17.4.2.01-81, ГОСТ 17.4.3.01-83,

ГОСТ 17.4.1.02-83, ГОСТ 17.4.4.02-84, ГОСТ 17.4.3.02-85, а также ме-

тодическими рекомендациями (Методические …, 1982; Ермохин и др.,

1995) и соответствующей программой работ.

Опробование почвенного разреза проводится по генетическим

горизонтам (А, АВ, В, ВС, С) или по интервалам 0 – 20; 40 – 60; 80 –

100; 100 – 200; 200 – 300 см. Образцы почв массой не менее 0,5 кг

каждый отбирается с зачищенной описанной стенки шурфа, начиная

снизу, из середины, или

нескольких мест генетических горизонтов, и

обязательно с поверхности разреза. Подпочвенный слой и нижележащие

коренные породы, вскрытые скважинами, опробоваются с учетом

138

литолого-фациальных и геохимических особенностей пород. Из точеч-

ных проб почвы формируют объединенные пробы, что достигается

смешиванием точечных, отобранных на одной пробной площадке. Для

радиохимических анализов на содержание радионуклидов объединен-

ную пробу составляют не менее, чем из пяти точечных проб, взятых с

одной пробной площадки. Масса пробы должна быть не менее

2,5 кг.

Отобранные образцы упаковываются в мешочки или в плотную

оберточную бумагу и завязывают шпагатом. Все образцы из одной

точки наблюдения упаковываются вместе в коробки или ящики, на

которых указызываются номер точки наблюдения (номер основного

разреза и номер профиля); образцы сильно увлажненные, а также

засоленные упаковываются в пергаментную бумагу или в

полиэтиленовую пленку.

Подготовка проб почвы к анализам не менее важная операция,

чем сам отбор проб. Она слагается из нескольких последовательно про-

текающих этапов: предварительное подсушивание почвы, удаление лю-

бых включений, почву растирают и просеивают через сито с диаметром

отверстий 1 мм. Дальнейшие операции проводят в соответствии со схе-

мой обработки почв (рис

. 4.3.1).

139

В лабораторных условиях в почвах определяются наряду с

тяжелыми металлами (ГОСТ 17.4.1.02-83) и радионуклидами

следующие показатели:

- грансостав по 4 фракциям (<0,05 мм – песчаная фракция; 0,05

– 0,01 мм – крупная пыль; 0,01 – 0,001 мм – мелкая и средняя

пыль; <0,001 мм – илистая фракция;

- генезис пород по грансоставу;

Рис. 4.3.1. Схема обработки и изучения проб почв

140

- определение удельной поверхности или расчет удельной

поверхности;

- емкость поглощения;

- содержание органического вещества;

- кислотность;

- сумма поглощенных оснований;

- расчет бонитета почв;

Проводится оценка плодородия почв в баллах на основе

определенных свойств (мощность гумусового горизонта, см;

содержание гумуса, %; кислотности почвенного раствора, pH;

количества физической глины, %; суммы поглощенных оснований, мг

экв/100 г), что в последующем будет учитываться при расчете эколого-

экономического ущерба. В случае расчета платы за ущерб от

загрязнения земель химическими веществами потребуются следующие

показатели (Порядок …, 1993):

- норматив стоимости сельскохозяйственных земель;

- коэффициент пересчета в зависимости от периода времени по

восстановлению загрязненных сельскохозяйственных земель;

- площадь земель, загрязненных химическими

веществами;

- коэффициент пересчета в зависимости от степени загрязнения

земель химическими веществами;

- коэффициент экологической ситуации и экологической

значимости территории;

- коэффициент пересчета в зависимости от глубины

загрязнения земель.

4.3.3. Результаты исследований

Почвенный покров является идеальной депонирующей средой.

В составе почв фиксируются как природные составляющие, которые ха-

рактерны для почвообразующих

пород, так и частицы техногенного

происхождения, поступающие за счет выбросов промышленных пред-

приятий и других загрязнителей. Почвенный покров урбанизированных

территорий представляет собой сложную природно-антропогенную сис-

тему (Экогеохимия …, 1995; Семячков, 2001). Продукты техногенеза

накапливаются в верхних горизонтах почв, изменяя их химический со-

став, и включаются в природные и техногенные циклы миграции. В

почве

накапливаются вещества, не подверженные процессам полного

разрушения, которые особо опасны для живых организмов в виде пы-

левой составляющей.