Почвенно-агрохимический и радиологический мониторинг

Размещено на http://www.allbest.ru/

Почвенно-агрохимический и радиологический мониторинг

1. Цели, задачи и объекты мониторинга

мониторинг агрохимический радиологический загрязнение почва

Основной целью проведения почвенно-агрохимического и радиологического мониторинга является оценка уровня плодородия почв по агрохимическим показателям и получение достоверной информации о плотности загрязнения почв радионуклидами. Результаты мониторинга используются для решения следующих задач:

- контроль за состоянием уровня плодородия почв;

- разработка предложений по сохранению и поддержанию плодородия почв сельскохозяйственных угодий;

- расчет потребности в минеральных удобрениях, разработка планов применения удобрений и проектно-сметной документации по известкованию кислых почв;

- оценка эффективности применения средств химизации и ведения сельскохозяйственного производства;

- разработка защитных мероприятий, обеспечивающих получение нормативно чистой продукции;

- оценка прогнозируемых уровней накопления радионуклидов в продукции;

- оценка почв по их пригодности для обеспечения производства различных видов продукции;

- определение возможности ввода земель отчуждения в хозяйственное пользование и вывода радиационно опасных, которые остались в пользовании.

Почвенно-агрохимический и радиологический мониторинг проводится с периодичностью один раз в четыре года в соответствии с графиком, утверждаемым Минсельхозпродом. Обследованию подлежат почвы сельскохозяйственных угодий колхозов, госхозов, а также фермерских хозяйств.

Агрохимические исследования проводятся на всех сельскохозяйственных угодьях - пашне, многолетних насаждениях, сенокосах и пастбищах, а также на приусадебных участках, находящихся в полях севооборотов колхозов, госхозов и других сельскохозяйственных землепользователей.

Радиологическим мониторинговым обследованиям подлежат почвы сельскохозяйственных угодий (пашня, многолетние насаждения, сенокосы и пастбища), где по данным предыдущего тура обследования имеются земли с плотностью загрязнения радиоцезием 1 Ки/км² и более или радиостронцием 0,15 Ки/км² и более.

Обследованию подлежат также естественные кормовые угодья, в том числе расположенные на пойменных землях, на которых радиологическое обследование ранее не проводилось.

Кроме того, радиологический мониторинг осуществляется на землях, отчужденных из состава сельскохозяйственных угодий, которые предполагается в соответствии с установленным порядком вводить в хозяйственное пользование, а также земли, которые переводятся в категорию радиационно опасных и подлежат исключению.

Перед проведением полевых работ изучаются материалы предыдущего тура обследования угодий хозяйства: почвенные карты, очерки, картограммы, пояснительные записки, агрохимические паспорта полей, уровни загрязнения угодий радионуклидами, картограммы плотности загрязнения цезием-137, стронцием-90 и др.

Непосредственно в хозяйстве собираются сведения о размещении культур в севообороте, проведении мелиорации, изменениях в экспликации угодий, уточняются площади угодий для отбора образцов с целью определения цсзия-137, стронция-90, количество требуемых смешанных и объединенных почвенных образцов по видам анализов и др.

2. Планово-картографическая основа

Для работы в поле необходимы три экземпляра планово-картографической основы (масштаб 1: 10 000).

На рабочем экземпляре планово-картографической основы должны быть нанесены почвенные разновидности, границы полей, рабочих участков, элементарных участков, их номера и маршрутные ходы, глубина гумусового горизонта, раскорчевки, мелиоративные мероприятия и др.

На втором экземпляре планово-картографической основы во время рекогносцировочного объезда хозяйства наносятся границы полей сельскохозяйственных культур года обследования. Указывается год проведения известкования по отдельным участкам, доза и вид известкового материала.

В чистовой экземпляр планово-картографической основы вносятся все перечисленные и уточненные данные, который после окончания работ подписывается исполнителем работ, руководителем хозяйства и заверяется печатью хозяйства.

На рабочем экземпляре планово-картографической основы формируются границы элементарных участков, по возможности совпадающие с их границами в предыдущем туре. Желательно обеспечить их нумерацию и маршрутные ходы, как и при предыдущем обследовании. Наносится также плотность загрязнения участков радионуклидами по данным прошлого тура обследования.

3. Формирование элементарных участков

Выделение элементарных участков выполняется в пределах границ угодий с учетом почвенного покрова, среднего размера участков и рельефа местности. С целью обеспечения совпадения элементарных участков между турами обследования допускается выделение элементарных участков независимо от возделываемых культур, но желательно, чтобы в один элементарный участок не попадали пропашные и другие виды возделываемых культур.

При существенном изменении планово-картографической основы землепользования и наличии обновленной почвенной карты выделение элементарных участков осуществляется заново.

Желательно, чтобы форма элементарных участков приближалась к квадрату или прямоугольнику. В случае малых размеров полей или сложной их конфигурации форма элементарных участков может быть любой. При формировании новых элементарных участков необходимо обеспечить их однородность по почвенным разновидностям и мощности экспозиционной дозы. Не допускается включение в один элементарный участок:

- почв разного типа (дерново-подзолистые и торфяно-болотные; дерновые и дерново-подзолистые; дерново-подзолистые и бурые и т. д.);

- почв, резко различающихся по степени увлажнения (дерново-подзолистые автоморфные и дерново-подзолистые заболоченные или дерновые заболоченные);

- минеральных почв, различающихся по гранулометрическому составу и генезису почвообразующих пород. В случаях большой пестроты почвенного покрова и мелкой контурности сельскохозяйственных угодий допускается включение в элементарный участок почв разного гранулометрического состава. Почвенный образец отбирается при этом по преобладающим почвенным разновидностям;

- почв разных сельскохозяйственных угодий (пашня, многолетние насаждения, сенокосы, пастбища);

- почв, произвесткованных и непроизвесткованных после предыдущего тура обследования.

Не допускается включение в один элементарный участок почв, незагрязненных и загрязненных радионуклидами (по результатам обследования предыдущего тура), а также почв, имеющих разную степень загрязнения радионуклидами в соответствии с принятой градацией. При наличии на элементарном участке почв с плотностью загрязнения радионуклидами по градации выше загрязнения окружающего массива пятно оконтуривается и на нем производится отбор почвенного образца.

Средний размер элементарного участка на почвах всех сельскохозяйственных угодий по республике составляет около 10 га (Брестская область - 9, Витебская - 6, Гомельская и Гродненская - 12, Минская -11 и Могилевская- 10).

При однородности почвенного покрова угодий и больших полях севооборотов площади элементарных участков могут превышать указанные, но быть не более 20 га.

Минимальная площадь элементарных участков устанавливается в зависимости от конкретных условий и контурности угодий.

На эродированных почвах каждый элементарный участок должен располагаться в пределах почвенного контура одной и той же степени эродированности.

На торфяных почвах при открытой осушительной сети элементарные участки располагаются между каналами.

4. Отбор смешанных почвенных образцов

С каждого элементарного участка отбираются смешанные почвенные образцы тростевым буром на глубину гумусового горизонта.

На незагрязненных радионуклидами почвах при отборе одного образца должно быть 30-35 уколов общим весом почвы 0,6 кг.

При плотности загрязнения почв цезием-137, по данным предыдущего тура обследования, 1 Ки/км² и более или мощности экспозиционной дозы более 20 мкР/ч для отбора одного смешанного образца необходимо проводить 60 уколов (объем пробы не менее 1 дм³, что для минеральных почв составляет 1,3-1,4, а для торфяно-болотных - 0,4-0,5 кг. При этом спектрометрические измерения на содержание цезия-137 производятся для каждого смешанного образца. При отборе смешанных образцов рекомендуется метод маршрутного хода по длинной диагонали элементарных участков. Он является самым производительным и достаточно точным. Маршрутные ходы не должны совпадать с направлениями обработки почвы.

На полях с выровненным рельефом или имеющих пологие склоны отбор смешанных почвенных образцов осуществляется по диагонали, осевой линии или «змейкой» с отклонением в стороны от осевой линии не более 10 м. На эродированных угодьях со средне- и сильносмытыми почвами (на склонах более 3-5°) отбор проб осуществляется маршрутным способом поперек склона.

Отбор смешанного почвенного образца производится, отступив от края элементарного участка не менее 10 м и не ближе 30 м от дорог, каналов, построек, мест складирования органических и минеральных удобрений (не ближе 10 м от края элементарного участка площадью 2-3 га, расположенного между каналами).

Точечные пробы отбираются через равные промежутки. При отборе образцов следует обращать внимание на то, чтобы в смешанный образец не попадала почва подпахотного горизонта. При попадании в бур почвы подпахотного горизонта она удаляется. Необходимо следить, чтобы бур при каждом отборе равномерно наполнялся почвой. Точечные пробы тщательно просматриваются с тем, чтобы они не имели резких различий по окраске, не содержали примесей навоза, торфа, гранул удобрений, извести и других не характерных почве примесей. В случае попадания в бур примесей, отличающихся по окраске от почвы, точечные пробы отбираются повторно

Следует исключать отбор точечных проб на участках, резко отличающихся по состоянию растений от общего массива, на мелких вымочках и понижениях, не характерных для общего рельефа участка.

На полях с пропашными культурами укол буром делается в гребень междурядной обработки, предварительно уплотненный ногой. Аналогично проводится уплотнение почвы и на неуплотненных вспаханных почвах.

При отборе смешанных образцов производится замер глубины пахотного горизонта в пяти точках равномерно по маршруту их отбора с помощью тростевого бура с насечками через 5 см. На свежевспаханных почвах перед замером глубины пахотного горизонта почва разравнивается и уплотняется. Глубина определяется по границе изменения цвета, сложения или структуры, которые характеризуют разделение пахотного и подпахотного горизонтов почвы. Величина пахотного горизонта определяется в сантиметрах и ее среднее значение записывается в этикетку и ведомость агрохимического и радиологического обследования почв хозяйства.

При завершении отбора смешанного образца с элементарного участка почва перемешивается, очищается от растительных остатков и вместе с этикеткой помещается в полиэтиленовый пакет на загрязненных радионуклидами угодьях или бумагу при одном только агрохимическом обследовании. При этом этикетка заворачивается в уголок бумаги или часть пакета без почвы для исключения контакта ее с почвой во избежание намокания и порчи.

Отобранному смешанному образцу и элементарному участку, с которого взят образец, присваивается одинаковый номер. Нумерация сквозная в пределах угодий землепользования.

На этикетке отмечается номер образца, район, хозяйство, дата отбора образца, фамилия почвоведа.

Отобранные образцы просушивают в крытых проветриваемых помещениях, предоставляемых хозяйствами на время проведения работ.

При первичном обследовании угодий на загрязнение радионуклидами при мощности экспозиционной дозы более 20 мкР/ч для определения содержания цезия-137 формируется объединенный почвенный образец с четырех элементарных участков общей площадью не более 50 га.

В наиболее загрязненных районах Гомельской области объединенные почвенные образцы для определения стронция-90 формируются в зависимости от плотности загрязнения почв сельхозугодий цезием-137. В Брагинском, Ельском, Калинковичском, Лоевском, Мозырском, Наровлянском, Речицком, Хойникском районах Гомельской области при плотности загрязнения почв цезием-137 1-5 Ки/км² для определения стронция-90 формируется объединенный образец с четырех элементарных участков общей площадью не более 50 га. При плотности загрязнения почв цезием-137 5 Ки/км² и более стронций-90 определяется в образцах с каждого элементарного участка. Для отбора почвенных образцов на участках, которые не подвергались механической обработке после выпадения радионуклидов, используются цилиндрические буры (диаметром 40-50 мм). Глубина отбора - 20 см.

На остальной территории республики определение стронция-90 проводится при условии, если по данным предыдущего тура обследования плотность загрязнения этим радиоизотопом составляла 0,15 Ки/км² и более. При этом объединенный почвенный образец формируется из смешанных образцов не более как для восьми элементарных участков, общая площадь которых не должна превышать 100га. Объединение образцов допускается только при условии одинаковой плотности загрязнения элементарных участков стронцием-90 в соответствии с принятой градацией.

Допускается объединение образцов только граничащих элементарных участков.

Выбор смешанных образцов граничащих элементарных участков для получения объединенных почвенных образцов производится с использованием планово-картографической основы и схемы расположения элементарных участков. Объединенному почвенному образцу присваивается номер и на него заполняется этикетка, где указываются и номера объединяемых смешанных почвенных образцов.

Не допускается объединение проб с участков, отличающихся типом почв, гранулометрическим составом, степенью увлажнения, плотностью загрязнения радионуклидами, видами сельскохозяйственных угодий.

Для образцов, из которых будут формироваться объединенные пробы, составляется отдельная ведомость, где указываются номера всех объединяемых элементарных участков. В указанную ведомость в дальнейшем заносятся результаты агрохимических и радиологических анализов.

5. Виды агрохимических и радиологических анализов

Для определения агрохимических и радиологических показателей почв сельскохозяйственных угодий предусмотрено выполнение анализов, характеризующих обеспеченность их макро- и микроэлементами, уровень загрязнения радионуклидами.

Все виды аналитических работ выполняются только с образцами, доведенными до воздушно-сухого состояния.

Для определения агрохимических показателей образцы просеиваются через сито 1 мм. При спектрометрических и радиохимических измерениях содержания радионуклидов просеивание образцов не производится.

Предусматривается выполнение следующих анализов: показатель кислотности почв рН в КС1; содержание гумуса; подвижных фосфора и калия; обменных форм кальция и магния; серы; содержание подвижных форм микроэлементов - бора, меди, цинка, марганца, кобальта; содержание радионуклидов - цезия и стронция; валовое содержание тяжелых металлов - свинца, кадмия, цинка, меди. При необходимости уточнения оптимизации питания растений предусмотрен анализ дополнительных характеристик фосфатного и калийного режимов почв - определение подвижности фосфатов (концентрация Р₂О₅; в вытяжке 0,01 М СаС1₂) и содержания обменного калия в зависимости от емкости катионного обмена (ЕКО).

Радиологическое обследование отчужденных земель, предполагаемых для ввода в сельскохозяйственное использование наряду с определением цезия и стронция, предусматривает также определение плутония.

Показатели кислотности рН, содержания фосфора и калия определяются в каждом смешанном почвенном образце с элементарного участка.

Для определения степени подвижности фосфора и емкости катионного обмена производится объединение четырех смешанных образцов граничащих элементарных участков общей площадью не более 50 га. Объединение допускается при условии одинакового содержания в них подвижного фосфора и калия. Объединение почвенных образцов и определение указанных показателей проводится после определения содержания Р₂0₅ и К₂О в 0,2 Н НС1 (по Кирсанову). Подвижность фосфора определяется в почвенных образцах с содержанием P₂O₅ 100мг/кт и более, а емкость катионного обмена -- при содержании К₂О 200мг/кг и более на суглинистых и 150 мг/кг и более на песчаных и супесчаных почвах.

Для определения содержания в почве гумуса, кальция, магния, серы, микроэлементов (меди, бора, цинка, марганца) образцы формируются путем объединения смешанных образцов четырех элементарных участков общей площадью не более 50 га.

Не допускается объединение проб с участков, отличающихся по проведению известкования в год обследования.

Объединенным образцам присваивают соответствующие номера, используя «Ведомость агрохимического и радиологического обследования почв хозяйства».

6. Составление агрохимических картограмм

Полевые работы считаются законченными, когда все требуемые графы «Ведомости агрохимического и радиологического обследования почв хозяйства» заполнены, площади элементарных участков уточнены и сверены по полям с данными землеустроительного плана, осуществлен контроль за качеством работ, а почвенные образцы переданы в аналитическую лабораторию. После выполнения анализов составляются агрохимические картограммы.

Картограмма кислотности почв и нуждаемости их в известковании. В условиях Беларуси, где преобладает промывной тип водного режима, развиваются преимущественно почвы дерново-подзолистые и дерново-подзолистые заболачиваемые, которые в естественных условиях характеризуются кислой и среднекислой реакцией среды. Такие почвы даже при оптимальных дозах минеральных удобрений не могут обеспечить получение высоких и устойчивых урожаев.

Одним из мероприятий, от которых в значительной мере зависит плодородие почв, является известкование почв, т. е. устранение почвенной кислотности. Для этого применяют различные известковые материалы: молотый известняк, известковый туф, доломитовую муку, мергель и др. Применяя тот или иной известковый материал, следует определить содержание в почве СаСОз. Доза извести, высчитанная по величине кислотности, должна определяться с учетом содержания СаСО₃ в известковом удобрении, гранулометрического состава и кислотности почв, а также состава культур в севообороте.

Для правильного проведения известкования почв по данным массовых анализов смешанных образцов составляется картограмма кислотности почв и нуждаемости их в известковании.

При ее составлении учитывается гранулометрический состав почвы, величина рН в солевой вытяжке (КС1) и насыщенность почв основаниями (S). На картограмме это обозначается дробью, в числителе которой указывается рН, в знаменателе - степень насыщенности почв основаниями. Участки с одинаковыми показателями кислотности объединяют в один контур и раскрашивают в соответствии с принятыми обозначениями. Границы контуров проводят красной тушью с учетом границ производственных участков и почвенных разновидностей. Контуры имеют чаще всего прямоугольные очертания. Дозы извести надписывают на контурах картограммы красной тушью арабскими цифрами.

В настоящее время составляются совмещенные агрохимические картограммы. Для этого на чистовой экземпляр картографической основы переносят границы элементарных участков и полей севооборотов. Затем наносят точки отбора смешанных образцов и выделяют агрохимический контур по показателям кислотности, содержанию магния и гумуса. Границу агрохимического контура на картограмме проводят черной тушью штриховой линией. Черной тушью в числителе буквами обозначается кислотность почв, содержание магния и гумуса; цифрами - номера групп почв по величине рН, по содержанию магния и гумуса; в знаменателе - площадь контура в га. Жирной штриховой линией черной тушью обозначаются границы контуров групп по содержанию магния и гумуса.

Величины доз извести (СаСО₃) в т/га надписывают на контурах картограммы красной тушью арабскими цифрами. Затем подсчитывают площади по всем видам угодий для каждой группы почв по величине рН.

Картограммы обеспеченности почв подвижным фосфором и обменным калием. Фосфор и калий являются жизненно необходимыми элементами в питании растений. Для того чтобы удовлетворить потребность растений в фосфоре и калии, надо знать содержание этих элементов в почвах, потребность в них культурных растений в разные периоды вегетации, а также учитывать сроки и способы внесения удобрений.

При внесении минеральных удобрений следует также принимать во внимание гранулометрический состав почв и условия увлажнения, биологические особенности возделываемых культур. Различные формы калийных удобрений отличаются действием таких сопутствующих элементов, как CI, Na, Mg, Fe и др. При одинаковом содержании питательных веществ легкие (песчаные и супесчаные) и тяжелые (суглинистые и глинистые) почвы нуждаются в различных дозах удобрений: а песчаные и супесчаные почвы вносят малые дозы удобрений, но часто; в суглинистые и глинистые - более высокие дозы, которые действуют на протяжении нескольких лет.

Большое значение на усвоение растениями калия и фосфора оказывает реакция почвенной среды. На сильно- и среднекислых почвах с высокой гидролитической кислотностью (более 3,5 мг-экв. на 100 г почвы и рН < 5) дозы удобрений должны быть увеличены на 15-20 %.

Дозы фосфорных и калийных удобрений устанавливаются прежде всего исходя из содержания элементов питания в почвах и уровня планируемого урожая. Максимальный эффект от вносимых фосфорных и калийных удобрений достигается на почвах с низкой и средней обеспеченностью.

Картограмма содержания гумуса в почвах отдельно не составляется. Содержание гумуса отражается на совмещенных агрохимических картограммах.

Картограмма обеспеченности почв подвижным магнием. Магний относится к элементам, играющим важную роль в жизни растений. Благодаря широкому участию во многих биохимических процессах он оказывает большое влияние на величину урожая сельскохозяйственных культур и его качество.

Содержание магния в почвах находится в зависимости от типа почв, их гранулометрического и минералогического состава, адсорбционных свойств и других факторов. Так, содержание валового магния в различных почвенных типах колеблется от 0,09 до 1,83 %. Самое низкое содержание его в песчаных подзолистых почвах, самое высокое - в карбонатных. Содержание обменного магния в почвах составляет 5-10 % or валового.

Расчет баланса Mg в пахотных почвах Беларуси показал, что на преобладающей территории республики он складывается неблагоприятно. Со средним урожаем сельскохозяйственных культур выносится более 10 кг Mg с 1 га и около 15 кг теряется в результате вымывания из почвы. Следовательно, ежегодные потери его с 1 га сельскохозяйственных угодий составляют в среднем около 30 кг/га.

Для восполнения потерь магния и поддержания его содержания на необходимом уровне следует ежегодно вносить в почву по 30-40 кг/га действующего вещества магния для зерновых культур и 60-70 кг/га для картофеля, кукурузы и корнеплодов. Наиболее нуждающимися в магниевых удобрениях являются почвы легкого механического состава (песчаные и супесчаные).

Согласно методическим указаниям по агрохимическому и радиологическому обследованию почв, содержание магния в почвах сельскохозяйственных угодий отражается на совмещенной картограмме. Данные выполненных анализов объединенных почвенных образцов записывают по контурам на картограмму кислотности в соответствии с принятой градацией.

Картограммы загрязнения почв радионуклидами. Для каждого хозяйства, где имеются сельскохозяйственные угодья, загрязненные радионуклидами, проводится группировка почв по плотности загрязнения цезием-137 и стронцием-90. Для указанных хозяйств в обязательном порядке готовятся картограммы загрязнения почв радионуклидами.

7. Картограммы загрязнения почв радионуклидами

Картограммы загрязнения почв радионуклидами должны быть раздельными - отдельно по стронцию и отдельно по цезию. При незначительном загрязнении почв стронцием-90 возможна подготовка совмещенных картограмм загрязнения почв радионуклидами. При этом фактическое значение плотности загрязнения элементарных участков радионуклидами вписывается в круг диаметром 1,5 см, по цезию-137-в числитель, по стронцию-90 - в знаменатель.

Для разработки мер, направленных на снижение вторичного загрязнения в результате водной и ветровой эрозии, на картограммах отмечаются элементарные участки дерново-подзолистых суглинистых и связносупесчаных почв с крутизной склона 3-5" и более с пометкой значками красного цвета: 3-5° (<) и более 5° (< <).

Дефляционно опасные почвы отмечаются значком (#) красного цвета. Информация записывается в электронную базу данных агрохимических и радиологических свойств почв и передается в НИРУП «Институт почвоведения и агрохимии».

Данные о содержании в почвах сельскохозяйственных угодий обменного кальция; серы; подвижных форм микроэлементов - бора, меди, цинка, марганца, кобальта; радионуклидов - цезия, стронция; валового количества тяжелых металлов - свинца, кадмия, цинка, меди заносятся в агрохимические паспорта полей и рабочих участков, которые вместе с агрохимическими картограммами передаются в хозяйства для практического использования.

8. Мониторинг техногенно загрязненных земель

8.1 Принципы организации наблюдений

К техногенно загрязненным относятся земли, подверженные радиоактивному загрязнению: земли, примыкающие к крупным промышленным центрам, автомобильным и железнодорожным магистралям; земли, загрязненные в результате залповых выбросов токсичных веществ при авариях и катастрофах; земли, примыкающие к крупным животноводческим комплексам; земли сельскохозяйственного назначения с интенсивным использованием средств химизации; земли, испытывающие засоление и подтопление, а также земли вблизи оборонных объектов.

Мониторинговые наблюдения на техногенно загрязненных землях включают в себя полевое обследование, лабораторный анализ, картографирование земель (почв) и обобщение полученных материалов. Направлены они на решение следующих основных задач:

- выявить закономерности пространственного и внутрипочвенного распределения загрязнения, степень загрязненности земель, проявление других неблагоприятных процессов и явлений;

- установить уровни опасности техногенных выбросов на земельные ресурсы, культурную и естественную растительность, почвенно-грунтовые воды, здоровье населения;

- предложить научно обоснованные рекомендации производству об организации инженерно-технологических мероприятий по предотвращению загрязнения земель техногенными выбросами;

- рекомендовать систему организационных территориально-планировочных и агротехнических мероприятий по ликвидации загрязнения земель путем дезактивации токсичных соединений в почвах, изменений структуры посевных площадей, рационального применения удобрений, создания санитарно-защитных зон, регламентации хозяйственного использования земель, предотвращения результатов стихийных природных процессов.

В связи с тем что земли находятся под влиянием различных техногенных источников и форм продуктов загрязнения, основными ингредиентами в них являются:

- макроэлементы Fe, AJ, Si, Ca, Mg, К, Na, Ti, S, Р и др.;

- микроэлементы Cr, Mn, Zn, Cu, Ni, Co, Cd, Pb и др.;

- газы и гидрозоли СО, СО2, NO, SO2, NH3, H2S, CS: HCI, HN3, H2S04;

- сложные органические соединения: фенол, бензол, бенз(а)-пирен, предельные и непредельные углеводороды и т. д.;

- остаточные количества средств защиты растений.

Установление каждого ингредиента - загрязнителя земель или их групп - производится в зависимости от вида источника техногенного загрязнения, а также определения его (их) индикаторными свойствами.

Наибольшую опасность для почв пригородных земель представляют атмосферные пылегазовыбросы промышленных предприятий, с которыми отходы переносятся на значительные расстояния. Загрязнение почв происходит путем поглощения и осаждения паров, аэрозолей, пыли и растворимых соединений с дождем и снегом.

Особенно опасными для почв являются тяжелые металлы и радионуклиды, которые аккумулируются в верхних, самых плодородных слоях, растительной продукции, а через нее попадают в организмы животных и человека. Вокруг крупных городов и промышленных центров, например, количество металлов в почвах может превышать ГТДК в несколько раз. Главными источниками антропогенного поступления тяжелых металлов на земную поверхность являются выбросы металлургических предприятий, обрабатывающей промышленности, от сжигания угля, нефтепродуктов, производства фосфорных удобрений, осадки сточных вод, агрохимикаты, автотранспорт.

8.2 Принципы подбора объектов

Выбор объектов наблюдений на техногенно загрязненных территориях определяется наличием действующих источников загрязнения и характером строения окружающего их почвенного покрова.

Учитывая тесную зависимость между направлением ветра и дальностью переноса пыли и газов, перед отбором проб уточняют на ближайшей метеостанции направление господствующих ветров в данной местности. Для определения точек отбора проб применяется азимутальный метод. При этом число направлений зависит от объекта загрязнения.

При изучении одиночного источника загрязнения отбор проб проводят по четырем основным направлениям (румбам). Если объектом исследований является промышленный центр (город), пробы отбирают не менее чем по восьми направлениям. При этом один из румбов должен совпадать с направлением преобладающего ветра в годовой «розе ветров». Расстояния в зависимости от источника техногенных выбросов до места отбора почвенных проб различны как по основным направлениям, так и в направлении господствующих ветров.

В частности, ведение мониторинга в зонах влияния ТЭЦ производится в направлении «розы ветров» на расстоянии 15 - 20-кратной высоты труб ТЭЦ. Отбор и последующее наблюдение за химическим загрязнением почв и их изменением производится здесь до глубины 50 см на расстоянии 0,25; 0,50; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 и 3,0 км по четырем направлениям от ТЭЦ. По вектору преобладающих ветров наблюдения увеличиваются до 5 км для крупных ТЭЦ мощностью более 300 тыс. кВт.

Положение точек отбора образцов почв в зоне влиянии промышленных центров, отдельно расположенных индустриальных предприятий по производству калийных, азотных, фосфорных удобрений, синтетического волокна, цементно-шиферных, нефтехимических предприятий и ТЭЦ вначале намечают на карте, затем уточняют на месте. Около предварительно фиксированных точек выбирают типичную площадку размером не менее 100-100 м (1 га), однородную по почвенному покрову и растительности. Ее привязывают принятыми в геодезии способами к стабильным ориентирам местности. Количество площадок соответствует установленным интервалам. В ряде пригородных хозяйств республики в последние годы усилилось бесконтрольное внесение осадков городских сточных вод (ОСВ) в качестве удобрения сельскохозяйственных культур.

Анализ ОСВ 12 городов республики показал, что содержание в них отдельных металлов значительно превышает предельно допустимую норму. Чаще всего в высоких концентрациях встречаются Zn, Cu, Cd, Ni, Сг. Поля, на которых вносятся ОСВ, разбиваются на элементарные участки площадью до 10 га согласно схеме, применяемой зональными службами химизации сельского хозяйства.

Мониторинг земель в зонах влияния животноводческих комплексов включает систему наблюдений, оценки и прогноза изменений почв под воздействием систематического внесения навоза или его фракций. Сеть наблюдательных объектов на почвах, подверженных воздействию животноводческих комплексов, должна включать все типичные для Беларуси почвенно-ландшафтные территории в северной, центральной и южной частях республики. Ведение мониторинга земель в зонах влияния животноводческих комплексов осуществляется в системе: почва - почвенно-грунтовые и дренажные воды - растения на стационарных ключевых участках и в маршрутной форме.

Ключевые участки (не менее двух для одного животноводческого комплекса) и мониторинговые маршруты (не менее одного от каждого ключевого участка) закладываются на наиболее типичных почвенно-ландшафтных территориях. При этом ключевые участки закладываются непосредственно на земледельческих полях систематического внесения навоза (чаще всего - на земледельческих полях орошения стоками животноводческих комплексов), а мониторинговые маршруты должны прокладываться от ключевых участков до территорий, не испытываюших влияния стоков с животноводческого комплекса по наиболее вероятным направлениям миграции подвижных ингредиентов навоза. При этом учитываются характер рельефа и литология почвогрунтов.

В республике имеет место загрязнение окружающей среды и почв применяемыми ядохимикатами, вызванное нарушениями технологии их использования. Поэтому для выявления характера и степени загрязнения мониторингу подлежат почвы, расположенные у мест захоронения ядохимикатов, у складов их хранения, поля с максимальной пестицидной нагрузкой и вода мелиоративных каналов. При этом с целью выявления уровня влияния ядохимикатов отбор проб почв производится как непосредственно у мест их захоронения или складирования, так и на некотором удалении от них.

Наблюдения и контроль за загрязнением почв под влиянием автомобильного и железнодорожного транспорта проводятся главным образом вдоль крупных автомагистралей республиканского и районного значения с интенсивностью движения более 10 000 автомашин в сутки, а также вдоль железнодорожных магистралей.

Максимальная дальность точек наблюдения от магистралей должна составлять не более 0,3 км. При наличии вдоль магистралей непродуваемых придорожных древесно-кустарниковых полос точки наблюдения устанавливаются лишь в пределах зоны от полотна дороги до расстояния 100 м, а при их отсутствии или при наличии полупродуваемых и продуваемых придорожных полос мониторинговые наблюдения распространяются на прилегающие сельскохозяйственные угодья на расстоянии до 0,3 км от дорог. Вокруг фиксированных точек наблюдения формируются и жестко привязываются ключевые участки площадью до 1 га, с поверхности которых и производится отбор почвенных проб.

8.3 Содержание мониторинговых наблюдений на техногенно загрязненных землях

Содержание работ мониторинговых наблюдений на техногенно загрязненных территориях определяется видом техногенного загрязнения.

а) Мониторинг земель у промышленных центров и на ПО «Беларускалий»

Мониторинг земель у промышленных центров (городов) и отдельно расположенных предприятий металлургических и металлообрабатывающих отраслей заключается в периодическом отборе и анализе почвенных образцов на тяжелые металлы. Ассортимент определяемых металлов зависит от исходного сырья, выпускаемой продукции, технологии производства. Приоритет отдается наиболее распространенным и токсичным элементам. Обычно в промышленных выбросах превалируют Zn, Cu, N1, Cr, Pb, Cd, Mn, V, Sb и др.

Отбор почвенных проб проводят в весенне-летний период. С выбранной площадки тростьевым буром отбирают смешанный образец, формирующийся из 20-25 индивидуальных уколов бура. На пашне почвенные пробы отбирают со всей глубины пахотного горизонта, на землях с ненарушенным почвенным покровом (лес, луг и т. д.) с площадки берут две пробы: из слоев 0-5 и 5-20 см. При этом составляется смешанная проба растений или подстилки.

В местах обнаружения повышенного содержания загрязняющих веществ (значительно превышающее фоновое, на уровне ПДК или выше) проводят более детальный отбор почвенных проб, т. е. по типу агрохимического обследования: одна смешанная проба с каждых 10 га с последующим составлением картограммы загрязнения земель. В дальнейшем на этих землях подбирают 1-2 ключевых участка для периодического контроля за их состоянием. Периодичность выполнения - один раз в 5-6 лет.

В процессе производства калийных удобрений на ПО «Беларускалий» происходит засоление окружающих почв хлоридами. Большая часть территории засоляется вследствие переноса воздушными массами тончайшей соляной пыли, выбрасываемой в атмосферу сильвинитовыми обогатительными фабриками. Значительно меньший ареал загрязнения образуют рассолы солеотвалов и шламохранилищ, а также ветровая эрозия солеотвалов. Кроме того, над выработанными шахтными полями происходит просадка поверхности, что ведет к подтоплению и заболачиванию земель.

Из-за неординарности влияния ПО «Беларускалий» на природную среду контроль за изменением почв следует проводить в отдельности для каждого вида воздействия.

Для определения степени деформации земной поверхности используют инструментальный метод наблюдения за положением реперов, заложенных над выработанными шахтными полями. Длительные наблюдения проводятся до тех пор, пока не прекратится просадка кровли. Влияние пылегазовыбросов обогатительных фабрик на засоление почв определяют путем отбора почвенных проб на выбранных ключевых участках. Образцы отбирают весной или летом со слоев 0-2(3); 2(3)-20(25) и 20{25)-50 см от поверхности в сухой период. Из отобранных проб готовят водную вытяжку, в которой определяют ионы CI, Na, К и сухой (плотный) остаток. О степени засоления судят по содержанию в вытяжке хлора и сухого остатка. Если концентрация С1 превышает 0,30 мг-экв/100 г почвы в каком-либо слое, значит, имеет место засоление почв. Однако оно может произойти и при внесении хлорсодержащих калийных удобрений, особенно под весенний сев. Чтобы избежать ошибки, отбор почвенных проб в этом случае следует производить летом. Кроме того, а почвах, подверженных загрязнению соляной пылью, всегда более высокое содержание натрия, а в обработанных калийными удобрениями, наоборот, калия. Следует обращать внимание и на послойное содержание С1 в почве. При техногенном загрязнении и устойчивой сухой погоде его концентрация в слое 0-2{3) см всегда будет выше, чем в нижележащих слоях.

В случае, если содержание С1 превышает допустимое значение, а его «техногенность» не вызывает сомнения, проводят оплошное обследование почв на засоление. Отбор почвенных проб производится, как и для агрохимического обследования, т. с. один образец с площади 10 га. Глубина отбора по слоям та же, что и выше.

Периодичность исследований почв на засоление не должна превышать трех лет и проводится одновременно с агрохимическим картографированием.

Поскольку соли соляной кислоты (хлориды) хорошо растворимы в воде, хлор почвой практически не поглощается и легко вымывается вниз по профилю. Дополнительным показателем длительного влияния солей является солонцеватость. Для этого определяют емкость катионного обмена почвы и обменный натрий. Процентное соотношение последнего к емкости показывает степень солонцеватости почвы. Другим дополнительным критерием негативного влияния пылегазовыбросов на почву является содержание обменного калия. Обычно почвы вокруг рудоуправлений содержат повышенное количество калия. Эти данные приведены на картограммах обеспеченности почв элементами питания. Сравнительный анализ содержания обменного калия по турам агрохимического обследования, а также ПДК К3О (560 мг/кг) позволят выявить зоны наиболее сильного влияния отходов калийного производства на почву.

Наблюдения за степенью засоления почв рассолами солеотвалов и шламохранилищ проводят путем отбора проб по профилю до глубины 2 м или до уровня грунтовых вод. Отбор производят буром до следующих слоев: 0-2(3); 2(3)-25; 25-50; 50-75; 75-100; 100-125; 125 -150; 150-200 см. Засоление почв рассолами происходит эпизодически, один раз в несколько лет, в результате прорыва защитных дамб. Атмосферные осадки способствуют вымыванию хлоридов из почвенной толщи. Поэтому здесь со временем происходит процесс естественного рассоления.

Периодичность отбора образцов (до полного рассоления почвы) составляет один раз в год, желательно в весенний период. Для контроля за динамикой передвижения солей почвенные образцы следует отбирать трижды в год: весной, летом и осенью.

В водной вытяжке из отобранных почв определяют С1 и сухой остаток. Кроме того, проводят анализ на содержание обменного Na и емкость катионного обмена.

б) Мониторинг земель на ПО «Азот» г. Гродно и на Гомельском химзаводе

Производство азотных удобрений и капролактама на ПО «Азот» (г. Гродно) сопровождается выбросами в атмосферу окислов азота, аммиака, азотсодержащей пыли, органических соединений бензола, циклогексана и др. Продолжительное воздействие азотной промышленности на почвы может стать причиной важных химических и биологических изменений почвенного покрова. Установлено, что в зоне интенсивного загрязнения наблюдается повышение рН почвы (снижение кислотности), значительное увеличение содержания азотистых соединений, изменение численности почвенных микроорганизмов (погибает азотбактер).

Наблюдения за изменением химического и биологического состава почв проводят путем отбора проб но указанным выше направлениям и расстояниям. Образцы отбирают послойно, с глубины 0,5; 5-20 (25) и 20(25)-50 см для определения в них кислотности, содержания нитратного и аммиачного азота. Отдельно из верхних слоев проводят отбор почвенных проб для контроля за численностью микроорганизмов, особенно азотбактера и плесневых грибов.

В зоне обнаружения высокого содержания в почве аммиака (значительно превышающее фоновое) и нитратов выше ПДК (130 мг/кг почвы) проводят сплошное обследование почв путем отбора проб из расчета один образец с площади 10 га. Периодичность отбора проб на загрязненность соединениями азота и микробиологический анализ проводят один раз в три года и по возможности приурочивают к агрохимическому обследованию почв. Совмещение сроков отбора дает возможность получить дополнительные сведения о почвенном плодородии в зоне влияния азотного производства и сделать объективные выводы.

На Гомельском химзаводе сырьем для производства фосфорных удобрений служит апатит Кольского полуострова, содержащий 2,6-3,1 % фтора, и сера Яворского месторождения (Львовская область). Поэтому в составе отходящих газов большой объем занимают сернистый ангидрит, фториды, минеральная пыль и др. На 1 т фосфора образуется 2300-2500 м3 газов, 150-220 кг пыли, 25-27 кг соединений фосфора. С пылью в окружающую среду попадают и тяжелые металлы, в том числе чрезвычайно токсичный элемент - мышьяк.

По действию на растения фтористые соединения являются самыми вредными промышленными загрязнителями. Избыток фтора в растениях особенно неблагоприятно сказывается на домашних животных, вызывая флоороз. Выявлена тесная зависимость между рН почвы и ее способностью удерживать фтор. Наиболее активно его поглощают кислые почвы.

Для контроля за изменением свойств почв под влиянием отходов химзавода проводят отбор проб по вышеуказанной методике. Пробы анализируют на рН, содержание водорастворимых органических веществ, валового и водорастворимого фтора, а также мышьяка. Сплошное обследование почв проводят при концентрации фтора и мышьяка на уровне ПДК и выше (ПДК мышьяка - 2 мг/кг, водорастворимого фтора - 10 мг/кг), частота отбора - один образец с 10 га. Периодичность отбора почвенных проб - один раз в 3 года.

в) Мониторинг земель на Могилевском заводе синтетического волокна и на цементно-шиферном производстве

Крупнейший в Европе Могилевский завод синтетического волокна выбрасывает в атмосферу большое количество органических соединений (метанол, этиленгликоль, диметиловый эфир терефталевой кислоты (ДМТ), ацетальдегид, параксилол и др.). По токсикологическому действию на животных ДМТ относится к первому классу опасности (чрезвычайно опасен, обладает мутагенным действием); метанол, этиленгликоль и параксилол - к третьему классу (умеренно опасные вещества).

По действию на расстояния наибольшей токсичностью обладает параксилол, затем - этиленгликоль, ДМТ и метанол. Под влиянием выбросов наблюдается тенденция снижения почвенной кислотности, увеличения содержания углерода.

Снижается также биологическая активность почвы, численность микроорганизмов, усиливающих органические и минеральные формы азота, актиномицетов и спорообразующих бактерий, увеличивается группа грибов.

Контроль за состоянием почв в окрестностях комбината проводят по четырем направлениям, как указано выше. Почвенные образцы отбирают со слоев 0-5 и 5-20 см. Кроме того, вблизи комбината выбирают пробную площадку, с которой образцы отбирают по профилю почвы до глубины 1,5 м с горизонтов 0-5; 5-20; 40-50; 90-100; 140-150 см. В отобранных пробах определяют метанол, параксилол и ДМТ. Периодичность отбора - один раз в 3 года одновременно с агрохимическим обследованием. Лучший срок отбора - летний период.

Отличительная особенность цементно-шиферного производства -сильная загрязненность атмосферы цементной пылью. С одной стороны, цементная пыль - ценное известковое удобрение с высоким содержанием Са, Mg, К и S. С другой стороны, длительное воздействие оседающей пыли неблагоприятно сказывается на окружающую среду.

Наблюдения показали, что в условиях запыленности воздуха на листьях растений образуется корка, препятствующая нормальному физиологическому функционированию. Под влиянием цементной пыли происходит подщелачивание прилегающих почв, сильно увеличивается содержание окиси кальция, полуторных окислов, обменного калия. Возможно также загрязнение почв тяжелыми металлами: Mg, Zn, Cu, St, Hg, TI.

Мониторинг почв вблизи цементных предприятий проводят аналогично наблюдениям за воздействием на земли других промышленных предприятий. Пробы берут со слоев 0-5 и 5-20 см, а из почвенного разреза - 40-50; 90-100; 140-150 см. В образцах определяют кислотность, содержание обменного калия и металлы: Hg, Mn, Zn и Си. Время отбора - летний период, частота отбора - один раз в 5-6 лет.

г) Мониторинг земель в зоне деятельности нефтехимических предприятий и в зоне влияния животноводческих комплексов

В зоне деятельности нефтехимических предприятий в окружающую среду поступают предельные, непредельные и ароматические углеводороды, сернистый ангидрид, угарный газ, окислы азота и др. Наиболее токсичными являются полициклические углеводороды, среди которых особое место занимает канцерогенное вещество бенз(а)-пирен (БП).

В целях осуществления наблюдения за воздействием на почвы нефтехимических предприятий отбор почвенных образцов проводят аналогично другим промышленным объектам со слоев 0-5 и 5-20 см, а также по профилю на типичной для данного района почве до глубины не менее 1,5 м. Разрез закладывают в непосредственной близости от предприятия в направлении господствующих ветров. В почве определяют содержание бенз(а)-пирена, серы, тяжелых металлов: РЬ, V, Cd, Zn, Cu. В случае обнаружения аномально высокого количества указанных загрязнителей проводят сплошное обследование в этой зоне по типу агрохимического. Периодичность отбора почвенных образцов - один раз в 5-6 лет.

Основными загрязнителями почв, определяемыми в результате мониторинга земель в зоне влияния ТЭЦ, являются сернистый ангидрит, окислы азота, сероводород, окислы углерода, ванадий, бенз(а)-пирен, а также сажа, пыль. В зонах обнаружения повышенного содержания вышеуказанных загрязнителей производится дополнительное площадное обследование почв путем отбора проб из расчета 1 образец с площади до 10 га.

Периодичность отбора почв в зонах влияния ТЭЦ приурочивается к агрохимическому обследованию, проводимому один раз в 3 года.

Мониторинг земель в зоне влияния животноводческих комплексов должен осуществляться на ключевых участках и на маршрутах. На мониторинговом маршруте делается от 2 до 5 пунктов отбора проб почвы, почвенно-грунтовых дренажных вод и растений. Пункты отбора проб отмечаются на плане местности. На ключевых участках и мониторинговых маршрутах ежегодно один раз в сезон (зимой, весной, летом и осенью) ведутся наблюдения за содержанием наиболее динамичных ингредиентов в почвах, почвенно-грунтовых, дренажных водах и растениях. Кроме того, на ключевых участках в момент их закладки и затем с периодичностью, указанной в приложении, изучаются все свойства почв по полной программе производственного мониторинга.

Динамичными ингредиентами, за которыми должны вестись систематические наблюдения по сезонам года, являются: фосфор, калий, кальций, магний, натрий, цинк, медь, бор, молибден, свинец, кадмий, марганец, а также ионы аммония, нитратов, нитритов, сульфатов, гидрокарбонатов и хлора.

Содержание биогенных элементов фосфора, калия, а также аммонийного и нитратного азота по сезонам года проводится в пахотном и подпахотном слоях до глубины 40 см, остальные ингредиенты определяются только в пахотном слое. Отбор проб почв проводится по принятой методике.

Мониторинг земель, загрязненных ядохимикатами и остаточными пестицидами, осуществляется дважды в сезон: весной до начала полевых работ и в период уборки или сразу после уборки урожая. Повышенное содержание токсиканта в почве (1,0 ПДК и выше) во второй срок отбора или продукции растениеводства служит основанием для проведения на следующий год систематического наблюдения за этими участками.

Контроль за содержанием остатков пестицидов в почве в сельскохозяйственной продукции осуществляют Республиканская контрольно-токсикологическая лаборатория, токсикологические лаборатории ОПИСХ, а также санэпидемстанции и лаборатории Госкомгидромета, у которых имеются подробные методики их отбора и анализа. Перечень контролируемых пестицидов утверждает Минсельхозпрод Республики Беларусь.

8.4 Оценка результатов наблюдений

Для проведения контроля за химическим состоянием земель (почв), установления степени их загрязнения и последующего выявления долевого вклада в уровни концентрации химических элементов в почвах следует производить сравнение их показателей с региональным фоновым содержанием данных элементов. Для этой цели желательно использовать кларковые значения химических элементов (природное содержание) либо показатели их содержания на территориях, где почвы не подвержены загрязнению, не затронуты или слабо затронуты хозяйственной деятельностью (заповедники, заказники, массивы лесов, естественные болота, луга и т. д.).

Степень опасности химического загрязнения земель (почв) устанавливается путем сопоставления величин общего (валового) содержания химических веществ ПДК. Полученные мониторинговые данные химического состояния почв в дальнейшем используются для нормирования содержания загрязняющих веществ в почвах с учетом их влияния на количество и качество биопродукции, уровня потенциального геохимического самоочищения почв. Последний показатель определяется применительно к конкретным территориям, подвергающимся загрязнению, на основе анализа почвенно-экологических условий и особенностей миграции и рассеивания химических веществ.

Общесанитарный показатель характеризует влияние загрязняющего химического вещества на самоочищающую способность почвы и ее биологическую активность.

...