Мониторинг состояния почв

 

Интенсивное использование земель часто ведет к развитию неблагоприятных процессов (водной и ветровой эрозии, вторичного засоления, заболачивания, загрязнения почв промышленными выбросами и пестицидами), что существенно ухудшает свойства почвенного покрова. В связи с этим возникает необходимость слежения за показателями состояния почв с целью его оценки, прогнозирования и картографирования, а также обоснования мероприятий по повышению почвенного плодородия. Мониторинг должен включать систематические наблюдения за уровнем загрязнения почв, процессами миграции химических веществ, динамикой показателей почвенного плодородия в пространстве и во времени. Однако он не может ограничиваться лишь анализом проб почв. Почва важный компонент ландшафта, поэтому ее исследование неотделимо от изучения других его компонентов, всех путей накопления загрязняющих веществ, как в природных, так и в антропогенных комплексах.

Проведение мониторинга вызвано необходимостью своевременного выявления неблагоприятных свойств почв при различных видах их использования и развитии естественных почвообразовательных процессов. Важнейшие задачи почвенного мониторинга включают: а) изучение факторов и процессов, определяющих антропогенную и естественную трансформацию почвенного покрова во времени и пространстве; б) определение и оценку изменения свойств почв и их естественного плодородия; в) контроль за загрязнением почв пестицидами, тяжелыми металлами и другими ингредиентами; г) выявление тенденций и прогнозирование изменения со­става и свойств почв, а также структуры почвенного покрова.

Для решения этих задач необходима организация стационарных и полустационарных наблюдений на специально выбранных участках в сочетании с использованием дистанционных методов исследования. В качестве объектов наблюдений выбираются типичные ландшафты, расположенные во всех важнейших почвенно-климатических зонах и провинциях и подверженные интенсивному антропогенному воздействию (прежде всего сельскохозяйственному использованию). Параллельно исследуются фоновые территории, представленные ландшафтами, которые испытали наименьшие антропогенные нагрузки.

В стационарных и полустационарных условиях с помощью полевых методов и анализов отобранных образцов ведутся регулярные наблюдения за химическими, физическими и биологическими показателями, характеризующими состояние почвенного покрова. Перечень наблюдаемых химических показателей определяется их токсичностью и распространенностью, а для средств химической защиты — еще и устойчивостью.

Из тяжелых металлов наиболее токсичны ртуть, свинец и кадмий, поэтому наблюдения за их содержанием должны проводиться повсеместно. Широко распространены такие токсиканты, как кобальт, мышьяк, цинк,никель, медь, ванадий, марганец и др. В большинстве случаев они поступают на поверхность почв за счет локальных промышленных выбросов.

Из органических загрязнителей необходимо контролировать вещества, обладающие способностью поступать и накапливаться в сельскохозяйственной продукции, а также способные к миграции с поверхностным и подземным стоком. Среди них следует выделить такие токсичные вещества, как полихлорбифенилы, бенз(а)пирен (сильный канцероген) и другие загрязнители. Кроме того, в программу мониторинга входят наблюдения за теми свойствами почв, которые определяют их плодородие (содержание гумуса, азота, фосфора, кислотность, накопление легкорастворимых солей и др.).

В соответствии с главными источниками загрязнения почв выделяют два основных объекта наблюдений (типа загрязненных территорий).

К первому из них относятся почвы сельскохозяйственных районов. Отбор проб производится два раза в год - весной после таяния снега (до применения пестицидов) и в конце вегетационного периода. Пробы должны отбираться на одних и тех же участках, типичных для данного района по природным условиям и характеру использования. Уровень загрязнения почв определяется по содержанию наиболее устойчивых пестицидов и тяжелых металлов.

Второй объект наблюдений - это почвы вокруг промышленно-энергетических центров. Отбор производится один раз в год весной после таяния снега в точках на почвенно-географических профилях, расположенных по восьми направлениям (азимутам) в радиусе до нескольких десятков километров от источника загрязнения. Пробы почв анализируются на содержание тяжелых металлов, полихлорбифенилов, бенз(а)пирена и других ингредиентов.

Одновременно для определения интенсивности поступления тяжелых металлов в почву ежегодно (в конце зимы) проводится отбор проб снега. Соединенный образец снега с площади 1 га составляется из 20-40 точечных проб. Участки наблюдений чаще всего приурочены к местам с максимальным уровнем загрязнения почвенного покрова.

Наиболее крупные по площади объекты мониторинга (как правило, сельскохозяйственные угодья) должны регулярно обследоваться с помощью дистанционных методов. Последние позволяют выявить структуру почвенного покрова, состояние посевов, а также путем измерения спектральной отражательной способности почв количественно (или полуколичественно) определить содержание гумуса, температуру почв, развитие эрозии и другие характеристики. Данные аэрокосмического зондирования должны контролироваться путем наземного обследования эталонных участков, расположенных в пределах массивов наблюдения.

Оценка экологического состояния почв производится с помощью химических и биологических критериев, а также показателей физической де­градации сельскохозяйственных угодий. Для оценки степени загрязнения почв тяжелыми металлами используется суммарный показатель загрязнения Z_С. Он определяется по формуле:

 

 

где n - число наблюдаемых ингредиентов; К_с - коэффициент концентрации металла, определяемый как отношение содержания металла в почве к его фоновому содержанию.

Разработана оценочная шкала опасности загрязнения почв, увязанная с показателями здоровья населения (Методические указания…,1987). С некоторыми сокращениями она приведена в табл. 7.

 

Таблица 7. Ориентировочная шкала опасности загрязнения почв по суммарному показателю загрязнения

Категория загрязнения почв	Величина Zc	Изменение показателей здоровья населения
Допустимая   Умеренно опасная   Опасная   Чрезвычайно опасная	<16   16-32   32-128   >128	Низкий уровень заболеваемости детей и минимальная частота встречаемости функциональных отклонений   Увеличение общей заболеваемости Увеличение числа часто болеющих детей, детей с хроническими заболеваниями, нарушениями функционального состояния сердечно-сосудистой системы   Увеличение заболеваемости детей, нарушения репродуктивной функции женщин(увеличение токсикоза беременных, числа преждевременных родов, мертворождаемости и др.)

 

 

В качестве показателей физической деградации сельскохозяйственных земель рекомендуется использовать площадь угодий, выведенных из землепользования в результате проявления неблагоприятных почвенных процессов (эрозии, вторичного засоления, загрязнения и др.), величины потери гумуса в пахотном слое, показатели увеличения плотности почв и другие критерии. Признаком биологической деградации почв служит снижение жизнедеятельности почвенных микроорганизмов, о котором можно судить по уменьшению уровня активной микробной биомассы. Некоторые критерии состояния почвенного покрова применительно к выделению критической ситуации или зоны экологического риска (ЭР), кризисной ситуации или зоны, кризиса (ЭК), катастрофической ситуации или зоны бедствия (ЭБ) приведены в табл. 8.

 

Таблица 8. Критерии экологической оценки состояния почв

Показатели	Норма	ЭР	ЭК	ЭБ
Площадь деградированных земель,% от общей площади сельхозугодий   Содержание гумуса в почвах, % от исходного   Cодержание химических загрязнителей в почве, ПДК   Cодержание пестицидов в почве, ПДК   Содержание легкорастворимых солей, вес. %   Содержание токсичных солей в почве, вес. %   Увеличение плотности почв по сравнению с фоном   Фитотоксичность почвы(снижение числа проростков), кратность по сравнению с фоном	<5   >90     <1   <0.5   <0.6   <0.3     <1.1     <1.1	5-30   70-90     1-3   0.5-1   0.6-1   0.3-0.4     1.1-1.3     1.1-1.4	30-50   30-70     3-10   1-3   1-3   0.4-0.6     1.3-1.4     1.4-2.0	>50   <30     >10   >5   >3   >0.6     >1.4     >2.0

 

Одним из важнейших результатов мониторинговых наблюдений является составление крупномасштабных карт состояния почвенного покрова. Они служат ценным материалом для оценки и прогнозирования направлений и степени изменения почв под влиянием хозяйственной деятельности человека. Поэтому помимо уровня и ареалов загрязнения на картах отражаются трансформирующие процессы и свойства почв, определяющих их развитие (механический состав, содержание гумуса, кислотность и др.), а также вид сельскохозяйственных угодий.