Методы и методики почвенно-экологического мониторинга

**Почва – верхний корнеобитаемый слой земной коры, из которого растения извлекают необходимые для их жизнедеятельности воду и элементы минерального питания.

Почва – один из главных объектов окружающей среды, центральное связующее звено между биотическими и абиотическими компонентами биосферы. Испы­тывая антропогенную нагрузку, почва изменяется и воздейству­ет, прямо и косвенно, на все компоненты природно-антропогенного комплекса. Как и другие компоненты окружающей среды, почва испытывает не только антропогенную нагрузку, но и воз­действие природных факторов, в первую очередь климатических. К их числу относятся воздействия температуры и влажности воз­духа, скорости и направления ветра, количества и качества осад­кой, уровня солнечной радиации, характера облачности

Качество почвы определяет ее потребительские свойства и возможность использования человеком почв или территорий, а также необходимость проведения восстановительных меро­приятий

Хозяйственная деятельность человека, осуществляемая без учета интересов охраны окружающей среды, приводит к загрязнению почв. В результате добычи каменного угля, нефти и других полезных ископаемых почва загрязняется отходами производства и теряет свои плодородные свойства. Загрязнение почв происходит и от выброса промышленных отходов в атмосферу. Химические вещества, попадая в почву с осадками кислотных дождей, служат причиной изменения ее химического состава, что приводит к снижению плодородия почвы, растения начинают плохо развиваться или гибнут.

Важными антропогенными факторами, отрицательно воздействующими на почву, являются парниковый эффект и озоновые дыры в атмосфере Земли.

На состояние почвы влияют твердые бытовые отходы, вызывающие не только ее химическое загрязнение, но и характерное в настоящее время для окрестностей крупных городов отчуждение плодородной земли.

Мощным и для некоторых местностей опасным антропогенным фактором, воздействующим на почву, является ее загрязнение радиоактивными веществами, которые выпадают из атмосферы в виде пыли.

Почва загрязняется также при неправильном применении ядохимикатов, предназначенных для повышения урожайности растений. Гербициды, пестициды и другие ядохимикаты, накап­ливаясь в почве, способствуют ее химическому загрязнению и вызывают гибель почвообразующих организмов; это снижает плодородие почвы.

Перечисленные загрязнители почвы распространяются как воздушным путем, так и с талыми и почвенными водами.

Нарушения почвы могут быть вызваны и природным процессами – пожарами, сезонными климатическими явлениями, вулканическими процессами, стихийными бедствиями и др.

Почва имеет способность к самоочищению, но, в отличие от воздушной и водной сред, этот процесс протекает очень медленно и способность самоочищения почвы не безгранична; причем каж­дый тип почв имеет свой предел самоочищения.

Когда почва те­ряет способность к самоочищению, при постоянном ее загрязнении вредные химические вещества, в том числе и тяжелые металлы, попадают в плоды сельскохозяйственных растений. Эти отравленные плоды вызывают заболевания человека и животных.

Мониторинг земель осуществляется Министерством сельского хозяйства Российской Федерации совместно с Российской академией сельскохозяйственных наук, и проводится в соответствии с Земельным кадастром РФ на глобальном, региональном и локальном уровнях.

Мониторинг земель – представляет собой систему наблю­дений за состоянием земельного фонда, для своевременного выяв­ления, оценки и прогноза, происходящих изменений, а также для предупреждения и устранения их негативных последствий.

Мониторинг загрязнения почв, растительной продукции, вод и снега тяжелыми металлами, нитратами и пестицидами в агропромышленном комплексе проводится на 300 постоянно действующих реперных участках, а на 350 стационарных контрольных участках проводятся наблюдения за радиационной обстановкой, в которые входит раннее определение коэффициентов переход радионуклидов из почвы в растения.

Экологическая оценка состояния почвы проводится с учетом следующих факторов:

1. Антропогенной нагрузки на почву и на все ее компоненты.

2. Нарушений почвы, ее взаимосвязей и взаимовлиянии на другие компоненты природно-антропогенного комплекса, обусловленных антропогенной нагрузкой и природными явлениями.

3. Способности почвы к текущему и последующему воспроизводству питательных веществ, морфологических структур, биоразнообразия, биотических связей и др.

4. Экологических проблем, связанных с ухудшением состояния почвы.

Для оценки экологического состояния почвы необходимо исследование ее как в целом, так и по компонентам – почвенных воздуха и раствора, химического состава, чужеродных и естественных включений, почвенной биоты и других экологических свойств.

В отличие от оценки состояния воздушной и водной сред, оценка экологического состояния почвы представляет собой более сложную задачу по следующим причинам:

1. Почва – сложный объект исследования, который «живёт по законам и живой природы, и минерального царства» (В.И. Вернадский).

2. Почва – многофазная система, химические взаимодействия в которой происходят с участием твердых фаз, почвенного раствора, почвенного воздуха, корней растений, живых организмов; при этом на нее оказывают постоянное влияние физические почвенные процессы (перенос влаги, ис­парение и т. д.).

3. Опасные, загрязняющие почву химические эле­менты – токсиканты (ртуть, кадмий, мышьяк, селен и др.) – яв­ляются природными составляющими горных пород и почв.

В почву они поступают из естественных и антропогенных источ­ников, а при проведении экологического мониторинга обычно требуется оценка влияния лишь антропогенной составляющей. Причем диапазон встречающихся значений содержания химиче­ских веществ в почве настолько широк, что бывает трудно уста­новить степень превышения в них исходного (фонового) уровня содержания химических веществ.

4. Поступление в почву различных химических ве­ществ антропогенного происхождения происходит практически постоянно.

Почвы можно рассматривать как ненарушенные, т.е. существующие в естественных природных условиях, и нарушенные, т.е. преобразованные и измененные человеком (сельскохозяйственные угодья, почвы городов, агропромышленных и других районов).

По признакам изменений различают следующие основные типы нарушений почвы:

1. Полное уничтожение почвы, т.е. удаление почвенного слоя, выход на поверхность почвообразующих пород.

2. Перекрытие почвенного профиля различными материалами – отходами, дорогами, покрытиями, застройками, затоплением.

Городами и прочими населенными пунктами отторгнуто из естественного биосферного процесса около 5% почвенного покрова, и эта величина неуклонно растет.

3. Эрозия почв – разрушение почв и вынос рыхлых компонентов почвенного материала водой и ветром.

Водная эрозия происходят под воздействием поверхностного стока, дождевых и талых вод. Ветровая эрозия представляет собой выдувание мелкозёма из верхних почвенных горизонтов, особенно в засушливые периоды, при сильных ветрах.

Отсутствие растительности приводит к усилению негативных последствий выветривания.

4. Механические нарушения – уплотнение, переувлажнение (подтопление), иссушение, образование плотных корок, пирогенные нарушения (являются результатом пожаров).

Механические нарушения приводят к ухудшению физических (водно-тепловых, воздушных) и химических свойств, замусориванию почв.

5. Загрязнение почв – накопление и распространение в них веществ, не связанных с почвообразованием.

Такие вещества могут относиться как к естественным компонентам – соли, закисляющие вещества, нефть и нефтепродукты, некоторые минеральные удобрения и др., так и к загрязнителям-токсикантам – тяжелые металлы, хлорорганическиепестициды, радионуклиды и др.

По характеру воздействия на объекты окружающей среды выделяются различные группы нарушений почвы (табл. 2.10.).

Таблица 2.10

Основные группы нарушений почвы

Группы нарушений почвы.	В чем выражается
1. Сельскохозяйственные:
– распашка полей	Эрозия почвы
– размещение пашни у водоемов	Химическое загрязнение и зарастание водоемов, снос питательных веществ в водоемы
– выпас скота	Уплотнение почвы и вытаптывание раститель­ности
– применение хими­катов и пестицидов	Химическое загрязнение почвы, гибель почвен­ных организмов.
– мелиоративные работы	Разнообразные нарушения в функционирова­нии экосистем.
2. Лесохозяйственные.	Воздействие на почву техники при лесомелиора­тивных, лесозаготовительных работах. Актив­ная эрозия и паление плодородия на обезлесен­ных участках.
3. Промышленные	Воздействие на почву выбросов газообразных, жидких и твердых веществ, складированных от­ходов, а также вследствие открытой и закрытой добычи полезных ископаемых.
4. Строительные	Воздействия на почву строительной техники и построенных сооружений, дорог: магистрально-строительные – вдоль линий электропередач, газопроводов, дорог и т.д.; гидростроительные –на прилегающих к водохранилищам территори­ях, где существенно изменяется гидрологиче­ский режим почв в связи с подтоплением и забола­чиванием.
5. Транспортные	Воздействие на почвы наземного транспорта: загрязнение их веществами, содержащимися в выхлопных газах (оксиды азота, сажа, углеводо­роды, тяжелые металлы), и механические воз­действия (уплотнение, разрушение полей) при движении вне дорог.
6. Рекреационные	Несоблюдение «экологических правил» поведе­ния человека в природной среде на территориях, интенсивно посещаемых туристами, грибника­ми, отдыхающими и т. п. Выражается в воздей­ствии на почву – вытаптывание, пожары, за­грязнение «отходами рекреации»: мусором, нефтепродуктами и др.

Оценивая состояние почвы, необходимо не только описывать приведенные выше ее нарушения, но и выявлять почворазрушающие процессы и их проявления (табл. 2.11.), а также конкретные антропогенные процессы (табл. 2.12.).

Таблица 2.11

Почворазрушающие процессы и их проявление

Наименование группы процессов.	Основное проявление процессов
Процессы, проявление которых не может быть предотвращено человеком.	Медленное тектоническое опускание (поднятие) территории, землетрясения, извержения вулка­нов, затопление земель во время стихийных 6едствий, заболачивание и засоление в силу естест­венных процессов и др.
Процессы, интенсивность проявления которых в большей или меньшей мере определяется антропогенными факторами.	Снежные лавины, оползни, осыпи, эрозия водная и ветровая, усадка сухих пористых пород при их насыщении водой, переувлажнение и заболачивание и др.
Процессы, вызываемые антропогенными факторами.	Оседание поверхности земной коры в результате откачки подземных вол, вторичное засоление, пересушка торфяных почв и др.
Антропогенные процессы	См. табл. 2.13

Таблица 2.12

Антропогенные почворазрушающие процессы.

Наименование группы процессов.	Основное влияние процесса на почвенный покров.
Деградация лесных почв при лесозаготовках.	Уничтожение вместе с лесом подлеска, травянистого покрова, подстилки резко увеличивает эрозионную опасность зе­мель.
Деградация пастбищных земель при интенсивном нерегулируемом выпасе скота	Разрушение дернины, уплотнение и распыление верхнего слоя почвы, обра­зование скотобойных троп и выбоин рез­ко снижают продуктивность земель, уве­личивают опасность проявления дефля­ции.
Деградация почвенного по­крова при геологоразведоч­ных работах и эксплуатации месторождений полезных ис­копаемых.	Удаление почвы, погребение отвалами, проявление различных почворазрушающих процессов при открытых и закрытых разработках – просадок, оползней, обвалов.
Деградация почвенного по­крова при различных стро­ительных работах и эксплу­атации сооружений.	Удаление почвенного покрова при строительстве железных и автомобильных дорог, трубопроводов, судоходных каналов и других сооружений. Погребение почв под отвалами и при возведении насыпей.
Деградация почв в процессе проведения мелиоративных работ.	Удаление гумусового слоя почвы в процес­се корчевки пней, уборки камней, про­кладки канав; погребение плодородных почв под почвой при строительстве дренажных магистральных канав и при выполнении других земляных работ ведет к снижению потенциального плодородия

В настоящее время к наиболее распространенным ущербам относятся различные виды деградации земельных участков.

Деградация почв – это процессы и результаты изменения комплекса их свойств и естественных режимов, в совокупности, приводящие к изменению функций почвы, как элемента экологической системы и к снижению почвенного плодородия.

Мониторинг деградации почв осуществляется по следующим позициям:

1. Факторы деградации(природные, антропогенные, комбинированные).

2. Категории деградации(физическая и механическая, химическая и физико-химическая, биологическая и биохимическая).

3. Виды деградации(формы проявления – эродированность, дегумификация, уплотнение, засоление и т.п.).

4. Степень деградации(слабая,... сильная).

5. Интенсивность процессов деградации(выявляется при повторных обследованиях).

При проведении почвенно-экологического мониторинга контролируются следующие показатели:

1. Влажность почвы.

2. Тепловой режим.

3. Подкисление или подщелачивание.

4. Вторичное засоление.

5. Потеря гумуса.

6. Загрязнение почв тяжелыми металлами.

7. Загрязнение почв нефтепродуктами, пестицидами.

8. Общее химическое загрязнение.

9. Затопление.

10. Заболачивание.

11. Уплотнение почв.

12. Эрозия и дефляция.

13. Потеря элементов питания (азот, фосфор, кальций, микроэлементы).

При проведении экологического мониторинга применяют экологические карты со специальными условными знаками. Для этого используют обозначение маркированного ареала. В разрыве контура ареала помешают индексы химических элементов, загрязняющих почву, а также цифры, указывающие уровень превышения ПДК каждого конкретного загрязнителя.

МЕТОДЫ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ПОЧВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЧВ ПО МОРФОЛОГИЧЕСКИМ ПРИЗНАКАМ

Полевое исследование почв – включает три обязательных этапа:

1. Подготови­тельный.

2. Полевой.

3. Камеральный.

Задачи подготовительного этапа исследования почв:

1. Ознакомление с программой и базой полевых работ (в том числе приборного парка), а также подготовка необходимого оборудования, снаряжения, справочного и бланкового материала.

2. Инструктаж по технике безопасности (ТБ) при работе в полевых условиях.

3. Рекогносцировочное обследование места проведения практики.

4. Составление плана местности.

Во время полевых исследований, производятся описания почвенных разрезов соответствующей ландшафтной обстановки и фиксируются полевые наблюдения.

Задачи полевого этапа исследования почв:

1. Проложение маршрутной профильной линии.

2. Выбор мест для заложения почвенных разрезов с учетом рельефа, растительности, заболоченности местности.

3. Привязка разрезов к местности по ближайшим ориентирам.

4. Нанесение на план маршрутной профильной линии местоположения разрезов с соответствующим номером.

Непосредст­венно в поле реализуется сравнительно-географический метод изучения почв, являющийся основой почвенного профилирова­ния и картографирования.

Изучение почв в полевых условиях также включает в себя:

1. Ознакомление с внешними признаками почв по маршрутной профильной линии, заложение почвенных разрезов с учетом существующих правил.

2. Изучение структуры почвенного профиля.

3. Выделение генетических горизонтов и измерение их мощ­ности.

4. Зарисовка почвенного разреза в полевом дневнике.

5. Морфологическое описание каждого горизонта: его цвета, окраски, влажности, структуры, сложения, механического соста­ва новообразований, включений, корневой системы растений, характера перехода к нижележащему горизонту.

Описание горизонтов производится в специальных журналах и на бланках наблюдений.

6. Определение (диагностика) почв по данным морфологиче­ского анализа почвенного профиля проводится, в частности, по реакции почвы с применением универсального индикатора.

7. Определение наличия карбонатов в почве проводится с по­мощью соляной кислоты (так называемое вскипание).

8. Отбор почвенных образцов и монолитов для выполнения лабораторных анализов и подготовка их к отправке в лабораторию.

В ходе исследования выявляется и оценивается влияние хозяйственной деятельности человека на состояние почвы.

Задачи камерального этапа исследования почв:

1. Оформление плана профилируемого участка, журналов и бланков описания почвенных разрезов.

2. Составление, оформление и анализ почвенного профиля.

3. Составление почвенной карты, дающей общее представление о характере почвенного покрова профилируемого участка.

В процессе камеральной обработки полевых материалов обрабатываются записи в полевых дневниках, бланках описаний, обобщаются полевые наблюдения, составляются и вычерчиваются почвенный профиль и почвенная карта.

В результате исследования почв разрабатываются практические выводы о состоянии почв и предложения по их рациональному использованию.

Дата добавления: 2013-12-12