Мониторинг почвенных ресурсов

В процессе жизнедеятельности социум вырабатывает энтропию, которая имеет различные материальные формы. Почва - индикатор многолетних природных процессов, и её состояние - это результат длительного воздействия разнообразных источников загрязнения. Выбросы в атмосферу от промышленных предприятий и автотранспорта, орошение земель загрязненными водами, нарушений технологических требования при добыче, переработке и использовании нефтепродуктов, многочисленные аварии на нефтепроводах, несбалансированное применение минеральных удобрений и пестицидов приводят к загрязнению почв, ухудшению их физического состояния и в результате потере плодородия и неспособности выполнять свои экологические функции. Существуют различные подходы к классификации мониторинга (по характеру решаемых задач, по уровням организации, по природным средам, за которыми ведутся наблюдения).

В основе почвенно-экологического мониторинга должны лежать следующие основные принципы:

1) разработка методов контроля за наиболее уязвимыми свойствами почв, изменение которых может вызвать потерю плодородия, ухудшение качества растительной продукции, деградацию почвенного покрова;

2) постоянный контроль над важнейшими показателями почвенного плодородия;

3) ранняя диагностика негативных изменений почвенных свойств;

4) разработка методов контроля за сезонной динамикой почвенных процессов с целью прогноза ожидаемых урожаев и оперативного регулирования развития сельскохозяйственных культур, изменением свойств почв при длительных антропогенных нагрузках;

5) ведение мониторинга за состоянием почв территорий ненарушенных антропогенными вмешательствами (фоновый мониторинг).

Специальные задачи почвенно-экологического мониторинга выполняемые на разном уровне (локальном, региональном, глобальном), различаются. Объединяет их общая цель: своевременное обнаружение изменений свойств почв при различных видах их использования и неиспользования.

Локальный и региональный мониторинг должен решать следующие задачи:

1) характеристика источника загрязнения и загрязняющих веществ;

2) определение уровней контролируемых показателей состояния почв, вод, растений на территории, подверженной действию источника загрязнения;

3) установление зон распространения почв с ухудшением контролируемых свойств;

4) определение характера действия загрязняющих веществ на почву, а также путей миграции, аккумуляции и направления трансформации загрязняющих веществ в почве;

5) оценка сопротивляемости почв загрязнению и возможности их самоочищения;

6) рекомендация мероприятий по снижению или ликвидации последствий загрязнения почв;

7) оценка экономического ущерба, нанесенного природе и сельскому хозяйству загрязнением почв.

При глобальном мониторинге должно проводиться следующее:

1) характеристика потока контролируемых химических элементов на почвы фоновых территорий;

2) определение уровней контролируемых показателей состояния почв;

3) выявление зон миграции, аккумуляции, направления трансформации контролируемых химических элементов в почве;

4) определение скорости накопления контролируемых химических элементов в почвах фоновых территорий.

Организация почвенного мониторинга представляет собой задачу более трудную, чем мониторинга водных и воздушных сред по следующим причинам:

1) почва - сложный объект исследования, так как представляет биокосное тело, которое живет по законам и живой природы, и минерального царства;

2) почва - многофазная гетерогенная полидисперсная термодинамическая открытая система, химические взаимодействия в ней происходят с участием твердых фаз, почвенного раствора, почвенного воздуха, корней растений, живых организмов. Постоянное влияние оказывают физические почвенные процессы (перенос влаги и испарение);

3) опасные загрязняющие почву химические элементы Hg, Cd, Pb, As, F, Se являются природными составляющими горных пород и почв. В почву они поступают из естественных и антропогенных источников, а задачи мониторинга требуют оценки доли влияния лишь антропогенной составляющей;

4) поступают в почву различные химические вещества антропогенного происхождения практически постоянно;

5) природное пространственное и временное варьирование содержаний химических веществ в почвах велико, что нередко определяет трудность установления степени превышения исходного уровня содержания химических веществ в почвах.

В лаборатории у почвы определяют:

1. Механический состав

2. Физические свойства

3. Влагоемкость и влагопроницаемость

4. Кислотность и плодородие по составу растительности

5. Кислотности

6. Измерение параметров(температура, цвет, запах, микроорганизмы)

Многие методические вопросы почвенного мониторинга не решены. Окончательно не определено понятие «фон», «фоновое содержание». Часто современное состояние биосферы оценивают, сравнивая его с прошлым состоянием с помощью косвенных методов: путем ретроспективной экстраполяции современных данных, сопоставлением со сведениями в прежних публикациях, определением содержания загрязняющих веществ в захороненных средах и музейных образцах, используя изотопный анализ химических веществ. Все эти методы не свободны от недостатков.

2) Оценка состояния загрязнения почв сельскохозяйственного назначения и урбанизированных территорий:

Эффективная политика в области охраны окружающей среды декларированная в действующем природоохранном законодательстве, может осуществляться только на основе полной информации о характеристике природных объектов и комплексной оценке полученных данных. Признавая важность оценки состояния всех природных сред, вместе с тем, особо следует подчеркнуть актуальность оценки состояния почвы, которая, в силу своей специфики, является средой, депонирующей загрязняющие вещества и во многом определяющей устойчивость экосистемы к негативному антропогенному воздействию. Ее роль долгое время недооценивалась, что выразилось в отсутствии должного внимания как к экологическому мониторингу почвы, так и к системе нормирования в этой области.

В настоящее время ситуация изменилась, однако исследования по оценке антропогенного воздействия на почвенный покров городов и крупных населенных пунктов в основном осуществляются только с целью санитарно-гигиенической характеристики территорий, что накладывает свой отпечаток на формирование программы исследований. В большинстве случаев в программу включают контроль основных токсикантов и интерпретацию полученных данных на базе использования ПДК и фоновых значений. В результате таких наблюдений почва рассматривается исключительно как субстрат без учета выполняемых ею экологических функций (Добровольский, Никитин, 2000; Добровольский, 2007). Такая ситуация характерна практически для всех исследований, проводимых в рамках государственных программ, осуществляемых Росгидрометом и другими ведомствами, что ограничивает возможность использования полученных данных в принятии управленческих решений.

Кроме этого, большинство научных работ и государственных программ мониторинга состояния почвенного покрова априори являются неполными, поскольку крайне редко исследованием охватываются почвы промышленных зон, что связано с ограниченным допуском сторонних лиц на территорию предприятий. В итоге участки земель, в наибольшей степени трансформированные техногенным воздействием, остаются практически неизученными.

В связи с этим существует острая необходимость проведения более глубокого анализа состояния городских почв по следующим направлениям: 1) изучение базовых почвенных характеристик в условиях интенсивной антропогенной нагрузки; 2) оценка специфики и степени воздействия различных видов хозяйственной деятельности человека на загрязнение почвенного покрова, в том числе на территории промышленных зон.

Актуальность первой задачи обусловлена тем, что только на основе информации о содержании и качестве органического вещества, физико-химических и других характеристик почвы возможна ее оценка как геохимического барьера на пути миграции токсикантов, в значительной степени определяющего качество среды обитания человека и самоочищающую способность экосистем (Ковда, 1985; Мотузова и др., 1989; Черников и др., 2000, 2004; Никитин, 2005).

Необходимость исследований в рамках второго направления во многом вызвана крайне неблагоприятным состоянием окружающей среды в зоне интенсивной хозяйственной деятельности, особенно в городах (Экогеохимия., 1995; Химический состав., 2009; Государственный доклад., 2010; Динамика изменения., 2010), и необходимостью, в связи с этим, разработки системы мероприятий по реабилитации и охране природных объектов на таких территориях, включая промышленные площадки и участки размещения отходов производства и потребления. Решение этой задачи возможно только на основе полной информации о специфике современного состояния природных сред и, прежде всего, почвы. Более того, востребованность такого направления обусловлена увеличением экономической значимости результатов исследования почв, связанных с определением размера экологических платежей от субъектов хозяйственной деятельности.

Следует отметить, что кроме наличия информации о загрязнении, крайне важным является ее объективная интерпретация (особенно когда речь идет о комплексном загрязнении), а также идентификация источника загрязнения. Проблема выявления причин и виновников загрязнения стала особенно актуальной в последние несколько лет в свете усиления борьбы с экологическими правонарушениями, одним из наиболее действенных инструментов которой является судебная экологическая экспертиза (Омельянюк, 2004; Никифоров, 2004). Практика, однако, показывает, что методика и методология экологической и почвоведческой экспертизы нуждаются в совершенствовании.

В связи с этим особую актуальность приобретают исследования, программа которых ориентирована на определение уровня загрязнения территорий с учетом базовых почвенных характеристик и комплексного характера загрязнения, а также разработка методологии и методических подходов к решению названных выше задач.

3) Критерии оценки экологической обстановки (чрезвычайная, бедственная):