План темы:
1. Контроль за загрязнением почв пестицидами.
2. Контроль за радиоактивным загрязнением почв.
1. До 80% пестицидов абсорбируется почвенным гумусом, накапливаются и практически не подвергаются разложению. Испаряясь с поверхности почв, они загрязняют атмосферу, а просачиваясь – грунтовые воды.
В настоящее время существуют конкретные правила и методы отбора проб почв для определения микроколичества пестицидов и гербицидов, разработанные Институтом экспериментальной метеорологии (ИЭМ) Росгидромета. В соответствии с этими правилами наблюдения и контроль за загрязнением почв пестицидами и гербицидами включают в себя несколько важных моментов, на которые следует обратить внимание.
При подготовке к наблюдениям и контролю за загрязнением почв в полевых условиях, как правило, изучается имеющийся материал о физико-географических условиях объекта исследования, осуществляется детальное ознакомление с информацией о длительности применения пестицидов в хозяйствах изучаемого объекта, выявляются так называемые выборочные хозяйства с наиболее интенсивным (по объему) применением пестицидов в течение последних 5–7 лет, анализируются материалы об урожайности сельскохозяйственных культур и т.д.
Исследование загрязнения почв пестицидами проводится на постоянных и временных пунктах наблюдения. Постоянные пункты создаются в различных хозяйствах района обследований не менее чем на 5-летний период. Число постоянных пунктов зависит от числа и размеров хозяйств. К постоянным относятся территории молокозаводов, мясокомбинатов, элеваторов, плодоовощных баз, птицеферм, рыбхозов и лесхозов и т.д. Для оценки фонового загрязнения почв пестицидами выбираются участки, удаленные от сельскохозяйственного и промышленного производства, находящиеся в «буферной зоне» заповедников. На временных пунктах наблюдение и контроль за загрязнением почв пестицидами осуществляются в течение одного вегетационного периода или года.
Для оценки загрязнения пестицидами почвы отбираются 2 раза в год: весной после сева и осенью после уборки урожая. При установлении многолетней динамики остаточных количеств пестицидов в почвах или же миграции их в системе почва – растения наблюдения проводятся не менее 6 раз в год.
Для оценки площадного загрязнения почв пестицидами обычно составляется исходная проба почвы, в которую входят 25-30 проб (выемок), отобранных в поле по диагонали тростевым почвенным буром, который погружается в почву на глубину пахотного слоя (0... 20 см). Отбор проб почвы можно производить лопатой. Если наблюдения за загрязнением почвы пестицидами производятся в садах, то каждая проба отбирается на расстоянии 1 м от ствола дерева. Пробы-выемки, из которых составляется исходная проба, должны быть близки между собой по окраске, структуре, механическому составу и т.д.
В целях изучения вертикальной миграции пестицидов, как правило, закладываются почвенные разрезы, размеры (глубина) которых зависят от мощности почв. Почвенные разрезы представляют собой глубокие шурфы, пересекающие всю серию почвенных горизонтов и вскрывающие верхнюю часть подпочвы, т.е. неизменные или слабо измененные материнские породы.
В выбранном на поверхности земли месте очерчивают форму шурфа – продолговатый четырехугольник. Одна из коротких стенок шурфа к моменту описания должна быть обращена к солнцу. Эта стенка будет «лицевой», рабочей, предназначенной для изучения разреза почвы.
Перед взятием проб почвы производится краткое описание места расположения разреза и почвенных горизонтов. Пробы почвы берутся на «лицевой» стороне начиная с нижних горизонтов. С каждого генетического горизонта почвы берется один образец толщиной 10 см.
Площади поля, загрязнение которого характеризует одна исходная проба почвы, для разных категорий местности и почвенных условий неодинаковы.
Масса образца почв должна составлять 400 - 500 г. Образец снабжается этикеткой и регистрируется в полевом журнале, в котором записываются следующие данные: порядковый номер образца, место отбора, рельеф, вид сельскохозяйственного угодья, площадь поля, дата отбора, кто отбирал.
Исходные пробы почв должны анализироваться в естественно-влажном состоянии. Если по каким-либо причинам произвести анализ в течение одного дня не представляется возможным, то пробы высушиваются до воздушно-сухого состояния в защищенных от солнца местах. В лаборатории из воздушно-сухого образца методом квартования берется средняя проба массой 0,2 кг. Из нее удаляются корни, камни, инородные включения, затем она растирается в фарфоровой ступке и просеивается через сито с отверстиями диаметром 0,5 мм, после чего из нее берут навески по 10...50 г для химического анализа.
2. Почва, как продукт выветривания литосферы и ее взаимодействия с атмосферой, имеет определенную фоновую радиоактивность. Искусственно повышенная радиоактивность почв может быть связана с различными видами использования радиоизотопов, включая их добычу и переработку, в том числе производство и использование ядерного оружия.
Загрязнение почв радиоактивными элементами происходит, в основном, в результате их выпадений из атмосферы. Наибольшая доля в радиоактивных выпадениях приходится на 90Sr, 131I и 137Cs, которые обнаруживаются в тканях человека. Вред, связанный с накоплением в организме радиоактивных элементов, может быть индивидуальным (например, развитие рака), или генетическим, когда возрастает частота мутаций и появляется потомство с врожденными уродствами. Опасность возрастает еще и потому, что радиоактивные элементы, подобно пестицидам, концентрируются в трофических цепях.
Радионуклиды с большим периодом полураспада накапливаются в поверхностном слое почвы. Это позволяет определить суммарное значение радиоактивных выпадений из атмосферы за продолжительный период времени.
В результате миграции радионуклиды способны проникать вглубь почвы. Скорость такого проникновения зависит от состояния поверхности почвы и ее влажности. Глубина проникновения в легких почвах для 137Cs может достигать 50 см, а для 90Sr – 90-100 см. Однако, основное количество радионуклидов сосредоточено в верхнем 10-сантиметровом слое почвы. Исследование вертикального распределения радионуклидов по профилю почвы позволяет:
- оценить мощность дозы гамма-излучения того или иного радионуклида,
- оценить скорость их миграции в почве,
- выявить промышленное загрязнение на фоне глобального
- или «свежие» радиоактивные выпадения на фоне «старого» загрязнения,
- оценить количество радионуклидов в почве.
Одним из методов контроля радиоактивного загрязнения почв является метод отбора проб почв с последующим их гамма-спектрометрическим анализом в лабораторных условиях. На обследуемом участке желательно также выполнить предварительную (полевую) гамма – радиометрическую съемку с использованием, например, дозиметра СРП-88. Измерения рекомендуется производить на высоте 1 м от поверхности и не ближе 2-5 м от стен строений.
Для того, чтобы результаты анализа почв могли быть распространены на всю исследуемую территорию, а не характеризовали только место отбора пробы, последняя должна быть представительной. Представительность отобранной пробы может быть обеспечена в том случае, если поверхность почвы в месте пробоотбора не подвергается смыву во время ливней или паводковыми водами, а также не подвержена смещению сильными ветрами в результате эрозии. В месте отбора проб также не должно быть наносов почвы. Отбор проб следует проводить на открытых горизонтальных участках с ненарушенной структурой.
В зависимости от уровня загрязнения выделяют два случая отбора проб почвы:
- отбор проб производится при отсутствии заметного вклада мощности дозы гамма-излучения от выпавшего загрязнения;
- мощность дозы на поверхности почвы обусловлена выпавшими загрязнениями.
В первом случае отбора проб почвы используют специальные пробоотборники цилиндрической формы диаметром 26 см. Для исследования вертикального распределения загрязнения отобранный монолит почвы делят на слои. Толщина первых четырех слоев должна составлять 0,5 см, следующих четырех – 1 см и последних двух слоев – 2 см.
Поскольку радионуклиды могут проникнуть в почву и на глубину более 10 см, для исследования их вертикального распределения используют другой пробоотборник, позволяющий отбирать пробы на глубине 40-50 см и на пахотных участках. Площадь такого пробоотборника составляет 100 см2, а высота 70 см. уменьшенный диаметр пробоотборника по сравнению с вышерассмотренным объясняется тем, что для пахотных почв и глубин более 10 см изменение содержания радионуклидов в почве с глубиной значительно меньше, чем для поверхностного слоя почвы, что позволяет проводить исследование более толстых слоев, а следовательно, отбираемые пробы могут быть меньшего объема.
Кроме того, уменьшение диаметра пробоотборника позволяет с меньшими усилиями исключить попадание почвы из верхних слоев в нижние. После забивания пробоотборника в почву его выкапывают, разбирают на две половинки, а отобранную пробу делят на слои высотой 5 см. пробы упаковывают в полиэтиленовые мешки и заворачивают в бумагу, снабжая этикетками с подробным описанием места отбора пробы и состояния поверхности почвы.
Для отбора образцов почв при изучении миграции радионуклидов в наземных экосистемах можно также закладывать разрезы размером 70 х 150 см и глубиной 1-2 м (в зависимости от типа почв) и отбирать пробы по горизонтали непрерывно по всему разрезу. Толщина отбираемых для радиометрических анализов слоев не должна превышать 2-5 см.
Одновременно с радиоактивными образцами почвы отбирают и пробы растительности.