Почва – это самостоятельное естественно - историческое органоминеральное природное тело, возникшее на поверхности земли в результате длительного воздействия биотических, абиотических и антропогенных факторов, состоящее из твердых минеральных и органических частиц, воды и воздуха и имеющее специфические генетико-морфологические признаки, свойства, создающие для роста и развития растений соответствующие условия.

Цели почвенных исследований:

- выбор места размещения площадки строительства на менее плодородных почвах и максимальное сохранение лесного фонда;

- определение влияния проектируемого сооружения на прилегающие сельскохозяйственные и лесные угодья для разработки мероприятий по их защите от вредного воздействия промышленных выбросов и сбросов токсичных ингредиентов;

- оценка возможности изъятия земель исходя из их ценности, а также возможности размещения отходов;

- разработка схем озеленения населенных пунктов и создание рекреационных зон;

- оценка загрязненности почв на площадках строительства и в зоне их возможного влияния;

- определение зон и мощности загрязненных грунтов.

Охрана почв – система мер, направленная на предотвращение снижения плодородия почв, их нерационального использования и загрязнения.

Для контроля загрязнения и прогноза состояния почв все химические вещества классифицируются по степени опасности. Выделяют 3 класса химических веществ:

- вещества высокоопасные;

- вещества умеренно опасные;

- вещества малоопасные.

Класс опасности химических веществ устанавливают не менее чем по трем показателям (токсичность, персистентность в почве (продолжительность сохранения активности загрязняющего почву вещества), ПДК в почве, миграция, персистентность в растениях, влияние на пищевую ценность сельскохозяйственной продукции).

Классификацию почв по степени загрязнения проводят по ПДК химических веществ в почвах и их фоновому содержанию.

Химическое загрязнение грунтов оценивают по суммарному показателю химического загрязнения Z_C, характеризующему степень химического загрязнения грунтов и определяющемуся как сумма коэффициентов концентрации K_C отдельных компонентов загрязнения.

По степени загрязнения почвы следует подразделять на:

- сильнозагрязненные – почвы, содержание загрязняющих веществ в которых в несколько раз превышает ПДК, имеющие, под воздействием химического загрязнения, низкую биологическую продуктивность, существенное изменение физико-механических, химических и биологических характеристик, в результате чего содержание химических веществ в выращиваемых культурах превышает установленные нормы.

- среднезагрязненные – почвы, в которых установлено превышение ПДК без видимых изменений в свойствах почв.

- слабозагрязненные – почвы, содержание химических веществ в которых не превышает ПДК, но выше естественного фона.

По степени устойчивости к химическим загрязняющим веществам и по характеру ответных реакций почвы следует подразделять на:

- очень устойчивые;

- среднеустойчивые;

- малоустойчивые.

Степень устойчивости почвы к химическим загрязняющим веществам характеризуют следующие основные показатели:

• гумусное состояние почв;
• кислотно-основные свойства;
• окислительно-восстановительные свойства;
• катионно-обменные свойства;
• биологическая активность;
• уровень грунтовых вод;
• доля веществ в почве, находящихся в растворимой форме.

Анализ почвы – это совокупность операций, выполняемых с целью определения состава, физико-механических, физико-химических, химических, агрохимических и биологических свойств почвы.

Пробная площадка почвы – это репрезентативная часть исследуемой территории, предназначенная для отбора проб и детального исследования почвы и характеризующаяся сходными условиями.

Точечная (единичная) проба – это материал, взятый из одного места горизонта или одного слоя почвенного профиля, типичный для данного горизонта или слоя

Объединенная проба почвы – это проба почвы, состоящая из заданного количества единичных проб (не менее двух точечных проб).

Почвенная вытяжка – это экстракт, полученный после обработки почвы раствором заданного состава, действовавшим на почву определенное время при определенном соотношении почва-раствор.

При анализе почв большое внимание уделяется оценке санитарного состояния почв, то есть исследованию физико-химических, химических и биологических свойств, которые влияют на здоровье человека.

Для оценки санитарного состояния почв применяют следующие показатели: содержание общего азота, хлоридов, кислотность, содержание пестицидов, тяжелых металлов, нефти и нефтепродуктов, фенолов, сернистых соединений, мышьяка, цианидов, радиоактивных веществ, различных микроорганизмов (гельминтов, синантропных мух и т.п.). Обязательность определения данных показателей устанавливается в зависимости от вида землепользования (почвы населенных пунктов, курортов и зон отдыха, зон санитарной охраны источников водоснабжения, санитарно-защитных зон предприятий, транспортных земель, сельскохозяйственных и лесных угодий).

На основании данных, полученных в результате почвенных исследований, составляется паспорт почвы - документ, содержащий фиксированный набор данных о почве, необходимых для целей ее рационального использования и охраны.

Химический анализ почв. Пробу почвы рассыпают на бумаге и разминают пестиком крупные комки. Затем выбирают включения – корни растений, насекомых, камни, стекло, уголь, кости животных, а также новообразования – друзы гипса, известковые журавчики и др.

Пробу почвы массой 30 г помещают в коническую колбу, приливают 150 см дистиллированной воды и перемешивают в течение 15 минут. После перемешивания суспензию фильтруют через бумажный фильтр. Мутные фильтраты возвращают на фильтры до тех пор, пока они не станут прозрачными. Полученные фильтраты перемешивают и используют для анализа.

Опыт 1. Исследование кислотности (щелочности) почвы

Материалы и оборудование: пробирки, лакмусовая бумажка, цилиндры и пипетки мерные, воронки конические.

Ход работы: для определения реакции на лакмус 5-10 мл испытуемого фильтрата помешают в пробирку, опускают лакмусовую бумажку и фиксируют наличие или отсутствие покраснения лакмуса (кислая или щелочная реакция).

Опыт 2. Определение ионов Cl^-

Материалы и оборудование: пробирки, цилиндры и пипетки мерные, воронки конические, 3 %-ный раствор соли азотнокислого серебра, подкисленный азотной кислотой (2 мл концентрированной азотной кислоты на 100 мл раствора азотно-серебряной соли).

Ход работы: для определения наличия или отсутствия ионов Cl^- 5 – 10 мл фильтрата помещают в пробирку и добавляют к ней несколько капель 3 %-ного раствора соли азотнокислого серебра, подкисленного азотной кислотой. О наличии ионов Cl^- судят по появлению ясно заметной белой мути или осадка.

Опыт 3. Определение ионов SO₄^2-

Материалы и оборудование: пробирки, цилиндры и пипетки мерные, воронки конические, 10 %-ный раствор хлористого бария, подкисленный соляной кислотой (2 мл концентрированной соляной кислоты на 100 мл раствора хлористого бария).

Ход работы: для определения наличия или отсутствия ионов SO₄^2-  5-10 мл фильтрата помещают в пробирку и добавляют к ней несколько капель 10 %-ного раствора хлористого бария, подкисленного соляной кислотой. О наличии ионов SO₄^2- судят по появлению ясно заметной мути или осадка.

Опыт 4. Измерение рН потенциометрическим методом

Материалы и оборудование: стаканы химические, рН-метр со стеклянным электродом измерения и электродом сравнения, секундомер.

Ход работы: анализируемую пробу объемом 30 см³ помещают в химический стакан вместимостью 50 см.

Электроды промывают дистиллированной водой, обмывают исследуемым фильтратом, погружают в стакан с анализируемой пробой. При этом шарик стеклянного измерительного электрода необходимо полностью погрузить в раствор, а солевой контакт вспомогательного электрода должен быть погружен на глубину 5-6 мм.

Отсчет величины рН по шкале прибора проводят, когда показания прибора не будут изменяться более чем на 0,2 единицы рН в течение одной минуты, через минуту измерение повторяют, если значения рН отличаются не более чем на 0,2, то за результат анализа принимают среднее арифметическое значение.

После измерений электроды ополаскивают дистиллированной водой и протирают фильтровальной бумагой или мягкой тканью.

Если возникает необходимость обезжирить электрод, то его протирают мягкой тканью, смоченной этиловым спиртом и затем несколько раз ополаскивают дистиллированной водой и протирают мягкой тканью.

Обработка результатов измерения:

За результат анализа Х_ср принимают среднее арифметическое значение двух параллельных определений Х₁ и Х₂ по формуле 4.1.

 

                                            4.1)

 

Опыт 5. Измерение массовой концентрации общего железа в почвах фотометрическим методом с сульфосалициловой кислотой.

Материалы и оборудование: мерная колба 100 см³, мерные цилиндры и пипетки, универсальная индикаторная бумага, спектрофотометр, стеклянные кюветы с длиной поглощающего слоя 10 мм, 10 %-ный раствор сульфосалициловой кислоты, раствор аммиака (1:1), раствор хлорида аммония.

Ход работы: измеряют объем полученного фильтрата и переливают его в мерную колбу объемом 100 см, приливают 2,0 см аммония хлористого, 4,0 см сульфосалициловой кислоты, 2,0 см³ аммиака, рН раствора должен составлять 7-8 (по индикаторной бумаге). Доводят объем фильтрата до метки дистиллированной водой. Тщательно перемешивают и оставляют на 5 мин до развития окраски.

Оптическую плотность полученного раствора измеряют на спектрофотометре при длине волны λ = 425 нм в кювете с длиной поглощающего слоя 10 мм по отношению к холостому раствору, проведенному с дистиллированной водой через весь ход анализа.

По градуировочному графику находят содержание железа общего (рисунок 4.2).

 

Рисунок 4.2 – Градуировочный график

 

Обработка результатов измерения:

Содержание железа рассчитывают по формуле 4.2:

 

X = C*100/ V,                                    (4.2)

 

где X – содержание железа, мг/дм³;

С – концентрация железа, найденная по градуировочному графику, мг/дм³;

100 – объем, до которого была разбавлена проба, см;

V – объем, взятый для анализа, см³.

За результат анализа Х_ср принимают среднее арифметическое значение двух параллельных определений Х₁ и Х₂ по формуле 4.3.

 

X_ср=  X1+X2/2,                                      (4.3)

 

для которых выполняется следующее условие по формуле 4.4:

 

│X₁-X₂│≤ r×( X₁+X₂)/200,                            (4.4)

 

где r – предел повторяемости, значения которого приведены в соответствии с таблицей 4.1.

 

Таблица 4.1 – Значения предела повторяемости при вероятности         Р = 0,95

 

Диапазон измерений, мг/дм3	Предел повторяемости (относительное значение допускаемого расхождения между двумя результатами параллельных определений), г, %
от 0,1 до 1,0 вкл.	22
св. 1,0 до 5,0 вкл.	11
св. 5,0 до 10,0 вкл.	8

 

При невыполнении условия (1) могут быть использованы методы проверки приемлемости результатов параллельных определений и установления окончательного результата согласно раздела 5 ГОСТ Р ИСО 5725-6. В том случае, если массовая концентрация железа в анализируемой пробе превышает верхнюю границу диапазона, то допускается разбавление пробы таким образом, чтобы массовая концентрация железа соответствовала регламентированному диапазону. Если массовая концентрация железа в анализируемой пробе ниже минимально определяемой по методике концентрации, то допускается концентрирование. Если для определения массовой концентрации железа производилось разбавление или концентрирование пробы, то в расчетах вводится поправочный коэффициент.

Задание. Сравнить полученные показатели с нормативными (справочными) значениями. Сделать вывод о санитарном состоянии почв.