Места мониторинга выбираются таким образом, чтобы представлять диапазон почвенно-климатических условий и типов землепользования. Это обеспечивает репрезентативность собранных данных и позволяет сделать выводы об изменениях почвы в различных экологических условиях. Изучение территорий с минимальным антропогенным воздействием (фоновых территорий) наряду с территориями с интенсивным антропогенным воздействием помогает провести различие между естественными и антропогенными изменениями свойств почвы. Такое сравнение необходимо для понимания истинных масштабов антропогенного воздействия на здоровье почвы.

Повсеместный мониторинг загрязнения и плодородия почвы необходим для обеспечения благприятного качества окружающей среды и устойчивого ведения сельского хозяйства. Программа такого мониторинга включает:

- мониторинг наиболее токсичных тяжелых металлов. Тяжелые металлы, такие как ртуть (Hg), свинец (Pb) и кадмий (Cd), чрезвычайно токсичны даже в низких концентрациях и могут оказывать серьезное воздействие на здоровье людей и животных. Регулярный мониторинг включает в себя: отбор и анализ проб (периодический сбор проб почвы с последующим лабораторным анализом с использованием таких методов, как атомно-абсорбционная спектроскопия или масс-спектрометрия); пространственное картирование (создание подробных карт, показывающих распределение и концентрацию этих металлов в различных регионах); оценку риска (оценка потенциального риска для здоровья человека и окружающей среды на основе уровней концентрации и путей воздействия);

- мониторинг наиболее токсичных органических загрязнителей. Органические загрязнители, такие как бенз(а)пирен и полихлорированные бифенилы (ПХБ), устойчивы в окружающей среде и могут биоаккумулироваться в пищевой цепи. Мониторинг включает в себя: сбор проб (регулярный отбор проб почвы, особенно в районах, расположенных вблизи промышленных объектов, сельскохозяйственных угодий и городских районов); аналитические методы (использование таких методов, как газовая хроматография-масс-спектрометрия (ГХ-МС), для обнаружения и количественного определения этих загрязнителей); временные тенденции (оценка изменений в уровнях загрязнителей с течением времени для понимания эффективности регулирующих мер и естественных процессов затухания);

- общий мониторинг токсикантов. Сюда входит мониторинг более широкого спектра токсикантов, таких как цинк (Zn), никель (Ni), ванадий (V), марганец (Mn) и другие органические загрязнители, которые могут накапливаться в сельскохозяйственной продукции. Основные виды деятельности включают: комплексные обследования (обширные обследования для выявления широкого спектра потенциальных загрязнителей); биомониторинг (оценка накопления токсикантов в растениях и культурах для обеспечения безопасности продуктов питания); идентификацию источников (выявление и контроль местных источников выбросов для уменьшения загрязнения);

- мониторинг свойств, определяющих плодородие почвы. Плодородие почвы имеет решающее значение для устойчивого сельского хозяйства и включает в себя мониторинг нескольких ключевых свойств: содержание гумуса (измерение содержания органического вещества в почве, которое имеет решающее значение для доступности питательных веществ и структуры почвы); уровень питательных веществ (регулярное тестирование на содержание основных питательных веществ, таких как азот (N), фосфор (P) и калий (K), с помощью наборов для тестирования почвы или лабораторного анализа); кислотность почвы (контроль уровня pH для поддержания оптимальных условий для роста растений); соленость (оценка накопления легкорастворимых солей, которые могут повлиять на структуру почвы и урожайность).

Исходя из представленной информации, существует два основных объекта наблюдения для мониторинга загрязнения почвы: сельскохозяйственные территории и территории вокруг промышленных и энергетических центров.

Почвы сельскохозяйственных территорий.

Частота отбора проб: два раза в год.

Весна: После таяния снега и перед применением пестицидов.

Конец вегетационного сезона: Для оценки общего влияния вегетационного периода на качество почвы.

Отбор проб снега: Ежегодно в конце зимы.

Цель: определить интенсивность поступления тяжелых металлов в почву из талого снега.

Почвы вокруг промышленных и энергетических центров.

Частота отбора проб: один раз в год весной после таяния снега.

Места отбора проб: точки на почвенно-географических профилях.

Азимутальный охват: расположены по восьми азимутам в радиусе нескольких десятков километров от источника загрязнения.

Дополнительные методы мониторинга: методы дистанционного зондирования, наземные исследования.

Сельскохозяйственные почвы подвергаются мониторингу чаще из-за их прямого влияния на производство продуктов питания и потенциального воздействия пестицидов.

Промышленные и энергетические центры подвергаются мониторингу реже, но охватывают более обширную территорию, чтобы учесть широкое распространение загрязнений.

Включение дистанционного зондирования и наземных исследований обеспечивает комплексный мониторинг и перекрестную проверку данных.

Такой структурированный подход помогает понять и эффективно управлять загрязнением почвы, объединяя множество методов и охватывая как локальное, так и более широкое воздействие загрязнения.

Концепция предельно допустимой концентрации (ПДК) химического вещества в почве – важнейший нормативный стандарт, направленный на обеспечение безопасности почв и защиту здоровья человека. ПДК – это комплексный показатель, определяемый на основе множества экспериментально установленных критериев вредности, которые отражают потенциальное воздействие загрязнителя на различные среды окружающей среды, биологическую активность почвы и процессы самоочищения.

Ключевые показатели при определении ПДК:

- транслокация. Этот показатель измеряет перенос химического вещества из почвы в растения. Он крайне важен, поскольку растения являются основным источником пищи для людей и животных, а поглощение вредных веществ может привести к биоаккумуляции и биомагнификации в пищевой цепи;

- миграция водная. Этот показатель оценивает способность химического вещества перемещаться из почвы в грунтовые и поверхностные водные источники. Миграция воды имеет большое значение, поскольку может привести к загрязнению источников питьевой воды, влияя на здоровье людей и животных и воздействуя на водные экосистемы;

- миграция воздушня. Этот показатель оценивает возможность улетучивания химического вещества и его перехода из почвы в атмосферный воздух. Миграция воздуха может привести к ингаляционному воздействию, представляющему риск для здоровья людей и животных, а также может способствовать более широкому загрязнению окружающей среды;

- общесанитарный. Этот показатель характеризует влияние загрязнителя на способность почвы к самоочищению и ее биологическую активность. Поддержание биологической активности почвы и процессов самоочищения необходимо для здоровья и плодородия почвы, что, в свою очередь, поддерживает устойчивое сельское хозяйство и стабильность экосистемы.

Определение ПДК включает в себя следующие этапы:

- экспериментальная оценка. Каждый из выше представленных четырех показателей вредности оценивается с помощью экспериментальных исследований для определения допустимого уровня содержания вещества для каждого пути;

- количественное обоснование. На основе экспериментальных данных количественно обосновываются допустимые уровни для транслокации, водной миграции, воздушной миграции и общесанитарных показателей.

В качестве ПДК выбирается наименьшее значение из допустимых уровней для четырех показателей. Это гарантирует, что наиболее чувствительный путь определяет нормативный предел, обеспечивая комплексную защиту от наиболее критического воздействия.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) или ориентировочно допустимая концентрация (ОДК) химических веществ в почве служит основным критерием для оценки загрязнения почвы химическими веществами. Если почва загрязнена несколькими веществами, оценка опасности загрязнения может быть основана на наиболее токсичном элементе, присутствующем в почве в наибольшей концентрации. Оценка загрязнения почвы химическими веществами, особенно в селитебных районах, является важнейшим аспектом охраны окружающей среды. Для оценки уровня химического загрязнения используются два ключевых показателя: коэффициент концентрации (Кс) и общий показатель загрязнения (Zc).

Коэффициент концентрации Кс рассчитывается для отдельных химических веществ, присутствующих в почве. Он определяется, по формуле 4.1, как отношение концентрации химического вещества в почве в мг/кг почвы к региональному фоновому (Сфі):

\( K_{c} = \frac{C_{i}}{C_{\varphi i}} \)

 

Суммарный показатель загрязнения (Z) обеспечивает комплексную оценку общего загрязнения почвы путем учета комбинированного воздействия множества химических веществ. Он особенно полезен для оценки экологических последствий загрязнения почвы.

 

Формула для Z выглядит следующим образом (4.2):

 

\( Z = \sum_{i=1}^{n} K_{i} - (n-1), \tag{4.2} \)

 

где п - число наблюдаемых загрязнителей, К_с - коэффициент концентрации і-го компонента загрязнения

Шкала оценки опасности загрязнения почвы по суммарному индексу загрязнения включает несколько категорий, каждая из которых указывает на различные уровни воздействия на здоровье населения, особенно детей, и на физическое и биологическое состояние почвы.

Категории опасности загрязнения почвы:

- допустимый уровень. Низкий уровень заболеваемости (болезней) среди детей. Минимальная частота функциональных изменений;

- умеренно опасный уровень. Характеризуется повышением общей заболеваемости, увеличением числа детей с хроническими заболеваниями, нарушения функционального состояния сердечно-сосудистой системы;

- опасный уровень. Характеризуется увеличением числа детей с частыми и хроническими заболеваниями, нарушением репродуктивной функции.

Показатели физической деградации сельскохозяйственных земель: площади земель, выведенные из использования из-за неблагоприятных почвенных процессов, таких как эрозия, вторичное засоление и загрязнение; значения потери гумуса в пахотном слое, который имеет решающее значение для плодородия почвы; показатели увеличения плотности почвы, что может повлиять на проникновение корней и инфильтрацию воды; снижение жизнеспособности почвенных микроорганизмов, которые необходимы для круговорота питательных веществ и поддержания здоровья почвы.

Данная шкала оценки обеспечивает основу для понимания масштабов загрязнения почвы и его последствий для здоровья человека и продуктивности сельского хозяйства. Она подчеркивает необходимость мониторинга и усилий по восстановлению для смягчения негативных последствий загрязнения и деградации почвы [10].

 

Контрольные вопросы

 

1. Какие основные цели и задачи решает мониторинг почвенного покрова?
2. Какие ключевые параметры и показатели качества почвы оцениваются в процессе мониторинга?
3. Какие методы и инструменты используются для отбора проб и анализа состояния почвенного покрова?
4. Как часто должен проводиться мониторинг почвенного покрова и какие факторы влияют на частоту наблюдений?
5. Какие меры принимаются на основе данных, полученных в ходе мониторинга почвенного покрова, для улучшения его состояния и охраны?
6. Частота проведения почвенного мониторинга?
7. Какие принципы лежат в основе почвенно-экологического мониторинга?
8. Какие методы используются при локальном мониторинге почвенного покрова?
9. Какие методы используются при региональном мониторинге почвенного покрова?
10. Что в себя включат организация мониторинга почвенного покрова
11. Как осуществляется экологически мониторинг почвенного покрова в Казахстане.