Отбор проб почв и пробоподготовка

Требования по отбору проб почв регламентируются следующими нормативными документами - ГОСТ 17.4.2.01-81, ГОСТ 17.4.3.01-83, ГОСТ 17.4.1.02-83, ГОСТ 17.4.4.02-84, ГОСТ 17.4.3.02-85, а также методическими рекомендациями (Методические …, 1982; Ермохин и др., 1995) и соответствующей программой работ.

Опробование почвенного разреза проводится по генетическим горизонтам (А, АВ, В, ВС, С) или по интервалам 0 – 20; 40 – 60; 80 – 100; 100 – 200; 200 – 300 см. Образцы почв массой не менее 0,5 кг каждый отбирается с зачищенной описанной стенки шурфа, начиная снизу, из середины, или нескольких мест генетических горизонтов, и обязательно с поверхности разреза. Подпочвенный слой и нижележащие коренные породы, вскрытые скважинами, опробоваются с учетом литолого-фациальных и геохимических особенностей пород. Из точечных проб почвы формируют объединенные пробы, что достигается смешиванием точечных, отобранных на одной пробной площадке. Для радиохимических анализов на содержание радионуклидов объединенную пробу составляют не менее, чем из пяти точечных проб, взятых с одной пробной площадки. Масса пробы должна быть не менее 2,5 кг. Отобранные образцы упаковываются в мешочки или в плотную оберточную бумагу и завязывают шпагатом. Все образцы из одной точки наблюдения упаковываются вместе в коробки или ящики, на которых указызываются номер точки наблюдения (номер основного разреза и номер профиля); образцы сильно увлажненные, а также засоленные упаковываются в пергаментную бумагу или в полиэтиленовую пленку.

Подготовка проб почвы к анализам не менее важная операция, чем сам отбор проб. Она слагается из нескольких последовательно протекающих этапов: предварительное подсушивание почвы, удаление любых включений, почву растирают и просеивают через сито с диаметром отверстий 1 мм. Дальнейшие операции проводят в соответствии со схемой обработки почв (рис. 4.3.1).

В лабораторных условиях в почвах определяются наряду с тяжелыми металлами (ГОСТ 17.4.1.02-83) и радионуклидами следующие показатели:

- грансостав по 4 фракциям (<0,05 мм – песчаная фракция; 0,05 – 0,01 мм – крупная пыль; 0,01 – 0,001 мм – мелкая и средняя пыль; <0,001 мм – илистая фракция;

- генезис пород по грансоставу;

- определение удельной поверхности или расчет удельной поверхности;

- емкость поглощения;

- содержание органического вещества;

- кислотность;

- сумма поглощенных оснований;

- расчет бонитета почв;

Проводится оценка плодородия почв в баллах на основе определенных свойств (мощность гумусового горизонта, см; содержание гумуса, %; кислотности почвенного раствора, pH; количества физической глины, %; суммы поглощенных оснований, мг-экв/100 г), что в последующем будет учитываться при расчете эколого-экономического ущерба. В случае расчета платы за ущерб от загрязнения земель химическими веществами потребуются следующие показатели (Порядок …, 1993):

- норматив стоимости сельскохозяйственных земель;

- коэффициент пересчета в зависимости от периода времени по восстановлению загрязненных сельскохозяйственных земель;

- площадь земель, загрязненных химическими веществами;

- коэффициент пересчета в зависимости от степени загрязнения земель химическими веществами;

- коэффициент экологической ситуации и экологической значимости территории;

- коэффициент пересчета в зависимости от глубины загрязнения земель.

4.3.3. Результаты исследований

Почвенный покров является идеальной депонирующей средой. В составе почв фиксируются как природные составляющие, которые характерны для почвообразующих пород, так и частицы техногенного происхождения, поступающие за счет выбросов промышленных предприятий и других загрязнителей. Почвенный покров урбанизированных территорий представляет собой сложную природно-антропогенную систему (Экогеохимия …, 1995; Семячков, 2001). Продукты техногенеза накапливаются в верхних горизонтах почв, изменяя их химический состав, и включаются в природные и техногенные циклы миграции. В почве накапливаются вещества, не подверженные процессам полного разрушения, которые особо опасны для живых организмов в виде пылевой составляющей.

При мониторинге почв используется способ определения техногенной загрязненности почвенного покрова тяжелыми металлами группы железа (Патент № 2133487), который не позволяет дифференцированно изучать наиболее загрязненные участки на уровне вещественного состава, а также известны исследования в виде метода техногенной магнитной метки. Этот метод основан на количественной оценке запасов и профильного распределения в почвах сферических магнитных частиц (СМЧ), который был применен к луговым слитизированным почвам надпойменной террасы р. Миссисипи и расположенных на ней курганов 1000-летнего возраста (Геннадиев и др., 2002; Hussain, Olson, Jones, 1998; Jones, Olson, 1990). Авторами в ходе мониторинга загрязнения почвенного покрова на примере территории г.Томска был получен определенный опыт исследований (Язиков, 1994; Язиков и др., 2001). В процессе изучения вещественного состава проб почв были обнаружены частицы природно-техногенного происхождения. С помощью рентгено-структурного анализа была проведена точная диагностика всех природных компонентов почв в виде минеральных образований (кварц, альбит, микроклин, гематит, гетит, слюда, монтмориллонит, каолинит, гипс, хлорит). В таблице 4.3.4 приводится часть этих данных.

Таблица 4.3.4

Типовая характеристика частиц в почвенном покрове Кировского района г.Томска

Примечание: в таблице представлена характеристика отдельных проб

По данным изучения проб почв из техногенных составляющих были выделены в основном хорошо сохранившиеся металлические сферулы черного цвета размером в диаметре от сотых долей мм до 1 мм, характерные для чугунолитейного производства (рис. 4.3.2).

Изучение отходов производства чугунолитейного цеха открытого акционерного общества (ОАО) «Сибэлектромотор» позволило выделить анологичные образования. Последующее их совместное исследование на микроэлементном уровне с помощью лазерного микроанализатора (LMA-10) позволило установить их идентичность по химическому составу с преобладанием железа, марганца, титана, алюминия и кремния. Второй тип частиц был представлен стекловидными сферулами серого и белого цвета размером от десятых долей мм до 1 мм, характерных для производств теплоэнергетического комплекса (рис. 4.3.3).

В таблице 4.3.4 приводится часть этих данных. Остальные техногенные составляющие в виде углистых, сажистых и биогенных образований были выявлены в единичных пробах и в незначительном количестве. По полученным данным была построена схема, на которой выделили участки максимального загрязнения металлическими сферулами черного цвета (рис. 4.3.4).

Участки максимального загрязнения отражают специфику предприятий с его чугунолитейным производством. По результатам исследования были установлены участки загрязнения почвенного покрова на территории Кировского района г.Томска и выявлены предприятия-загрязнители, среди которых ОАО «Сибэлектромотор» («Сибэлектромотор»), ОАО «Манометр» («Манометр»), Томский электро-механический завод (ТЭМЗ), Томский электро-ламповый завод (ТЭЛЗ), Томский электро-технический завод (ТЭТЗ) и Томский инструментальный завод (ТИЗ).