Цели и задачи почвенно-химического мониторинга фоновых территорий

Основная цель почвенного мониторинга фоновых территорий практически повторяет цель мониторинга почв в целом: своевременное обнаружение неблагоприятных изменений почв при развитии естественного процесса почвообразования в результате поступления в почвы глобально рассеянных загрязняющих веществ антропогенного происхождения. В данном случае конкретизируются именно антропогенные изменения свойств почв. Задачи почвенного мониторинга фоновых территорий таковы: 1) определить поток контролируемых химических элементов на почвы; 2) определить уровни контролируемых показателей химического состояния почв фоновых территорий; 3) определить зоны миграции, аккумуляции, направления трансформации контролируемых химических веществ в почвах.

Организация почвенного ФМ представляет собой, по-видимому, задачу более трудную, чем мониторинга водных и воздушных сред, а также локального, импактного мониторинга. Специфические особенности и трудности разработки и проведения почвенных исследований на фоновых территориях связаны со следующими обстоятельствами:

1. Почва - сложный объект исследования, так как представляет собой биокосное тело, которое живет по законам природы и минерального царства.

2. Почва - многофазная гетерогенная полидисперсная термодинамически 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.

3. Значительная часть опасных загрязняющих почвы химических элементов является естественной составляющей горных пород и почв (например, ТМ). В почвы они поступают из естественных и антропогенных источников, а задачи мониторинга требуют оценки доли влияния антропогенной составляющей.

4. Уровень поступления загрязняющих веществ на почвы фоновых территорий низок по сравнению с запасом этих веществ в верхних горизонтах почв.

5. Поступление химических веществ на почвы фоновых территорий носит постоянный характер.

6. Природное пространственное и временное вариьрование содержания химических веществ в почве велико, что определяет трудность установления превышения исходного уровня содержания химических веществ в почвах.

Понятие фон, фоновый уровень окончательно не определено. Его точное определение необходимо не только для решения задач ФМ, но и для оценки степени техногенного загрязнения почв. ПДК многих элементов еще не установлены. При характеристике загрязнения обычно сопоставляют уровни содержания элементов в загрязненных почвах с естественным фоновым уровнем.

Часто оценку современного состояния компонентов биосферы проводят путем сравнения современных концентраций контролируемых элементов с их природными концентрациями, имевшими место в доиндустриальную эпоху. Для определения их предложен ряд косвенных методов:

а) ретроспективная экстраполяция современных многолетних определений загрязняющих увеществ;

б) поиски соответствующих сведений об окружающей территории по прежним публикациям в научной литературе;

в) определение содержания загрязняющих веществ в захороненных средах;

г) определение содержания элементов в музейных образцах;

д) изотопный характер химических элементов.

Однако ни один из перечисленных методов не может быть признан для почв достаточно эффективным. Например, ретроспективная экстраполяция современных определений невозможна, так как пока нет наблюдений такой продолжительности, которые выявили бы устойчивые тенденции изменений концентраций ЗВ. Сопоставление вновь полученных сведений с публикациями достаточной давности - непростая задача, так как исследователи применяют различные методы, метрологическое сопоставление которых сейчас провести невозможно (примеры).

Таким образом, для характеристики локального и регионального загрязнения почв необходимо сопоставлять содержание ЗВ в почвах изучаемого района с почвами фоновых территорий и оценивать изменение этого содержания в пространстве, а для характеристики глобального загрязнения целесообразны регулярные наблюдения за состояние загрязняющих веществ в почвах фоновых территорий и оценка изменения его во времени.

Фоновый уровень содержания химических элементов в почвах определяют по-разному: 1) за фоновое принимают содержание элементов в пределах почвенного профиля; 2) под фоновым понимают содержание металлов в почвах удаленных от локальных источников загрязнения. Обычно имеется в виду содержание в самом верхнем почвенном горизонте. Иногда за фоновое принимают среднее взвешенное содержание элемента в почвенном профиле.

При использовании первого метода существует опасность сделать неправильные выводы. Различия уровней содержания элементов в пределах почвенного профиля могут быть достаточно велики и не связаны с загрязнением почв. Они могут быть результатом естественных процессов почвообразования, который ведет к формированию профиля, дифференцированных по содержанию контролируемых при мониторинге химических элементов (пример). Различия могут быть обусловлены литологической неоднородностью почвенной толщи (пример).

Последний прием применяется наиболее часто. Возможное изменение фонового содержания элементов является результатом естественных процессов и глобального переноса химических веществ антропогенного происхождения.