Общие принципы почвенно-экологического мониторинга

Динамика содержания гумуса. Контроль за содержанием гумуса входит в число первоочередных задач, поскольку изменение количества органического вещества в почве не только прямо связано с изменениями практически всех свойств почв и их плодородия, но отражает влияние внешних негативных процессов, вызывающих деградацию почв.

Для контроля за качественной характеристикой почвенного гумуса целесообразно определять содержание водорастворимых органических веществ, формирующих в значительной мере запас лабильных элементов питания  и являющихся показателем доступности  гумусовых веществ микроорганизмам.

Вторичное засоление почв. Вторичное, точнее, антропогенное засоление почв проявляется при недостаточно научно обоснованном орошении, строительстве каналов и водохранилищ, при развеивании солевых аккумуляций и др. Химически Оно проявляется в увеличении содержания в почвах и почвенных растворах легкорастворимых солей – NaCl, Na₂SO₄, MgCl₂, MgSO₄ и др. Наиболее простой и быстрый метод обнаружения засоления основан на измерении электрической проводимости. Применяют определение электрической проводимости почвенных суспензий, паст насыщения, водных вытяжек, почвенных растворов и непосредственно почв. Быстро и достаточно точно можно контролировать этот процесс, определяя удельную электрическую проводимость водных суспензий с помощью специальных солемеров.

Осолонцевание почв. Химическим признаком осолонцевания обычно служит увеличение содержания в почвах обменного натрия.

Угнетение почвенной биоты. Этот важный показатель, пригодный, в том числе и для ранней диагностики негативных процессов в почве, находят, как правило, по косвенным признакам. Сравнительно простой прием, позволяющий оценить суммарную активность почвенных организмов, разлагающих органическое вещество и выделяющих диоксид углерода, состоит в определении так называемого дыхания почвы, или эмиссии почвой СО₂. В полевых условиях на поверхности почвы устанавливают специальные камеры, которые улавливают выделяющийся СО₂, например, путем его поглощения раствором щелочи; затем количество поглощенного СО₂ можно измерить титрованием.

Фитотоксичность почв. Необходимость определения этого показателя особенно часто возникает при мониторинге химически загрязненных почв или при оценке возможности использования в качестве мелиорантов или удобрений различного рода отходов: осадков сточных вод, различного рода компостов, гидролизного лигнина.

Для выяснения  относительной фитотоксичности  используют метод рулонной культуры, выращивая проростки тест-растений на рулоне фильтровальной бумаги из семян, замоченных в растворе в различными концентрациями тяжелых металлов.

Загрязнение почв нефтепродуктами. При контроле загрязнения почв нефтепродуктами решаются обычно три основные задачи:

1. определяются масштабы (площади загрязнения);
2. оценивается степень загрязнения;
3. выявляется наличие токсичных и канцерогенных соединений.

Первые  две задачи могут решаться дистанционными методами, к которым относится  аэрокосмическое измерение спектральной отражательной способности почв. По измеренным величинам спектральных коэффициентов яркости (СКЯ) удается  обнаружить территории, загрязненные нефтью, а по уровням изменения  окраски почв – примерно степень  загрязнения.

При мониторинге  почв, загрязненных углеводородами, особое внимание уделяется определению  полициклических ароматических  углеводородов (ПАУ) люминесцентными  и газохроматическими методами.

Загрязнение почв тяжелыми металлами. Любые элементы находятся в почве в форме различных соединений, только часть которых доступна растениям. Но эти соединения могут трансформироваться и переходить из одних форм в другие.

Поэтому для целей мониторинга выбирают в известной мере условно две  или три важнейших группы. Обычно определяют общее (валовое) содержание элементов, лабильные (подвижные) формы  их соединений, иногда отдельно определяют обменные формы и водорастворимые  соединения.

Необходимые при комплексном мониторинге  почв свойства почв приведены в таблице 2.

 

Таблица  – Комплексная система показателей  мониторинга состояния почв при  загрязнении (Гришина Л. А. и др., 1991)

Свойства почвы	Необходимые показатели	Дополнительные показатели
1	2	3
Степень загрязнения	Общее содержание загрязняющих веществ, мг/кг
Физико-химические	рН Гидролитическая кислотность, мг*экв/100 г Окислительно-восстановительный  потенциал	Титруемая щелочность, мг*экв/100 г Содержание карбонатов (бикарбонатов) Содержание окисленных и  восстановленных элементов с  переменой валентностью
Общие	Сумма поглощенных оснований, мг*экв/100 г Микроагрегатный и механический состав Удельная электропроводность, мВ	Емкость катионного обмена мг*экв/100 г Степень засоления, % Сухой остаток, % Степень эродированности, %
Миграционные	Содержание экстрагируемых форм химических элементов, мг/л	Подвижность органо-минеральных компонентов, мг/л
Буферность к загрязнению и изменению свойств	Устойчивость гумуса Устойчивость ППК Устойчивость кислотно-основных свойств Устойчивость ферментативной активности	Обобщенный показатель реакции  почвы на загрязнение
Агрохимиче-ские	Общее содержание гумуса, % Общее содержание азота, фосфора, калия, %	Групповой состав гумуса Содержание водорастворимых  органических веществ, мг/100 г
Биологические (токсические)	Активность дегидрогеназ, мкл  Н2/г сутки Дыхание (по выделению СО2 или поглощению О2), % Фитотоксичность (по изменению  энергии прорастания), %	Общая каталитическая активность (разложение перекиси) Активность ферментов  в циклах углеродах, азота и фосфора Влажность завядания Содержание токсичных  форм элементов

 

Наибольшая  эффективность показателей почвенного мониторинга будет достигнута при  одновременном контроле за совокупностью  параметров, которые учитывают мобильные  и стабильные свойства почв и различные  виды антропогенного воздействия.

 

 

 

 

3. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА В РОССИИ

 

Государственный доклад «О состоянии  окружающей природной среды в  РФ в 1995 г.» определяет экологический  мониторинг в РФ как комплекс выполняемых по научно обоснованным программам наблюдений, оценок, прогнозов и разрабатываемых на их основе рекомендаций и вариантов управленческих решений, необходимых и достаточных для обеспечения управления состоянием окружающей природной среды и экологической безопасностью.

Сама система мониторинга не включает деятельность по управлению качеством среды, но является источником необходимой для принятия экологически значимых решений информации.

Федеральный закон РФ содержит статью 63, которая  называется “Организация государственного мониторинга окружающей среды (государственного экологического мониторинга)”. Данная статья дает понятие государственного мониторинга окружающей среды, порядка и организации и осуществление государственного мониторинга и информации о состоянии окружающей среды ее изменении и т.д.

Государственный мониторинг окружающей среды (государственный  экологический мониторинг) осуществляется в соответствии с законодательством  РФ и законодательством субъектов  РФ в целях наблюдения за состоянием окружающей среды в районах расположения источников антропогенного воздействия  и воздействием этих источников на окружающую среду, а также в целях обеспечения потребностей государства, юридических и физических лиц в достоверной информации, необходимой для предотвращения или уменьшения неблагоприятных последствий изменения состояния окружающей среды.

Информация  о состоянии окружающей среды, ее изменений, полученная при осуществлении  государственного мониторинга окружающей среды, используется органами государственной  власти РФ, органами государственной  власти субъектов РФ, органами местного самоуправления для разработки прогнозов  социально-экономического развития и  принятия соответствующих решений, разработки федеральных программ в  области экологического развития РФ, целевых программ в области охраны окружающей среды субъектов РФ и  мероприятий по охране окружающей среды.

Сегодня сеть наблюдений за источниками воздействия  и за состоянием биосферы охватывает уже весь земной шар. Глобальная система  мониторинга окружающей среды (ГСМОС) была создана совместными усилиями мирового сообщества (основные положения  и цели программы были сформулированы в 1974 году на Первом межправительственном совещании по мониторингу).

ГСМОС основывается на системах национального  мониторинга, которые функционируют  в различных государствах согласно как международным требованиям, так и специфическим подходам, сложившимся исторически или  обусловленным характером наиболее остро стоящих экологических  проблем. Международные требования, которым должны удовлетворять национальные системы-участники ГСМОС, включают единые принципы разработки программ (с учетом приоритетных факторов воздействия), обязательность наблюдений за объектами, имеющими глобальную значимость, передачу информации в Центр ГСМОС (Ковда В. А., Керженцев А. С., 1983).

На территории СССР в 70-е годы на базе станций гидрометеослужбы была организована Общегосударственная  служба наблюдений и контроля состояния  окружающей среды (ОГСНК), построенная  по иерархическому принципу.

Помимо ОГСНК, входящей в систему  Росгидромета (Федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу  окружающей среды), экологический мониторинг осуществляется целым рядом служб, министерств и ведомств

Распределение функций мониторинга  по различным ведомствам, не связанным  между собой, приводит к дублированию усилий, снижает эффективность всей системы мониторинга и затрудняет доступ к необходимой информации как для граждан, так и для  государственных организаций. Поэтому  в 1993 году было принято решение о  создании Единой государственной системы  экологического мониторинга (ЕГСЭМ), которая  должна объединить возможности и  усилия многочисленных служб для  решения задач комплексного наблюдения, оценки и прогноза состояния среды  в Российской Федерации. В настоящее  время работы по созданию EГСЭМ находятся  на стадии пилотных проектов регионального  масштаба.

Предполагается, что ЕГСЭМ как  центр единой научно-технической  политики в области экологического мониторинга будет обеспечивать:

- координацию разработки и выполнения программ наблюдений за состоянием окружающей среды;

- регламентацию и контроль сбора и обработки достоверных и сопоставимых данных;

- хранение информации, ведение специальных банков данных и их гармонизацию (согласование, телекоммуникационную связь) с международными эколого-информационными системами;

- деятельность по оценке и прогнозу состояния объектов окружающей природной среды, природных ресурсов, откликов экосистем и здоровья населения на антропогенное воздействие;

- доступность интегрированной экологической информации широкому кругу потребителей.

Система государственного экологического мониторинга строится на наблюдениях, регламентированных самым строгим  образом. Список параметров состояния  окружающей среды, определяемых государственными службами, четко установлен, так  же как требования к используемым средствам и методам измерений, частоте отбора проб и др.

Наблюдения за уровнем загрязнения  почв носят, как правило, экспедиционный характер и выполняются в соответствии с требованиями ГОСТа 17.4.4.02-84 Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа на определенных площадях по регулярной сети опробования, на ключевых участках, характеризующих типичные сочетания природных условий и антропогенного воздействия, на отдельных почвенно-геохимических профилях.

Унифицированная и строго регламентированная система определяет сопоставимость всех получаемых в сети мониторинга сведений. Однако в ряде случаев это приводит к тому, что  автоматически выполняются анализы, не имеющие особой практической ценности, в то время как реальные проблемы могут остаться вне поля зрения службы мониторинга. Невозможность использования  других методик, кроме стандартизованных, также порождает ряд проблем.

В идеальном случае система импактного мониторинга должна накапливать и анализировать детальную информацию о конкретных источниках загрязнения и их воздействии на окружающую среду. Но в сложившейся в РФ системе сведения о деятельности предприятий и о состоянии среды в зоне их воздействия по большей части усреднены или основаны на заявлениях самих предприятий. Большая часть доступных материалов отражает характер рассеяния загрязняющих веществ в воздухе и в воде, установленный с помощью модельных расчетов, и результаты замеров (ежеквартальных — по воде, ежегодных или более редких — по воздуху). Состояние окружающей среды достаточно полно описывается лишь в крупных городах и промышленных зонах.

В области регионального мониторинга наблюдения ведутся в основном Росгидрометом, имеющим разветвленную сеть, а также некоторыми ведомствами (Агрохимслужба Минсельхозпрода, водно-канализационная служба и др.) И, наконец, существует сеть фонового мониторинга, осуществляемого в рамках программы MAB (Man and Biosphere).

Практически не охваченными сетью  наблюдений остаются малые города и  многочисленные населенные пункты, подавляющее  большинство диффузных источников загрязнения.

На экологической карте ясно обозначены "белые пятна", где систематические наблюдения не проводятся. Более того, в рамках сети государственного экологического мониторинга отсутствуют предпосылки к их организации в этих местах. Именно эти "белые пятна" могут (а часто и должны) стать объектами общественного экологического мониторинга. Практическая ориентация мониторинга, концентрация усилий на местных проблемах в сочетании с продуманной схемой и корректной интерпретацией полученных данных позволяют эффективно использовать имеющиеся у общественности ресурсы. Кроме того, эти особенности общественного мониторинга создают серьезные предпосылки для организации конструктивного диалога, направленного на консолидацию усилий всех участников (Завилохина О.А., 2002)