Лекція 12. Методи вимірювання забруднення ґрунтів (2 год)

2. Організація спостережень і контролю за рівнем забруднення ґрунтів

Негативні наслідки антропогенного забруднення ґрунтів проявляються як на регіональному, так і на глобальному рівнях. Тому, розробка програм спостережень за хімічним забрудненням ґрунту є актуальним завданням. Складання таких програм передусім потребує адекватної оцінки сучасного стану ґрунту та прогнозу його змін.

Необхідну інформацію отримують за допомогою системи спостережень, яку здійснюють з метою виконання таких завдань:

1. Реєстрація наявного рівня хімічного забруднення ґрунтів; виявлення географічних закономірностей та динаміки тимчасових змін забруднення ґрунтів залежно від їх розміщення та технологічних параметрів джерел забруднення;

2. Прогнозування змін хімічного складу ґрунтів у майбутньому та оцінювання можливих наслідків забруднення ґрунтів;

3. Обґрунтування складу та характеру заходів щодо регулювання можливих негативних наслідків забруднення ґрунтів і заходів, спрямованих на корінне поліпшення забруднених ґрунтів;

4. Забезпечення зацікавлених організацій інформацією про рівень забруднення ґрунтів.

Зміст і характер проведення спостережень за рівнем забруднення ґрунтів та їх картографування у різних (сільських або міських) умовах мають певні особливості. Залежно від завдань, які необхідно виконати, відокремлюють такі види спостережень:

1. Режимні спостереження (систематичні спостереження за рівнем вмісту хімічних речовин у ґрунтах протягом визначеного часу)

2. Комплексні спостереження (охоплює дослідження процесів міграції забруднюючих речовин у системі «атмосферне повітря» - «ґрунт», «ґрунт - рослина», «ґрунт - вода», «ґрунт - відклади дна»).

3.Вивчення вертикальноїміграціїзабруднюючих речовин в ґрунтах.

4. Спостереження за рівнем забруднення ґрунтів у визначених, відповідно до запитів певних організацій, пунктах.

На підставі спостереження за рівнем забруднення ґрунтів одержують інформацію не тільки про ступінь їх хімічного забруднення, а й з'ясовують тенденції розвитку процесів і прогнозують зміни забруднення під дією різноманітних факторів.

Вибір ділянок спостереження Перед здійсненням польової програми спостережень за рівнем забруднення ґрунтів у природних і сільськогосподарських ландшафтах необхідно провести планування робіт, тобто визначити приблизну кількість точок відбору ґрунтів, які дадуть основний фізичний матеріал, скласти схему їхнього територіального розміщення, намітити польові маршрути або послідовність обробки площ, установити календарні терміни виконання завдання. Крім цього варто перевірити наявність і якість топографічного матеріалу, а також тематичних карт (ґрунтових, геоботанічних, геологічних, геохімічних і ін.). Необхідно зібрати відомості про джерела забруднення ґрунтів на території (розташування, використовувана сировина, обсяг виробництва, відходи), а також установити зв'язок з установами, що зацікавлені в обстеженнях.

У зв'язку з нерівномірним забрудненням довкілля актуальним є закладення стаціонарних майданчиків екологічних досліджень у межах адміністративних районів за трьома методами. За першим методом як основу розміщення сітки стаціонарних майданчиків застосовують розу вітрів, орієнтуючись на 2-3 напрямки. На карту у відповідному масштабі у підвітряному напрямку наносять прямі лінії (протилежні напрямку вітру) з позначенням відстаней від джерела забруднення (0,5, 1, 5, 10, 20, 30, 50 км). У цих точках закладають постійні або тимчасові ділянки екологічних досліджень.

Згідно з другим методом майданчики екологічних досліджень розташовують на перетині ліній двокілометрової сітки на ґрунтовій карті.

Відповідно до третього методу на ґрунтову карту наносять основний напрямок вітру та проводять радіуси відповідних румбів. Потім окреслюють дуги на віддалі 2, 3, 4, 5 км від джерела забруднення. Віддаль між радіусами повинна бути не більша як 22,5°. У точках перетину радіусів і дуг закладають стаціонарні майданчики або відбирають проби згідно ДСТУ 4287:2004, ДСТУ ISO 10381-2:2004.

Як правило, ґрунтові проби відбирають на віддалі 5-50 км від джерела забруднення по осі переносу повітряних мас, за переважаючими напрямками розсіювання викидів. У зонах дії основних автомагістралей проби відбирають в межах 10-200 м, селищних доріг – 5-50 м від дороги. Опорні розрізи закладають на глибині 2 м або до рівня ґрунтових вод, загальні розрізи – до глибини 30 см. Проби сухих ґрунтів відбирають у полотняні щільні мішечки, мокрі – в поліетиленові, які після доставки в лабораторію негайно сушать у приміщенні, що добре провітрюється й аналізують.

Здійснення моніторингу ґрунтів у такий спосіб дає змогу виявити локальні ділянки забруднення ґрунтів і визначити рівень їх забруднення певними хімічними речовинами, встановити джерела забруднення ґрунту, дослідити міграційні особливості шкідливих речовин у ґрунті та розробити комплекс заходів, спрямованих на поліпшення екологічної ситуації.

Спостереження за рівнем забруднення ґрунтів в містах і на навколишній території носять характер експедиційних робіт і тому містять у собі всі заходи щодо підготовки до них. Час проведення експедиційних робіт і відбору проб ґрунтів не має значення. Однак, зручніше збір матеріалів проводити в суху пору року, у період збирання врожаю основних сільськогосподарських культур, тобто влітку і на початку осені.

При розгорнутих стаціонарних спостереженнях відбір проб проводиться незалежно від часу експедиційних робіт. Повторні спостереження за рівнем забруднення ґрунтів раніше обстежених територій здійснюються через 5-10 років. При виборі ділянок спостереження на територіях, використовуваних сільським господарством, вихідним робочим документом служить топографічна основа визначеного масштабу (як правило 1:10000). Контури (схема) міста (селищного пункту) чи промислового комплексу розміщаються, як правило, у центрі плану місцевості, який перезнімається з топографічної основи. З геометричного центра (місто, промисловий комплекс, завод і т.д.) за допомогою циркуля наносяться кола на таких відстанях: 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2; 3; 4; 5; 8; 10; 20; 30; 50 км, тобто позначається зона можливого забруднення ґрунтів хімічними елементами. Довжина зони забруднення ґрунтів визначається швидкістю і частотою вітрів даного румба (розою вітрів), характером викидів в атмосферу (густиною речовини, дисперсністю часток), висотою труб, рельєфом території, рослинністю і т.д.

Значна кількість тонкодисперсних аерозолів і газів, що містять забруднюючі речовини, залишається в атмосфері, переноситься на великі відстані і надходить у глобальний кругообіг на планеті. На підготовлений у такий спосіб план місцевості наносяться контури багаторічної рози вітрів по 8-16 румбам. Найдовший вектор, що відповідає найбільшій повторюваності вітрів, відкладається в підвітряний бік; його довжина складає 25-30 см, тобто 25-30 км. Таким чином, у контур, утворений розою вітрів, схематично включається територія найбільшого забруднення важкими металами.

Рис. Схема розміщення ключових ділянок при спостереженні за рівнем забруднення ґрунтів навколо промислового центра

У напрямку радіусів будуються сектори шириною 200-300 м поблизу джерел забруднення з поступовим розширенням до 1-3 км; у місцях перетину осей секторів з колами розташовуються ключові ділянки, на них – мережа опорних розрізів, пункти і майданчики відбору проб.

Рекогносцирувальне обстеження місцевості Щоб глибше зрозуміти взаємозв'язок між ґрунтами, природними і господарськими умовами району, проводиться попереднє рекогносцирувальне обстеження місцевості. Під час рекогносцировки перевіряються і закріплюються відомості з літератури або інших джерел, формуються особисті погляди і закріплюються в пам'яті багато важливих особливостей об'єкту майбутніх обстежень. Рекогносцирувальні обстеження проводяться маршрутним шляхом, більш-менш докладно в залежності від природної складності території, ступеня її вивченості, площі і масштабу обстежень.

У результаті рекогносцировки виявляються основні ландшафтні особливості території, загальні закономірності просторових змін ґрунтового покриву, головні форми ґрунтоутворення й ін. Паралельно йде ознайомлення з місцевим фондовим матеріалом, збираються відомості про клімат і мікроклімат, про погодні умови останніх років, про захворювання людей, причина яких – підвищений вміст забруднюючих речовин в екосистемі. Деяка витрата робочого часу на рекогносцирувальне обстеження території до початку основних робіт, як правило, окупається економією сил і часу в наступному проведенні польових робіт.

Визначення ключової ділянки При оцінці ступеня забруднення території забруднюючими речовинами через надзвичайно велику трудомісткість і вартість не завжди потрібна суцільна зйомка забруднених ґрунтів. Доцільніше і економічніше простежити шляхи повітряного і водного забруднення ґрунтів, аналізуючи об'єднані зразки з верхніх шарів ґрунтів із майданчиків. Більш детальне дослідження потрібно проводити на ключових ділянках, розташованих у секторах-радіусах уздовж переважних повітряних потоків.

Ключова ділянка – ділянка (площа 1-10 га), яка характеризує типові поєднання ґрунтових умов і умов рельєфу, рослинності та інших компонентів фізико-географічного середовища. Основну частку ключових ділянок варто розташовувати в напрямку двох екстремальних променів (румбів) рози вітрів. При нечітко вираженій розі вітрів ділянки повинні характеризувати територію рівномірно в напрямку всіх румбів рози вітрів. Якщо є підстава думати, що міграція забруднюючих речовин пов'язана з водними потоками, то напрямок променів потрібно погоджувати з вектором водної міграції. Загальна кількість ділянок дорівнює 15-20.

Вивчення процесів забруднення ґрунтів на ключових ділянках проводиться значно більш детально, ніж на іншій території; воно вимагає багато часу. Ключові ділянки розміщають на обстежуваній території так, щоб вони характеризували всі можливі ландшафтно-геохімічні умови, розмаїтість генезису, складу і сполучення ґрунтів, типові біоценози і фонові і техногенні ділянки.