6.4. Контроль промышленного загрязнения почв

Промышленное загрязнение почв осуществляется в основном через атмосферу путем осаждения паров, аэрозолей, пыли или растворенных примесей с дождем и снегом. Основная доля загрязняющих веществ попадает в воздух из дымовых труб заводов и вентиляционных каналов, большая часть их осаждается вблизи (1-2 км) предприятий. Некоторая доля выбросов передвигается далее и выпадает в пределах 3-4 и до 8 км. Значительно меньше газопылевых выбросов поглощается почвой в зоне 10-50 км.

Протяженность зоны интенсивного загрязнения и направление движения потока загрязняющих веществ зависят от скорости и частоты ветров данного румба (розы ветров), высоты труб, дисперсности частиц и плотности вещества, рельефа территории, растительного покрова.

В случае промышленного загрязнения почв тяжелыми металлами их основное накопление локализуется в районе действия источника выбросов на расстоянии от 1-10 до нескольких десятков километров. С выбросами промышленных предприятий в окружающую среду поступает в значительных количествах широкий набор элементов, причем загрязняющие вещества не всегда связаны с основной продукцией предприятий, а могут входить в состав примесей. Так, вблизи свинцово-плавильного завода приоритетными загрязнителями, кроме Pb и Zn, могут быть Cd, Cu, Hg, As, Se, а около предприятий, выплавляющих Al – F, As, Be. Значительная часть выбросов предприятий поступает в глобальный круговорот – до 50-60% Pb, Zn, Cu и до 90% Hg.

Почва служит мощным геохимическим барьером для потока загрязняющих веществ, но лишь до определенного предела. Расчеты показывают, что черноземы способны только в пахотном слое мощностью 0-20 см прочно фиксировать до 40-60 т/га свинца, подзолистые – 2-6 т/га, а почвенные горизонты в целом – до 100 т/га, но при этом в почве возникает острая токсикологическая ситуация.

Почва как компонент биогеоценоза во многом определяет устойчивость ландшафта к закислению. Одним из главных негативных последствий загрязнения почв кислыми осадками является повышение мобильности алюминия, который обладает свойствами прямого и косвенного фитотоксиканта. Под влиянием кислотных осадков повышают мобильность и другие элементы, обладающие фитотоксическими свойствами – Mn, Zn, Cd, Co, Ni.

Компоненты кислых осадков, а также мобилизованные в почве элементы, если они не поглощаются биотой и не связываются в нижележащих горизонтах почвы или слоях подстилающих пород, могут попасть с внутрипочвенным стоком в систему почвенно-грунтовых и поверхностных вод. Подобный сток может привести к закислению слабоминерализованных речных и озерных вод.

Выпадения кислых осадков возможны за сотни километров от источника загрязнения. Основной причиной их образования является выброс в атмосферу диоксида серы SO₂, время жизни которого составляет около 6 дней. За этот период примесь успевает мигрировать от места выброса и в результате происходит загрязнение значительно удаленных от предприятия территорий (трансграничный перенос).

При добыче, транспортировке, переработке и использовании ежегодно теряется около 50 млн т нефти и нефтепродуктов. В результате значительные территории становятся непригодными для сельскохозяйственного использования.

В районах нефтеразработок и нефтедобычи происходит интенсивная трансформация морфологических и физико-химических свойств почвы, глубина изменения которых зависит от продолжительности загрязнения, величины и состава загрязняющих веществ нефти, ландшафтно-геохимических особенностей территории. При этом возрастает рН почвы, повышается общее количество углерода в 2-10 раз, количество углеводородов – в 10-100 раз, возникает специфическое техногенное осолонцевание исходных почв за счет внедрения ионов натрия в почвенно-поглощающий комплекс (ППК).

Обычно содержание нефти в верхнем 20-сантиметровом слое на два порядка выше, чем фоновое содержание, лежащее в пределах 50 ppm. Промачивание почвы нефтью достигает 100-200 см. Для разливов нефти и нефтепродуктов характерно локальное загрязнение до 1-2 км от источника.

Автотранспорт, авиация, железнодорожный транспорт, коксохимические и нефтеперегонные заводы, нефтепромыслы способствуют загрязнению почвы канцерогенными веществами, среди которых особенно опасны полиароматические углеводороды (ПАУ), например 3,4-бенз(а)пирен. Конечным резервуаром аккумуляции 3,4-бенз(а)пирена является почвенный покров (гумусовый горизонт почв 0-50 см). При этом наблюдается тенденция увеличения содержания загрязнителя во всех природных средах. С почвенной пылью, грунтовыми водами, в результате водной эрозии, с продуктами питания ПАУ поступают в общие биохимические циклы на суше распространяясь повсеместно. Почва может фиксировать ПАУ и сохранять их, освобождая при сменах влажности, аэрации или реакции среды.

Необходимо отметить, что выбросы, например, автотранспорта, обнаруживаются на расстоянии 200-500 м от автомагистрали.

Перед осуществлением полевой программы наблюдений за уровнем загрязнения почв в природных и сельскохозяйственных ландшафтах необходимо провести планирование работ, т.е. определить примерное количество точек отбора проб, составить схему их территориального размещения, наметить полевые маршруты или последовательность обработки площадей, установить календарные сроки исполнения задания. Помимо этого следует проверить наличие и качество топографического материала, а также тематических карт (почвенных, геоботанических, геологических, геохимических и др.). необходимо собрать сведения об источниках загрязнения почв на обследуемой территории (расположение, используемое сырье, объем производства, отходы), а также установить связь с учреждениями, которые заинтересованы в предполагаемом обследовании.

При выборе участков наблюдения исходным рабочим документом служит топографическая основа определенного масштаба (1:10000). Контуры (схема) города, населенного пункта или промышленного комплекса размещают, как правило, в центре плана местности, который переснимается с топографической основы. Из геометрического центра (город, промышленный комплекс, завод и т.д.) с помощью циркуля наносят окружности радиусом 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2; 3; 4; 5; 8; 10; 20; 30; 50 см (км в масштабе карты), т.е. обозначают зону возможного загрязнения почв.

На подготовленный таким образом план местности наносят контуры многолетней розы ветров по 8-16 румбам. Самый большой вектор, соответствующий наибольшей повторяемости ветра, откладывается в подветренную сторону, его длина должна составлять 25-30 см (т.е. 25-30 км в масштабе карты). Пропорционально величине этого вектора откладывают на карте остальные вектора. Таким образом, в контур, образованный розой ветров, схематически включается территория наибольшей загрязненности почв компонентами промышленных выбросов предприятия. В местах пересечения осей векторов с окружностями располагаются ключевые участки, на которых закладывают сеть опорных разрезов, пункты и площадки взятия проб.

После отбора нескольких простых проб почвы составляется объединенная проба (как описано выше), которую отправляют на анализ в лабораторию вместе с сопроводительным талоном.

Наблюдения за промышленным загрязнением почв носят характер экспедиционных работ и поэтому включают все мероприятия по подготовке к ним. Время проведения экспедиционных работ и отбора проб не имеет значения. Однако, удобнее проводить сбор материалов в сухое время года, в период уборки урожая основных сельскохозяйственных культур, т.е. летом и в начале осени. При развернутых стационарных наблюдениях отбор проб производится независимо от времени экспедиционных работ