Виды мониторинга загрязненных почв
Виды экологического мониторинга загрязнения почв выделяют по типу контролируемой среды, по дальности и механизмам распространения загрязняющих веществ. В связи со спецификой природных сред различают биотический и абиотический мониторинг (Израэль, 1984). В соответствии с закономерностями распространения загрязняющих веществ выделяют уровни мониторинга: локальный; региональный, глобальный (Герасимов, 1975).
Локальный мониторинг называют еще санитарно-гигиеническим или импактным. Под санитарным состоянием почв понимается совокупность их физико-химических и биологических свойств, определяющих качество и степень безопасности почв в эпидемическом и гигиеническом отношениях. Он направлен на контроль уровня содержания в окружающей среде тех загрязняющих веществ, которые выбрасывает конкретное предприятие. Контролируются в первую очередь природные среды, наиболее чувствительные к данному загрязняющему веществу в реальных условиях. Если отходы сбрасываются в воду — проводится контроль воды, в атмосферу — контроль воздуха. Почвы анализируются в любом случае загрязнения окружающей среды.
Важно как ранее обнаружение экологической опасности, связанной с загрязняющими веществами, так и выявление закономерностей накопления их. Результаты обследования почв учитываются при установлении уровня загрязнения почв и составлении прогноза опасности для здоровья и условий проживания людей в населенных пунктах, при разработке мероприятий по рекультивации почв, при профилактике заболеваний людей, при разработке технических решений по реабилитации и охране водосборных территорий, при установлении очередности санационных мероприятий и т. д. В населенных пунктах контроль проводят с учетом их функциональных зон.
В первую очередь обследуются почвы территорий повышенного риска воздействия на здоровье населения (почвы окрестностей детских дошкольных, школьных и лечебных учреждений, селитебные территории, зоны санитарной охраны водоемов, питьевого водоснабжения, земли сельхозугодий, рекреационные зоны).
Точки отбора проб почв располагают с учетом розы ветров, рельефа местности, растительного покрова и гидрологических условий, т. е. условий, которые обеспечивают распространение загрязняющих веществ от источника. Вблизи источника частота размещения точек пробоотбора больше (на расстоянии 50, 100, 200, 300 м), с удалением от него частота снижается. При контроле загрязнения почв транспортными магистралями пробные площадки закладывают на придорожных полосах с учетом названных факторов. Пробы отбирают с узких полос длиной 200 — 500 м на расстоянии 0—10, 10 —50, 50—100 м от полотна дороги с глубины 0—10 см.
Региональный мониторинг — направлен на оценку влияния на состояние окружающей среды региона всех видов человеческой деятельности (распашка, разведение и вырубка лесов, градостроительство, транспорт, промышленное производство, энергетика, сельское хозяйство, торговая сеть, здравоохранение и пр.). Он представляет собой слежение за взаимодействием природы и человека в процессе природопользования. Контроль осуществляется различными службами: гидрометеослужбой, агрохимслужбой, гидрохимической, лесоустроительной, сейсмологической и другими службами. Этот вид мониторинга И.П. Герасимов называл еще геосистемным, так как в основу контроля распространения загрязняющих веществ в регионе положены принципы распространения природных химических веществ в геосистеме.
Фоновый мониторинг — обязательный вид мониторинга. Цель его — контроль состояния почв территорий, которые могут служить эталонами окружающей среды, своего рода «нулевыми точками отсчета» при проведении локального и регионального мониторинга.
Фоновое содержание химических элементов в почвах характеризуют разными способами:
1) как содержание химических элементов в датированных погребенных почвах, проанализированных в настоящее время (при этом нужно принимать во внимание изменение природных условий, прежде всего климатических, с которыми могли быть связаны выявленные отличия современного состояния от прежнего, например содержания углеводородов);
2) как содержание химических элементов в музейных почвенных образцах с известными датами их отбора и анализа (при этом необходимо сопоставить использованные в настоящем и в прошлом методы анализа);
3) на основе обобщения данных в литературе о прежнем составе почв (учитывая возможности методов их анализа);
4) по составу глубоких почвенных горизонтов (принимая во внимание, что аккумуляция в верхних горизонтах контролируемых веществ может быть связана как с их биогенным накоплением, так и с поступлением из атмосферы).
Более надежная характеристика фонового содержания контролируемых химических веществ в почвах может быть получена при проведении специального обследования фоновых почв. Объектами наблюдения для фонового мониторинга служат почвы, характерные для региона исследования, в минимальной степени подверженные антропогенному воздействию, например почвы в заповедниках или памятниках природы. Однако антропогенное влияние сказывается и на фоновом уровне (табл. 10.1).
Регулярные наблюдения за почвами фоновых территорий позволяют оценить изменение их экологического состояния во времени.
Фоновый мониторинг является подсистемой глобального мониторинга, хотя последний имеет свои специфические задачи.
Глобальный мониторинг — это система контроля за общепланетарным распространением контролируемых, которое происходит за счет дальнего переноса их в атмосфере. Называют этот вид мониторинга также биосферным, так как его результаты характеризуют глобальные изменения состояния живых организмов на планете под влиянием человеческой деятельности.
Как и фоновый мониторинг, глобальный мониторинг проводится в таких же условиях, как и фоновый мониторинг. Различия между этими двумя видами мониторинга состоят в использовании полученных данных. Результаты фонового мониторинга используются как вспомогательные при проведении локального и регионального мониторинга. Глобальный мониторинг направлен на выполнение собственных задач: оценки интенсивности влияния глобального переноса веществ на состояние почв, удаленных от источников загрязнения. Выполняется в заповедниках, получивших от ЮНЕСКО статус биосферных заповедников.
Перечень контролируемых при экологическом мониторинге почв химических элементов обсужден в главе 6.4.
Источник
Курс лекций
М.В. Горшков
Экологический мониторинг
Учебное пособие. – Владивосток: Изд-во ТГЭУ, 2010. – 313 с.
Курс лекций
Лекция 4. Фоновый мониторинг. Методы отбора и консервации проб
Фоновый мониторинг является основным источником мониторинговой информации. Регулярность отбора проб позволяет определить долгосрочную динамику и дать оценку состоянию окружающей среды. Как уже отмечалось выше, станции комплексного фонового мониторинга целесообразно размещать в областях с устойчивым фоном [26].
Система фонового мониторинга в основном использует станции на территории ООПТ, а также структуру Росгидромета, которая базируется на сети пунктов режимных наблюдений. За один исследуемый год показатели последней характеризуются в среднем следующими данными: наблюдения за уровнем загрязнения атмосферного воздуха проводились в 334 городах Российской Федерации, из них регулярно – на стационарных постах в 255 городах и поселках, в большинстве из которых измерялись концентрации от 5 до 25 ингредиентов. Общий объем определений содержания вредных веществ в атмосферном воздухе городов и населенных пунктов за год составляет около 4 млн. проб.
Степень загрязнения почв оценивается по результатам более 30-50 тыс. определений из проб, отбираемых в отдельные годы в 300-500 хозяйствах. Загрязнение поверхностных вод суши контролируется по всем основным водотокам и водоемам. Так, за год отбирается и анализируется до 40 тыс. проб воды, выполняется около 950 тыс. определений по 160-170 гидрохимическим показателям. Гидробиологическими наблюдениями охватывается более 200 водных объектов. Наблюдения за загрязнением морской среды по гидрохимическим показателям проводятся на 600 морских станциях.
Сеть станций наблюдения транспортного переноса вредных веществ ориентирована на западную границу Российской Федерации. На трех станциях наблюдения проводится отбор проб на атмосферные аэрозоли, диоксиды серы и азота, а также проб атмосферных осадков.
В настоящее время насчитывается около 40 постов наблюдения системы комплексного мониторинга загрязнения природной среды и состояния лесной растительности, осуществляемого службами Росгидромета и лесного хозяйства. Система контроля загрязнения снежного покрова на территории России осуществляется на 645 метеостанциях, охватывая площадь 17 млн. км 2 . В пробах определялись ионы сульфата, нитрата, аммония, значения рН, а также бензапирен и тяжелые металлы.
Сеть системы глобального атмосферного фонового мониторинга (БАПМОН) состоит из станций трех типов:
3. Региональные с расширенной программой.
На территории России шесть станций комплексного фонового мониторинга (СКФМ) расположены в биосферных заповедниках (указаны выше). Создана система мониторинга важнейших компонентов атмосферы: озона, диоксида углерода, оптической плотности аэрозоля, химического состава осадков, атмосферно-электрических характеристик. Наблюдения за этими компонентами входят в обязательную программу исследований в рамках ГСА (глобальной службы атмосферы) БАПМОН, а входящие в них станции являются частью глобальных международных наблюдательных сетей. Наблюдения за радиационной обстановкой на территории Российской Федерации ведутся ежедневно. Более чем на 1300 метеостанциях измеряются уровни радиации на местности, на 300 пунктах – уровни радиационных выпадений (на 50 из них – концентрации). Кроме того, проводятся интенсивные работы по обследованию территорий, пострадавших после аварии на Чернобыльской АЭС, в том числе подворные обследования в населенных пунктах на территории с плотностью загрязнения более 5 Ки/км 2 .
В Росгидромете создана система оперативного выявления и расследования опасных эколого-токсикологических ситуаций, связанных с аварийным загрязнением окружающей природной среды. Рассмотрим основные методы отбора проб: атмосферного воздуха, воды, почвы.
Источник
3.1. ОРГАНИЗАЦИЯ ФОНОВОГО МОНИТОРИНГА
Фоновый мониторинг является частью глобального и регионального мониторинга. Его целью является проведение долговременных систематических наблюдении за уровнем содержания загрязняющих веществ во всех объектах окружающей среды в районах, которые находятся на значительном расстоянии от источников вредных выбросов. Таким образом, в результате проведения фонового мониторинга должны быть выявлены глобальные тенденции в изменениях, происходящих в биосфере на фоновом уровне загрязнений при антропогенном воздействии.
Антропогенному воздействию в природе подвергаются (по Ю.А. Израэлю):
1. Население, его здоровье.
2.
А. Элементы природных или созданных человеком экосистем, используемые человеком (лес, сельхозугодья, сады, отдельные участки морей, рек, озер).
Б. Элементы природных экосистем, не используемые человеком.
3. Абиотические составляющие биосферы и отдельных экосистем.
А. Крупные составляющие биосферы, климатические системы, воздействие на которые ведет к геофизическим изменениям крупного масштаба.
Б. Абиотические природные элементы небольшого масштаба, но подверженные значительному антропогенному воздействию (береговые зоны, опушки леса и т.п.).
В. Созданные человеком (города, каналы, здания, машины и т.д.).
В городах и промышленных районах критическими для интенсивного воздействия являются объекты 1, ЗБ и 3В, в некоторой степени — 2А. Воздействию на фоновом уровне в широких масштабах подвергаются объекты 2А, 2Б и ЗА.
С заметным и недопустимым уровнем загрязнения (антропогенного воздействия) связаны изменения климата, нарушения озонового слоя загрязнение Мирового океана, опустынивание, повреждение лесов, закисление природных сред, загрязнение природной среды радиоактивными изотопами, тяжелыми металлами, пестицидами и канцерогенными веществами.
Для осуществления фоновых наблюдений создана сеть станций, которые подразделяются на базовые и региональные.
Базовые станции обеспечивают получение информации об исходном состоянии биосферы и располагаются в районах, где отсутствует непосредственное антропогенное воздействие, в большинстве случаев в биосферных заповедниках.
На региональных станциях получается информация о состоянии биосферы в зонах, подверженных антропогенному влиянию. Они могут располагаться вблизи урбанизированных районов.
Считается, что для всего Земного шара достаточно 30—40 базовых станций на суше и до 10 на акватории Мирового океана. Число региональных станций и их расположение должны обеспечивать достаточно быстрое выявление всех негативных тенденций в данном регионе.
При размещении станций фонового мониторинга следует учитывать климатические, топографические, почвенные, ботанические, геологические и другие характеристики местности, расположение и удаленность крупных источников загрязнения, наличие электроэнергии и возможность создания надлежащих бытовых условий персоналу. Каждая станция должна иметь стационарный наблюдательный полигон и химическую лабораторию. Наблюдательный полигон обычно состоит из площадки (50х50 м), где проводятся гидрометеорологические наблюдения и отбор проб, огороженной забором и пересеченной рядом асфальтированных дорожек, и служебного здания в 15-20 м от площадки (одноэтажного площадью 20-25 м 2 ), обеспеченного теплом и электроснабжением. Химическая лаборатория (площадью 80-100 м 2 ) должна находиться в 500 м от наблюдательного полигона, оборудована вентиляцией, водопроводом и канализацией. В ней осуществляется хранение, обработка и анализ отобранных проб, анализ и хранение полученных материалов. Лаборатория должна быть обеспечена необходимыми приборами, оборудованием, лабораторной посудой и химическими реактивами, иметь складское помещение. Если ведутся наблюдения за водным объектом, станция фонового мониторинга должна иметь соответствующие объекту плавсредства.
Отбор проб атмосферного воздуха, атмосферных осадков, почвы и растений проводится на наблюдательном полигоне. Для отбора проб почв и биологических объектов могут быть также определены площадки за пределами станции. Пробы подземных вод отбираются обычно из существующих вблизи от станции скважин. Места отбора воды, донных отложений на водных объектах выбираются с учетом их характеристик (наличие плотин, оросительных систем, водозаборов, сбросов сточных вод, притоков). Выбору мест отбора проб может предшествовать комплексное обследование водного объекта.
На станциях фонового мониторинга ведутся постоянные гидрометеонаблюдения и определения загрязняющих веществ в природных средах.
Состав показателей гидрометеорологических наблюдений: температура и влажность воздуха, скорость и направление ветра, атмосферное давление, облачность, солнечное сияние, атмосферные явления (туман, метель, гроза и т.п.), количество и интенсивность осадков, снежный покров, температура почвы (на глубине до 20 см), состояние поверхности почвы, температура, влажность, скорость ветра, тепловой баланс.
На водных объектах: уровень, расход, температура воды, волнение, течения, ледовый покров, распространение водной растительности, уровень грунтовых вод.
Периодичность наблюдений — стандартная, принятая в гидрометеослужбе.
Программа наблюдений за загрязнениями на сухопутных фоновых станциях:
1. В атмосферном воздухе (2 м от подстилающей поверхности) определяют взвешенные вещества, аэрозольную мутность, озон, оксиды углерода, серы и азота, сульфаты, нефтяные углеводороды, 3,4-БП, ДДТ и другие ХОП, свинец, кадмий, ртуть, мышьяк. Определения проводятся ежедневно.
2. В атмосферных выпадениях и снеге определяют свинец, кадмий, ртуть, мышьяк, 3,4-БП, ДДТ и другие ХОП, рН, главные катионы и анионы. Частота наблюдений: влажные осадки — интегральные пробы за 10 дней и 1 месяц; сухие выпадения — интегральная проба за 1 месяц; снег-интегральная проба на всю глубину перед сходом снежного покрова.
3. В поверхностных и подземных водах, взвесях, донных отложениях и почве определяют то же, что и по п. 2, кроме главных катионов и анионов, а также биогенные элементы. Частота наблюдений: вода и взвеси — в характерные гидрологические периоды (половодье, летняя и зимняя межень, дождевые паводки); донные отложения и почва — 1 раз в год.
4. б биологических объектах определяют свинец, кадмий, ртуть, мышьяк, 3,4-БП, ДДТ и другие ХОП. Частота наблюдений зависит от природы объекта.
На морских фоновых станциях программа наблюдений включает:
определение загрязняющих веществ (нефтяные углеводороды, пестициды, тяжелые металлы, фенолы, СПАВ, специфические для данного района вещества), показателей среды (растворенный кислород, сероводород, рН, БПК5, нитратный, нитритный и аммонийный азот, пятивалентный и общий фосфор, кремний), показателей гидрометеорологического режима (соленость, температура воды и воздуха, скорость и направление ветра и течений, прозрачность, цветность). Частота наблюдений — 1 раз в сезон.
На региональных станциях фонового мониторинга возможно уточнение программы наблюдений в соответствии со спецификой данного региона.
Одним из частных случаев фонового мониторинга является фоновый мониторинг районов предполагаемого строительства промышленных и энергетических предприятий, геологической разведки и последующей добычи полезных ископаемых. Цель такого фонового мониторинга — определить степень влияния нового антропогенного источника загрязнителей на данный регион. Поэтому он должен быть организован и начат как можно раньше, желательно на стадии начала разработки технического проекта данного объекта, и продолжаться в период строительства. Если период наблюдений до пуска объекта будет достаточно продолжителен, надежность прогноза фонового состояния региона и оценки влияния нового источника загрязнения возрастает. Программа наблюдений в этом случае должна учитывать загрязнители, которые будут выбрасываться новым объектом, а частота наблюдений по возможности увеличена. Учитывая временные колебания фоновых уровней загрязнения, для надежного прогнозирования их изменений, по-видимому, нужен ряд наблюдений длительностью хотя бы три года.
Источник