— Все документы — Отраслевые и ведомственные нормативно-методические документы — Прочие документы — ПОЛЕВОЕ ОБСЛЕДОВАНИЕ И КАРТОГРАФИРОВАНИЕ УРОВНЯ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА ТЕХНОГЕННЫМИ ВЫБРОСАМИ ЧЕРЕЗ АТМОСФЕРУ

ПОЛЕВОЕ ОБСЛЕДОВАНИЕ И КАРТОГРАФИРОВАНИЕ УРОВНЯ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА ТЕХНОГЕННЫМИ ВЫБРОСАМИ ЧЕРЕЗ АТМОСФЕРУ

ПОЛЕВОЕ ОБСЛЕДОВАНИЕ И КАРТОГРАФИРОВАНИЕ УРОВНЯ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА ТЕХНОГЕННЫМИ ВЫБРОСАМИ ЧЕРЕЗ АТМОСФЕРУ

ВСЕСОЮЗНАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК
имени В.И. ЛЕНИНА

ПОЧВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ИМЕНИ В.В. ДОКУЧАЕВА

«УТВЕРЖДАЮ»
Директор Почвенного института
имени В.В. Докучаева
академик ВАСХНИЛ, профессор
В.В. Егоров

28 апреля 1980 года

ПОЛЕВОЕ ОБСЛЕДОВАНИЕ И КАРТОГРАФИРОВАНИЕ
УРОВНЯ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА
ТЕХНОГЕННЫМИ ВЫБРОСАМИ ЧЕРЕЗ АТМОСФЕРУ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Москва 1980

Методические указания подготовлены доктором с.-х. наук, профессором И.Г. Важениным на основе специальных экспедиционных исследований Почвенного института им. В. В. Докучаева, выполненных в окрестностях крупных промышленных центров Нечерноземье Череповца, Тулы, Воскресенска и Новолипецка. Результаты исследований рассмотрены и одобрены на заседании Ученого совета института 21 нюня 1979 г.

Составитель доктор сельскохозяйственных наук профессор И. Г. Важенин

Почвенный институт имени В. В. Докучаева. 1980 год

1. Обоснование разработки методических указаний

Методические исследования по разработке методики обследования и картографирования загрязненности почвенного покрова промышленными (техногенными) выбросами выполнены в основном на базе промышленных предприятий Нечерноземной зоны Европейской части СССР (Москва, Череповец, Тула, Воскресенск, Новолипецк). В комплекс предприятий-загрязнителей входят заводы: металлургический, сталепрокатный, коксохимический, азотно-туковый, минеральных удобрений, известково-доломитовый, асфальтобетонный, агломерационная фабрика, ТЭЦ и др.

В качестве основного фактора техногенной загрязненности почвенного покрова нами были приняты выбросы промышленных предприятий через атмосферу (пыль, дым, аэрозоли). Обоснование: непрерывность процесса воздействия на окружающую среду, большая зона распространения выбросов, возможность непрерывного контроля за качеством и химическим составом ингредиентов выбросов, тесная связь закономерностей пространственного рассеивания выбросов с физико-географическими условиями региона.

Основными ингредиентами-загрязнителями в составе выбросов через атмосферу в форме твердых, жидких и газообразных продуктов являются:

- макроэлементы Fe, Al, Si, Ca, Mg, К, Na, Ti, S, P и др.;

- микроэлементы Cr, Mn, Zn, Cu, Ni, Co, Mo, Se, V, Pb, F, As, Cl и др.;

- газы и гидрозоли СО, СO2, NO, NO2, NH3, H2S, CS, HCl, НNО3, H2SO4 и др.;

- сложные органические соединения: пиридин, фенол, бензол, предельные и непредельные углеводы и т.д.

В окрестностях указанных городов были выполнены следующие исследования:

1. Закономерности распространения техногенных выбросов в связи с «розой ветров» и расстоянием от источника загрязнения.

2. Уровень загрязненности снега и почвенного покрова в связи с физико-географическими условиями местности.

3. Уровень загрязненности растительного покрова в связи с «розой ветров» и загрязненностью почвенного покрова.

4. Загрязненность водоемов, почвенных и грунтовых вод.

5. Влияние многолетнего воздействия техногенных выбросов на химический состав, агрохимические и биохимические свойства почв и урожайность растений.

6. Была изучена вариабильность выпадов техногенной пыли на снежный и почвенный покровы.

Основные выводы из многолетних (1976-1979 гг.) исследований следующие:

1. Вблизи всех обследованных промышленных центров установлена высокая степень загрязненности почвенного (и растительного) покрова и водоисточников ингредиентами техногенных выбросов. Чем мощнее предприятие и больше продолжительность воздействия техногенных выбросов на окружающую среду, тем отчетливее выражено формирование антропогенного ландшафта - образование нового биогеохимического ареала в пределах естественной биогеохимической зоны.

2. Успешное изучение характера и степени загрязненности окружающей среды техногенными выбросами возможно только при совместной, комплексной работе служб: почвенно-агрохимической, санитарно-гигиенической и гидрометеорологической. Это условие неукоснительно выполнялось на всем протяжении периода исследований.

3. В плане активной защиты почв от загрязнения техногенными выбросами актуальной задачей является: разработка унифицированной методики сбора почвенного материала и методов анализа собранных материалов (почв, растений и вод). К сожалению, до сих пор этого еще не достигнуто.

4. В качестве индикаторных показателей степени загрязненности окружающей среды (почвы, растения, воды) техногенными выбросами рекомендуется производить определение тяжелых металлов-микроэлементов (Мn, Cr, Сu, Zn, Pb, Sr, Со, Ni, Мо и др.), непременных спутников в составе выбросов металлургических предприятий, в высоких концентрациях являющихся токсикантами. Тяжелыми металлами (ТМ) принято называть металлы с атомной массой более 40, кларковое содержание которых в земной коре и в почве выражается сотыми и тысячными долями процента.

Одновременно объекты анализируются на содержание макроэлементов (Fe, Al, Ti, Ca, Mg, К, Na, S, Р и др.), не являющихся токсикантами, но в определенной мере влияющими на плодородие почв. Органические соединения-токсиканты нами не изучались.

При методических исследованиях учитывали, что загрязнение почвенного покрова тяжелыми металлами в какой-то мере может быть следствием применения в хозяйстве пестицидов (содержащих Hg, Сu, Zn и др.), или использования для орошения осветленных, но загрязненных тяжелыми металлами (Zn, Сu, Ni, Pb), бытовых и промышленных вод. Загрязнения такого характера имеют сравнительно небольшую распространенность, они более локализованы и образуют небольшие очаги повышенной концентрации тяжелых металлов.

Для изучения общих закономерностей распространения техногенных выбросов в окрестностях промышленных центров и городов обязательно использовали метод учета загрязненности атмосферы (улавливание и анализ пыли) и снежного покрова: величины твердого осадка на снег и его химический состав, химизм талых вод.

Научное и практическое значение обследования и картографирования содержания в почвах ингредиентов техногенных выбросов-токсикантов заключается в том, чтобы:

- выявить закономерности пространственного распространения техногенных выбросов (в том числе тяжелых металлов) в окрестностях предприятий-загрязнителей;

- прогнозировать меру опасности техногенных выбросов на окружающую среду (растительность, животный мир и население);

- подготовить для санитарно-эпидемиологической и ветеринарной служб научные основы по разработке ПДК загрязненности окружающей среды токсическими элементами;

- разработать обоснованные рекомендации производству об организации мероприятий по охране окружающей среды (изменение технологии производства, улучшение очистных пыле-газовых сооружений и пр.);

- рекомендовать систему организационных и агротехнических мероприятий по предотвращению неблагоприятного воздействия техногенных загрязнений на растительность и здоровье людей и животных (создание санитарно-защитных зон, изменение структуры посевных площадей, запрещение пастьбы скота в зоне сильной загрязненности, дезактивация токсических соединений в почве и пр.).

2. Основные положения по обследованию и картографированию загрязненности почвенного покрова

Выполненные нами многолетние методические исследования и литературные материалы позволяют высказать основные положения по обследованию и картографированию загрязненности почвенного покрова.

Рассеивание техногенных выбросов через атмосферу (пыль, дым, аэрозоли) подчиняется определенным закономерностям, которые должны учитываться при сборе почвенного материала и картографировании уровней загрязненности почвы.

Основным фактором пространственного рассеивания техногенных выбросов являются погодные (климатические) условия: направление и скорость ветра, температура воздуха, осадки (их количество и частота выпадения), относительная влажность воздуха, атмосферное давление, количество ясных и пасмурных дней и т.д.

Инженерно-техническими условиями скорости и высоты выбросов и рассеивание их (твердых, жидких и газообразных веществ) через трубы являются: мощность предприятия и технология металлургического производства, система очистных сооружений, высота заводских труб, температура выбросов, дисперсность частиц, физические свойства их и химический состав; сочетание различных производств на промплощадке и вероятность взаимодействия продуктов выброса (газообразных, жидких и твердых) между собою в атмосфере.

В рассеивании и перераспределении техногенных выбросов на земной поверхности большую роль играют геоморфология региона, атмосферные осадки, растительность (леса, луга, пашня), инженерные и хозяйственные сооружения, явления эрозии почв, виды и интенсивность обработок поверхности почвы.

Имея в своем распоряжении перечисленные выше материалы, приобретаемые через гидрометеоцентр, руководство металлургических и других предприятий, сельскохозяйственные учреждения района, и имея соответствующую картографическую основу можно до начала полевых исследовании составить рабочую модель явления - картосхему вероятного распространения техногенных выбросов в пределах обследуемой территории. Общие закономерности выноса и рассеивания техногенных выбросов для данного региона в общем виде характеризуется «розой ветров»: наибольшая дальность выноса отмечается в направлении господствующих ветров (в подветренную сторону). Плотность выпадений техногенных выбросов определяется физическим состоянием выбросов и метеорологическими условиями. При малой скорости ветра и наличии выпадающих осадков (дождя или снега) наибольшая интенсивность загрязнения окрестности происходит вблизи предприятии. При сильном ветре и отсутствии осадков техногенные выбросы переносятся на большие расстояния. Чем выше дисперсность и меньше удельная масса частиц, тем на большие расстояния перемещаются такие выбросы. Так, аэрозоли и гидрозоли многих веществ переносятся на сотни и тысячи километров.

Лабораториями металлургических и строительных предприятий установлено, что в природно-климатических условиях Европейской части СССР при обычной среднегодовой скорости перемещения воздушных масс максимальная концентрация выпадений на земную поверхность отмечается на расстоянии 15-20-кратной высоты заводских труб. Например, для предприятий, высота труб которых колеблется в пределах 50-100 м, наибольшая загрязненность почв техногенными выбросами установлена на расстоянии 1,5-2 км от источника загрязнения.

Тяжёлые металлы (макро- и микроэлементы) в составе техногенных выбросов металлургических предприятий составляют основную массу твердой фазы и находятся преимущественно в форме окислов, сульфидов, карбонатов, гидратов и микроскопических капель (шариков) металлов. Удельная масса этих соединений (г/см3) высокая: окислов 5-6, сульфидов 4-4,5, карбонатов 3-4, металлов 7-8. Размер частиц техногенной пыли (мкм): мартеновское производство более 20, агломерационное более 50, коксохимическое более 25, ТЭЦ более 45, известково-доломитное более 20.

Вследствие того, что соединения тяжелых металлов в составе техногенных выбросов могут находиться в неодинаковых количествах и в виде различных соединений, различающихся между собой по химическому составу и дисперсности, выпадения на земную поверхность (последовательность, состав и концентрация) будут варьировать в широких пределax. Вблизи предприятий черной металлургии выпадают прежде всего и больше всего соединения железа, далее идет зона марганца и хрома, еще далее - цинка; медь, никель и кобальт, содержащиеся обычно в дисперсном состоянии и в очень малых количествах (если не производится легирование железа и чугуна), переносятся ветром еще дальше.

Очень важную роль в распределении (и перераспределении) техногенных выбросов играет рельеф местности. Причем его влияние может быть различным: или оно сопровождается обогащением выбросами почв депрессий (пониженных мест) или, наоборот, обогащением почв возвышенностей. В первом случае потоки теплого (загрязненного) воздуха могут обтекать повышенные элементы рельефа, застилая низины, что бывает летом и осенью во второй половине дня при низком атмосферном давлении, большой влажности воздуха и малой скорости ветра (явление «смога»). В другом случае (весной, осенью) в утренние часы холодный плотный воздух долин оттесняет приносимый теплый (загрязненный) воздух в направлении более высоких участков местности. В дождливую погоду пли во время снегопада сильнее загрязняются ближайшие территории, особенно возвышенности, но при сильном ветре - низины. Перераспределение снега (зимой) и дождевой влаги (летом) по склону обычно влечет за собой увеличение загрязненности техногенными выбросами нижних частей рельефа и депрессий.

Растительность является мощным средством перераспределения осадков (дождя и снега) и выпадающих из атмосферы техногенных выбросов, не говоря уже о влиянии характера и плотности растительного покрова на развитие эрозионных процессов на почве, а следовательно, и на перераспределение техногенных выбросов. Растительность может служить индикатором степени загрязненности территории токсическими элементами и их соединениями. Хвойные породы деревьев более чувствительны к неблагоприятному воздействию техногенных выбросов через атмосферу, чем лиственные; в свою очередь широколиственные породы более чувствительны, чем мелколиственные. Разнотравье более чувствительно к загрязнению, чем злаки. Низшие грибы, водоросли, лишайники более чувствительны, чем травянистая растительность. Все эти объекты могут дать ценную информацию при обследовании территории на степень и характер техногенного загрязнения.

С определенностью установлено, что техногенные выбросы, загрязняющие почвенный покров через атмосферу, сосредоточивается в самых поверхностных слоях почвы. Тяжелые металлы (Fe, Mn, Ti, Cr, Сu, Zn, Pb, Ni и др.) сорбируются в первых 2-5 см от поверхности. Загрязнение нижних слоев почвы происходит в результате обработки (вспашка, культивация, боронование), а также вследствие диффузионного и конвективного переноса через трещины, ходы почвенных животных и корней растений. Поэтому наиболее отчетливая картина загрязненности почвенного покрова тяжелыми металлами и их соединениями наблюдается при анализе самых поверхностных слоев почвы с многолетнего луга или пастбища, а также при анализе поверхностного слоя почвы, спада и подстилки в лесу.

В основе полевых исследований по картографированию уровней загрязненности почвенного покрова тяжелыми металлами лежат два определяющих параметра: 1) площадь элементарного (пробного) участка и 2) количество почвенных проб для составления репрезентативного (представительного) смешанного почвенного образца. Площадь элементарного участка определяется физико-географическими условиями местности (рельеф, характер угодья, пестрота почвенного покрова) и удаленностью от источника загрязнения. Чем дальше от предприятия, тем больше рассеивание выбросов, ниже их концентрация, и поэтому площадь элементарного участка может быть больше. Количество почвенных проб для составления представительного почвенного образца тем больше, чем выше варьирование (пестрота) в содержании изучаемого элемента. На большом удалении от источника загрязнения, где уровень загрязненности незначительный, и содержание тяжелых металлов мало отличается от фонового, количество проб может быть принято такое же, как и при картографировании микроэлементов в растениеводстве. Чем ближе к предприятию, тем выше концентрация и сильнее варьирование в содержании тяжелых металлов, тем большие следует брать проб для составления смешанного образца. Количество их определяется опытным путем на основании выполнения специальных методических исследований. По нашим исследованиям, в окрестностях Череповца, Тулы и Новолипецка коэффициент варьирования валового содержания железа, марганца, хрома и цинка составляет 40-60%. При вероятности 90% и относительной точности (Р) среднего 10, количество проб должно быть 70, а при Р=20 оно равно 20.

3. Организация полевых, камеральных и лабораторных работ


Возврат к списку
(Нет голосов)

Комментарии (0)


Чтобы оставить комментарий вам необходимо авторизоваться
Самые популярные документы
Новости
Все новости