СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВЫ ХИМИЧЕСКИМ ЭЛЕМЕНТОМ Российский патент 1997 года по МПК G01N33/24 

Способ относится к области сельского хозяйства и экологии и может быть использован для оценки химического загрязнения почв.

Известный способ заключается в том, что для определения локального и регионального загрязнения почвы химическими элементами производят определение содержания валовых форм этого вещества в пахотном слое почвы исследуемого почвенного участка и сравнивают его с фоновым содержанием химического элемента (Словарь-справочник. "Химическое загрязнение почв и их охрана", Д. С. Орлов и др. Агропромиздат, 1991, с. 303).

Обычно о фоновом содержании химического вещества судят по химическому составу почв фоновых территорий. Фоновые почвы принадлежат к тому же типу биогеценоза, что и исследуемые на загрязнение, на них не проводится хозяйственная деятельность и они удалены от источников загрязнения на 50-100 км.

Недостатком этого способа является то, что при использовании этого способа сопоставление уровня содержания химического элемента в почве с фоновым производится без учета того, что исследуемая почва может быть сформирована на почвообразующейся породе, имеющей отличный от фоновой почвы химический состав. В связи с этим исследуемая почва может иметь другой, более низкий или более высокий, фоновый уровень химического элемента, определяемый естественными процессами его аккумуляции или рассеяния относительно почвообразующей породы при почвообразовании. Так как именно почвообразующая порода определяет химический состав почвы, изменение содержания химического элемента является основной причиной часто наблюдаемых локальных изменений валовых содержаний химических элементов в почве наряду с возможным антропогенным загрязнением.

Отсутствие непосредственного определения содержания химического элемента в почвообразующей породе для исследуемого на загрязнение почвенного участка, которое позволило бы оценить фактический фоновый уровень химического элемента для него, и ориентация только на фоновые содержания, которые определяются на почвах, часто значительно удаленных от исследуемых, иногда с использованием других методов определения, может вносить существенную ошибку локального загрязнения.

Целью данного изобретения является увеличение точности определения локальных и региональных загрязнений почвы химическими элементами.

Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем отбор почвенных образцов и определение содержания валовых форм химического элемента на исследуемом участке и на фоновой территории и их сопоставление, в качестве фоновой территории используют тот же исследуемый участок, фоновое содержание которого определяют по содержанию химического элемента в почвообразующей породе с учетом коэффициента аккумуляции. Фоновое содержание определяют путем произведения значений содержания химического элемента в почвообразующей породе на коэффициент аккумуляции этого элемента.

При этом проводится индивидуальная оценка фактического фонового содержания химического элемента на конкретном почвенном участке.

Между содержанием химического элемента в почве и в почвообразующей породе существует тесная корреляционная связь, вероятность которой (95-99%) позволяет достаточно точно оценивать коэффициенты аккумуляции при рассеивании химического элемента в почве относительно почвообразующей породы (К_акк). Значения коэффициентов аккумуляции в пределах почвы одного подтипа и гранулометрического состава являются достаточно стабильной величиной, мало варьирующей при увеличении или снижении содержания химического элемента в почвообразующей породе. В большой степени коэффициент аккумуляции зависит от процесса почвообразования, который, однако, не изменяется в пределах почвы одного подтипа и гранулометрического состава, принадлежащей одному типу биогеоценоза.

При необходимости (если отсутствуют литературные данные) коэффициент аккумуляции легко определяется на почвах фоновых территорий как отношение содержания химического элемента в почве к его содержанию в почвообразующей породе. Значение коэффициента аккумуляции (рассеяния) дает возможность определить фактический фоновый уровень химического элемента для исследуемого на загрязнение почвенного участка. Для этого предварительно определяется содержание химического элемента в почвообразующей породе участка (С_пор). Затем рассчитывается фоновое значение для исследуемой почвы по формуле (С_{фон.факт.}):
С_{фон.факт.}=С_пор.•К_акк.

Отсутствие различий между содержанием химического элемента в пахотном слое и фактическим фоновым значением для исследуемого участка указывает на отсутствие локальных загрязнений этим элементом.

Пример конкретной реализации способа. При исследовании почвенного участка на наличие локального химического загрязнения производились следующие действия. Определялся подтип и гранулометрический состав почвы чернозем типичный среднесуглинистый. Производился отбор образцов пахотного слоя почвы и почвообразующей породы (горизонт С). Определялось содержание валовых форм в пахотном слое и в почвообразующей породе этим же методом 54 и 45 мг/кг соответственно. Вычислялось фактическое фоновое содержание валовых форм для исследуемого почвенного участка с учетом коэффициентов аккумуляции для данной почвы 1.0-1.4. "Редкие и рассеянные элементы в почвах Центрального Черноземья" Протасова Н.А. и др. Воронеж, изд. ВГУ, 1992, с. 118.

C_фон.факт.C_пор.•K_акк
от 45•1,0=45 (мг/кг)
до 45•1,4=63 (мг/кг)
Сопоставление содержания валовых форм в пахотном слое почвы исследуемого участка (54 мг/кг) с фактическим фоновым содержанием для этого участка (45-63 мг/кг) позволяет сделать вывод об отсутствии загрязнения почвы этим элементом.

Испытание способа. Испытание предлагаемого способа производилось при установлении загрязнения пахотного слоя почвы медью на почвенном участке в Железногорском районе Курской области. Содержание валовых форм меди в пахотном слое почвы этого участка составило 44 мг/кг, что в 2,5 раза превосходит фоновые содержания этого элемента, определенные в соответствии с картосхемой содержания Cu в почвах ЦЧР (12-18 мг/кг). Это позволяет говорить о возможном локальном загрязнения почвы участка медью.

При реализации предлагаемого способа проведен анализ содержания валовых форм меди в почвообразующейся породе, который составил 38 мг/кг. С помощью коэффициента аккумуляции, известного для данной почвы из литературы (источник тот же, стр. 124-125) 1,1-1,6, определено фактическое фоновое содержание валовых форм меди для исследуемого участка по формуле:
от 1,1•38=42 (мг/кг)
до 1,6•38=61 (мг/кг)
При сопоставлении этих значений с содержанием Cu в пахотном слое почвы можно сделать вывод об отсутствии локального загрязнения почвы участка этим элементом.

Использование: в сельском хозяйстве и экологии для оценки химического загрязнения почв. Сущность изобретения: отбирают почвенные образцы и определяют содержание валовых форм химического элемента на исследуемом участке и на фоновой территории, причем в качестве фоновой территории используют тот же исследуемый участок, а фоновое содержание химического элемента определяют по содержанию его в почвообразующей породе, значение которого умножают на коэффициент аккумуляции этого элемента. 1 з.п.ф-лы.

1. Способ определения загрязнения почвы химическим элементом, включающий отбор почвенных образцов и определение содержания валовых форм химического элемента на исследуемом участке и на фоновой территории, их сопоставление, отличающийся тем, что в качестве фоновой территории используют тот же исследуемый участок, фоновое содержание которого определяют по содержанию химического элемента в почвообразующей породе с учетом коэффициента аккумуляции. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что фоновое содержание определяют путем произведения значений содержания химического элемента в почвообразующей породе на коэффициент аккумуляции этого элемента.