Способ определения индекса загрязнения почвы населенных мест по состоянию жизненности почвенных беспозвоночных животных Российский патент 2023 года по МПК G01N33/24 B09C1/00 

Способ относится к экологическому мониторингу почвы территории населенных мест.

Известен способ мониторинга загрязнения почвы по изменению видового состава и количества почвенных беспозвоночных животных с помощью ловушек, ловчими канавками, выращиванием тест-объектов для оценки загрязнения почвы [Ашихмина, Т.Я. Экологический мониторинг: учебно-методическое пособие. Изд. 3-е, испр. и допол. М.: Академический Проект, 2006. - 416 с.].

Недостатком этого способа являются дороговизна и низкая достоверность результатов.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ измерения видового состава почвенных беспозвоночных животных [Муравьев А.Г., Карыев Б.Б., Ляндзберг А.Р. Оценка экологического состояния почвы (практическое руководство) - СПб: «Кримас+», 2000, - 27 с.], включающий закладывание на участке в 1 га 4-5 прикопок размером 50×50 см на глубину 30 см, выкапывание лопатой почвы и сбор ее на подстилку-клеенку, тщательный перебор почвы руками и сбор в матерчатые мешочки найденных беспозвоночных животных, идентификацию беспозвоночных животных по видам согласно атласу (Приложение 1).

Запись в рабочий журнал результатов наблюдений с возможной точностью в полевых условиях, статистическую обработку результатов, оценку степени загрязнения почвы по критериям таблицы 1.

Недостатком известного способа является его многозатратность и низкая достоверность результатов. По данным лаборатории Московского Гидрометеоцентра РФ стоимость анализа проб почвы составляет более 40 млн. рублей в год.

В результате интенсивной автомобилизации населенных мест, последние превратились в площадные источники загрязнения почвенного покрова. Вследствие этого почва населенных мест загрязнена выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания (ДВС), которые содержат более 200 загрязняющих веществ (ЗВ), среди которых диоксин (тетрахлордибензодиоксин), бенз(а)пирен, тяжелые металлы, которые являются канцерогенными загрязняющих почвы [Soniassi D. Enwiromental techniqussy. Hewlet Packard Company. USA. 1990. - 78 p.].

Цель изобретения - снижение затрат и повышение достоверности результатов оценки загрязнения почвы населенных мест.

Поставленная цель достигается тем, что разработан способ биоиндикации загрязнения почвы населенных мест по показателю жизненности экосистемы беспозвоночных почвенных животных (G_ж).

Способ включает: определение индекса загрязнения почвы населенных мест с учетом жизненности почвенных беспозвоночных животных, а именно: разбивку местности площадью в 1 га на не менее 10 площадок размером 1 м², выполнение на каждой загрязненной и контрольной площадке 5 прикопок почвы размером 25×25 см и глубиной 30 см, сбор почвы на подстилку размером 1 м², тщательный перебор почвы, сортировку беспозвоночных животных по видам, подсчет численности групп почвенных беспозвоночных животных (червей, моллюсков, многоножек, мокриц, паукообразных) в каждом прикопе, вычисление показателя жизненности собранных в каждом прикопе почвенных беспозвоночных животных G_бж и G_бжк, вычисление показателя относительной жизненности почвенных беспозвоночных животных (G_бж/G_бжк) на всей контролируемой территории, вычисление индекса загрязнения почвы по уравнению (G_бж/G_бжк)=0,73-0,4 ln индекса загрязнения почвы.

Определяют показатель относительной жизненности собранных на каждой опытной G_бж и контрольной G_бжк площадках беспозвоночных животных по формуле (1):

где: 5 - число прикопок на опытной площадке,

γ=m_ф/m_к - коэффициент чувствительности сообщества беспозвоночных почвенных животных к загрязнению почвы,

S_i - плотность популяции беспозвоночных почвенных животных ед\м².

Индекс загрязнения почвы вычисляют по формуле (2) с использованием таблицы натуральных антилогарифмов:

где: 0,73 - максимальная относительная жизненность сообщества беспозвоночных почвенных животных,

μ=0,4 - коэффициент толерантности беспозвоночных животных.

График функции (G_бж/G_бжк)=f(γ ИЗП) приведен на фиг. 1.

Анализ данных Фиг. 1 показывает, что относительный показатель жизненности сообщества почвенных беспозвоночных животных с достоверностью аппроксимации R²=0,897 подчиняется логарифмической зависимости вида:

Результаты наблюдений по определению индекса загрязнения почвы, приведены в таблицах 2 и 3.

После ранжирования данных таблицы 2 и 3 по индексу загрязнения почвы, получим таблицу 4:

Из уравнения 2 можно определить значение индекса загрязнения почвы, подставив полученное среднее значение показателя относительной жизненности беспозвоночных почвенных животных:

(G_бж/G_бжк)=0,32 ln ИЗП=(0,73-G_бж/G_бжк)/0,4=(0,73-0,32)/0,4=1,025.

Округлив полученное значение In индекс загрязнения почвы до 1,03, по Приложению 2 натуральных антилогарифмов находим искомое значение индекса загрязнения почвы = 2,8.

Сравнив полученное значение индекса загрязнения почвы = 2,8 с таблицей 1, удостоверимся о допустимой загрязненности почвы с высокой достоверностью 0,897.

Для этого в столбце N отыскиваем число 1,0, а его остальную часть находим в столбце 3. Опускаясь вниз, до пересечения с горизонтальной строкой числа 1,03, находим искомое число индекса загрязнения почвы = 2,8.

По таблице антилогарифмов (Приложение 2) находим степень загрязнения почвы для индекса загрязнения почвы = 2,8, которая соответствует допустимой.

Заявляемый способ позволяет определять степень загрязнения почвы по критериям, установленным государственными органами контроля с меньшими затратами и с большей достоверностью.

Способ определения индекса загрязнения почвы населенных мест по состоянию жизненности почвенных беспозвоночных животных относится к экологическому мониторингу почвы территории населенных мест. Цель изобретения - снижение затрат и повышение достоверности результатов оценки загрязнения почвы в населенных местах. Новым в способе является биоиндикация загрязнения почвы населенных мест по показателю жизненности экосистемы беспозвоночных почвенных животных. Способ включает определение индекса загрязнения почвы населенных мест с учетом жизненности почвенных беспозвоночных животных, а именно: разбивку на участке в 1 га не менее 10 площадок размером 1 м²; выполнение на каждой площадке 5 прикопок почвы, размером 25×25 см, глубиной 30 см на загрязненной и контрольной территориях, сбор почвы на подстилку размером 1 м² и перебор почвы руками в защитных перчатках, сбор беспозвоночных животных по видам в тканевые пакеты, подсчет численности групп почвенных беспозвоночных животных в каждом прикопе, статистическую обработку полученных данных, определение показателя относительной жизненности почвенных беспозвоночных животных, собранных на каждой опытной G_бж и контрольной G_бжк площадках по математической формуле. После чего вычисляют индекс загрязнения почвы (ИЗП) по уравнению: G_бж/G_бжк = 0,73 - 0,4 ln ИЗП. С учетом полученных значений индекса загрязнения почвы определяют степень загрязнения почвы: от 0 до 16 - допустимая, от 16 до 32 - умеренно опасная, от 32 до 128 - опасная, более 128 - чрезвычайно опасная. Заявляемый способ позволяет определять степень загрязнения почвы по критериям, установленным государственными органами контроля, с меньшими затратами и с большей достоверностью. 1 ил., 4 табл., 3 прил.

Способ определения степени загрязнения почвы населенных мест по индексу загрязнения почвы населенных мест с учетом состояния жизненности почвенных беспозвоночных животных, включающий разбивку на участке в 1 га не менее 10 площадок размером 1 м²; выполнение на каждой площадке 5 прикопок почвы, размером 25×25 см, глубиной 30 см на загрязненной и контрольной территориях, сбор почвы на подстилку размером 1 м² и перебор почвы руками в защитных перчатках, сбор беспозвоночных животных по видам в тканевые пакеты, подсчет численности групп почвенных беспозвоночных животных в каждом прикопе, статистическую обработку полученных данных, определение показателя относительной жизненности почвенных беспозвоночных животных, собранных на каждой опытной G_бж и контрольной G_бжк площадках по формуле:

(G_бж / G_бжк) = 5 γ Si,

где 5 - число прикопок на опытной площадке;

γ - коэффициент чувствительности сообщества беспозвоночных почвенных животных к загрязнению почвы;

Si - плотность популяции беспозвоночных почвенных животных, ед/м²,

вычисление индекса загрязнения почвы (ИЗП) по уравнению:

G_бж/G_бжк = 0,73 - 0,4 ln ИЗП,

а степень загрязнения почвы, с учетом полученных значений индекса загрязнения почвы, определяют: от 0 до 16 - допустимая, от 16 до 32 - умеренно опасная, от 32 до 128 - опасная, более 128 - чрезвычайно опасная.