Отбор проб почвы — что это и как проводится?

Информационные материалы по данной статье для сайта ekspertizy.org предоставил администратор сайта – Александр Васильевич. Задать вопрос автору.

Почва является наиболее важным элементом экосистемы. Это специфическая основа для сельскохозяйственных культур в качестве субстрата для растений, хранилища воды, воздуха и питательных веществ.

Только здоровая почва, то есть та, которая имеет правильную структуру и состав, может давать здоровые культуры.

 Чтобы надежно оценить ее богатство, определить план удобрения для растений, следует сделать анализ почвы.

Зачем делать химический анализ почвы?

Делать анализ почвы нужно, как минимум, раз в 4 года.

Устойчивое сельское хозяйство – это производственная система, которая гармонично использует технический и биологический прогресс в выращивании, удобрении и защите растений. В устойчивом сельском хозяйстве промышленные средства производства используются в умеренных, необходимых количествах, стремясь к их наиболее эффективному использованию.

Когда все урожаи собраны, и еще ничего не посеяно, рекомендуется провести химический анализ почвы. Делать это нужно, как минимум, раз в 4 года. Садовники используют различные органические и искусственные удобрения, потому что они выращивают различные растения с различными требованиями почвы – от кислых до щелочных. 

Основной целью удобрения в устойчивом сельском хозяйстве является удовлетворение потребностей растений в питательных веществах на уровне, позволяющем получать прибыльные высококачественные культуры и снижающем риски для окружающей среды и человека. 

Понимание этих значений дает фермеру возможность поддерживать и увеличивать производственные мощности. Отсюда возникает необходимость применять вещества, изменяющие реакцию среды. 

Благодаря такой обработке растения некоторое время становятся красивыми, урожайность повышается. Но бывает так, что они внезапно перестают расти и цвести. И тогда проведение анализа почвы становится необходимостью.

Как используются результаты анализа почвы?

Полученные результаты анализов почв позволяет эффективно осуществлять:

1. Регулирование рН почвы в случае подкисления;
2. Правильное определение потребностей в удобрениях;
3. Точное определение доз удобрений с использованием соответствующих программ;
4. Выбор правильного типа удобрения. На рынке представлено несколько сотен однокомпонентных и многокомпонентных удобрений, их правильный выбор и правильная доза позволяют добиться экономии средств и повысить рентабельность производства;
5. Улучшение качества сельскохозяйственной продукции;
6. Применение методов точного земледелия;
7. Предотвращение опасности для окружающей среды, связанной с избытком некоторых компонентов, например, эвтрофикацией вод, вызванной соединениями фосфора;
8. Внедрение агроэкологических программ, например, устойчивого сельского хозяйства;
9. Правильный выбор культивируемых видов растений и сортов;
10. Оценку уровня плодородия, возможно деградация почвы;
11. Точное азотное оплодотворения после тестирования на содержание N-min;
12. Составление планов удобрений в условиях, предусмотренных правовыми нормами.

Химический анализ почвы и физический состав

Чтобы проверить физический состав почвы, ее небольшой фрагмент просто берется в руку и сжимается. В зависимости от типа, он может вести себя по-разному:

1. Глина создаст компактный шарик и испачкает руку;
2. Песчаная – крошится;
3. Идеальная почва будет состоять из различных фракций – как глины, так и песка, и большой дозы органического вещества. Это почва, которая слегка испачкает наши пальцы, разваливаясь на большие комочки. 

Однако, если нужно узнать химический состав субстрата, потребуются лабораторные условия.

 Благодаря им можно установить, сколько азота, фосфора или серы содержится в почве и соответствует ли рН планируемому урожаю.

 Результат выдается в виде списка и содержания химического состава почвы, а также ряда другой информации, которая поможет в планировании сельскохозяйственных обработок на ближайшие годы.

Отбор пробы почвы для анализа

Отбор пробы почвы для анализа проводится из различных мест в поле. При этом не учитываются пограничные участки – места, где ранее были расположены курганы, стога сена или навозные сваи. Также избегают борозд, дорог, ям и кротовин. 

Отбор проб обычно проводится один раз в 4 года, осенью после сбора основного растения. Важно делать это до или после вегетации, а также перед началом любых обработок на поле. 

Важно знать! Не проводится анализ во время засухи и в периоды чрезмерной влажности почвы.

Анализ собранных таким образом образцов почвы даст результаты, которые позволят рационально планировать удобрения и другие агротехнические мероприятия. Результаты дадут ответы на вопросы о плодородии почвы, какие дозы удобрений следует использовать, какова реакция почвы и как выбрать виды растений.

Как правильно получить образец?

Существует несколько методов сбора образцов для анализа, но рекомендуются образцы смешанной среды. Прежде чем загружать их, следует:

1. Составить карту местности, из которой будет анализироваться земля, и отметить места, из которых берется материал;
2. Собирается около 15-20 образцов с одного поля 1-4 Га с глубины до 20 см, используя палку Эгнера, лопату или обычный садовый шпатель;
3. Смешиваются все образцы вместе, чтобы сформировать так называемый «Тест смешанной среды». Из него выливается 0,5-1 кг почвы, которую затем закрывают в коробку и точно описывают;
4. Описанный тестовый образец отправляется в районную химико-сельскохозяйственную станцию, где будут проводиться тесты. 

В лаборатории используют комплексные методы химического анализа почвы. Они позволяют получить наиболее точный результат. Основные включают определение реакции почвы, указывают на необходимость известкования, дают содержание доступных фосфора, калия и магния. 

Можно дополнительно определить содержание серы. Если есть подозрение, что субстрату не хватает питательных микроэлементов, стоит также проверить содержание бора (B), меди (Cu), цинка (Zn), железа (Fe) и марганца (Mn). В итоге анализ покажет результат, который позволяет определить и применить соответствующую профилактику.

Для пользователей сайта Ekspertizy.org нами был собран (и постоянно пополняется) перечень организаций, которые проводят химический анализ почвы:

Химический анализ почвы: недостаток питательных веществ и карты внесение удобрений.

Все, что нужно знать об отборе почвы для анализа | Агротест

При отборе образцов почвы преследуются следующие цели: определить средний питательный статус и степень его изменчивости на участке.

Правильное использование удобрений, основанное на точной информации об уровне содержания питательных веществ почвы на участках, приводит к увеличению урожая, уменьшению стоимости и снижению экологического воздействия.

Зная изменения в содержании питательных веществ на участке, можно вносить минеральные удобрения, учитывая эту изменчивость.

Определение метода отбора образцов

С развитием технологий и процедур по использованию удобрений, производители могут собрать необходимое количество информации об изменении количества питательных веществ в почве в пределах поля.

До осуществления отбора решите, как будет использоваться полученная информация по применению удобрений, и это поможет определить, какие образцы должны быть отобраны. Для однородного внесения удобрения отберите образцы грунта хаотично в пределах выбранного участка.

Если вы планируете вносить удобрения в заранее запланированных местах, образец грунта необходимо отбирать в определенных зонах внесения или в квадратах с известными координатами.

Щуп для отбора грунта

Методы отбора образцов

Случайный отбор проб (Random) – традиционный метод, который работает для однородных полей с небольшими изменениями. Метод отображает средние показатели поля, среднее число всех образцов взятых со всей площади поля.

Эталонный отбор проб (Benchmark) – рекомендуется для полей с большим количеством изменений в поле (холмы, различные изменения рельефа и т.д.).

Эталонный отбор проб уменьшает естественную изменчивость поля, уменьшая размеры выбранного поля путем деления на элементарные участки (5-10 га).

Соответственно, после проведения анализа должны быть предоставлены рекомендации по внесению удобрений для каждого такого участка.

Эталонный участок должен быть (может быть) отмечен с помощью глобальной системы расположения (GPS) или другими средствами так, чтобы можно было вернуться туда для осуществления отбора проб и внесения удобрений именно на этот участок.

Отбор образцов в том же месте поля покажет картину ежегодных смен на поле. Анализ нескольких отдельных эталонных участков в первый год снизит риск получения неверных значений с поля, не соответствующих общим показателям данного поля.

С другой стороны, эти технологии более дорогостоящи для лабораторного анализа. Данный метод помогает определить участки для эталонного отбора образцов в дальнейшем.

Выбирая эталонные образцы, используйте заметные особенности, такие как цвет почвы и ландшафт для идентификации различных типов почвы. Выберите участок, у которого есть особенности, подобные в основном полю или доминирующему типу почвы.

Лучшее время для проведения анализа почвы – после уборки урожая. В начале сельскохозяйственного сезона легче выбрать условия для создания будущего урожая. Есть и другие методы выбора возможных эталонных участков.

Процесс деления поля на меньшие участки для взятия образцов необходим при разных типах грунтов в пределах одного поля. Этот подход особенно эффективен при холмистом ландшафте. Каждый участок (с определенной культурой и историей поля) должен быть выбран отдельно.

Оцените каждый участок по наблюдениям за изменениями в урожайности,

Избегайте участков со старой соломой, сеном, сильно удобренных, с солевыми пятнами на почве и т.д. Выберите 15-20 мест для отбора проб на одном изучаемом участке.

Однородное внесение удобрений

Даже если удобрение будет внесено однородно, все еще полезно будет иметь информацию об изменчивости содержания питательных веществ почвы на участке. Знание этого позволит регулировать нормы, время внесения и вид удобрения.

Отберите образцы грунта из участков в пределах поля, относительно однородными.

Эти участки могут быть определены, основываясь на типе почвы, рельефе, степени эрозии, истории поля, различиях в урожайности и любых других факторах, которые могут влиять на уровень питательных веществ в почве.

Избегайте «мертвых» участков на поле (эродированные участки, участки поворота машин, заброшенные места или площадки для откорма животных) или отбирайте из них отдельные образцы. Образцы почвы с этих участков могут значительно отличаться по результатам другой части поля.

Отбирая образцы из орошаемых участков поля для определения остаточного нитратного азота, отбирайте их из верхних, средних и низших частей поля (рисунок 1). Количество поливной воды, впитывающейся в почву, будет влиять на количество и глубину промывки нитратного азота в почве.

Отбор образцов грунта в зависимости от глубины

Изменение норм применяемых удобрений

Есть два основных подхода к отбору проб для определенного участка, где планируется внесение удобрений – осуществление отбора по сети или на основе распределения поля на зоны.

Оба подхода обеспечивают полное получение подробной информации об изменении уровня питательных веществ в пределах поля.

Отбор проб по сети более дорогой и трудоемкий, но позволит получить полезную информацию, чтобы изменять нормы внесения удобрений в течение нескольких лет.

Отбор проб по зонам осуществляется на основе информации, полученной из разных информационных источников – карты поля, обследования грунтов, аэрофотографии и т.д. Часто информация из нескольких источников может быть объединена, чтобы получить зоны отбора проб. Рисунок 2 показывает распределение участка на сетку и зоны для отбора проб из поля.

Примеры сетки и зонирование участка для отбора образцов грунта

Выбор оптимальной глубины отбора проб

Образцы почвы из глубины 0-20 см используются для того, чтобы определить pH почвы, потребность в известковании, органического вещества, содержание фосфора, калия, серы и цинка.

При регулярном отборе проб необходимо соблюдать одну и ту же глубину отбора проб с поля, это позволит сравнивать результаты анализов и прослеживать тенденцию.

Отбор проб глубже, чем с 20 см, приводит к снижению точности результатов анализа для органического вещества, фосфора и цинка.

Значения калия и pH могут увеличиться, уменьшиться или оставаться теми же и в пробах с большей глубины. Образцы из глубины 0-20 см отбираются для всех зерновых культур.

Рекомендации по внесению удобрений по всем питательным веществам основаны на их количестве в образце почвы.

Рекомендации по азоту, для многих зерновых культур, рассчитываются с учетом содержания органического вещества и остаточного азота нитратного в пахотном слое почвы.

Накопление питательных веществ в почве может произойти, когда поля не использовались в течение нескольких лет, более высокие концентрации питательных веществ будут наблюдаться ближе к поверхности почвы, главным образом в 5-10 см слое.

Использование питательных веществ на полях, где произошло их накопление, не проблема, поскольку корни растений могут эффективно получать питательные вещества из верхних слоев почвы.

Если происходит накопление питательных веществ и образцы были хорошо смешаны, имеется больший риск предоставления в лабораторию нерепрезентативной пробы и составления неточных рекомендаций.

Образцы из глубины 0-20 см и ниже необходимы, чтобы точно оценить количество нитратного азота в корневой зоне, так как азот в нитратной форме легко выщелачивается (вымывается) водой в подарочные слои почвы.

Нитратный азот в корневой зоне с легкостью употребляется растениями. В большинстве почв корни однолетних растений проникают на глубину до 120 см и более.

Чтобы точно определить содержание азота в корневой зоне растений, образцы почвы должны быть отобраны из глубины 90 см.

Глубина отбора образца на азотный азот 60 см – это минимальная глубина, рекомендованная для азотного азота, и она не позволит определить для растений доступный азотный азот так точно как образец из большей глубины.

Для зерновых культур с неглубокими корневыми зонами, типа бобов, рапса и пшена, образец с 60 см оптимален.

Если образцы почвы для определения нитратного азота были взяты из подорных горизонтов, рекомендации по азоту для зерновых культур будут основаны на исторических усредненных данных по нитратному азоту, и точность рекомендаций по внесению удобрений может снизиться.

Отбор усредненного образца

В каждой зоне выделенного участка отберите в свободном порядке несколько образцов грунта (в том случае если образцы грунта не отбираются по квадратам). Заботьтесь о том, чтобы эти образцы представляли всю зону.

Убедитесь, что отбираете весь пласт грунта 0-20 см для анализа грунта на элементы питания. Поместите индивидуальные образцы грунта в чистое пластмассовое ведро для смешивания. Если производите отбор образцов послойно, то для каждого слоя должно использоваться отдельное ведро.

Разбейте и полностью смешайте образцы грунта в каждом ведре после отбора образцов по всей зоне. После смешивания отберите часть смешанного грунта и поместите его в подписанную коробочку или пакет, чтобы отправить в лабораторию для анализа. Как правило, масса образца грунта должна быть 500 гр.

Типичный ярлык на коробочке должен включать название хозяйства, номер поля и образца, глубину отбора.

Отбор образцов грунта на разных глубинах

Два образца вертикального распределения нитрата в зоне корня. Оба содержат 232 кг/га нитратного азота.

Если вы отбираете образцы грунта для послойного определения содержания элемента, то границы пахотного и подорного слоя должны быть соблюдены точно и без промежутков.

Например, с образцом 0-20 см, отберите образец от 20-90 см.

Однако подробная информация о вертикальном распределении нитратного азота на участке может быть получена, если образец подзорного слоя почвы отобран по глубинам 0-20-60-90-120 см. .

Такой образец почвы имеет несколько преимуществ перед единственным образцом. Трудно получить хорошо смешанную репрезентативную пробу от образцов, захватывающих большой диапазон глубины.

Изменения в структуре почвы и влажности с глубиной вместе с большим объемом грунта делают смешивание трудоемким процессом. Кроме того, концентрация азота нитратного в почве, вероятно, изменится с глубиной.

В хорошо отобранном образце концентрация нитратного азота снизится с глубиной, но это бывает не всегда.

Если наблюдается увеличение концентрации нитратного азота в более глубоких горизонтах почвы, возможно, это вызвано засушливыми условиями в период роста растений, с последующим увеличением влажности почвы и выносом азота с урожаем, в этом случае значение нитратного азота в подорном слое для питания растений может быть оценено слишком высоко. На рисунке 4 показаны две ситуации, где общая сумма нитратного азота в корневой зоне одинакова.

Ситуация на рисунке 4а типична.

На рисунке 4б значительное количество нитратного азота содержится глубоко в корневой зоне, такое состояние может привести к более глубокому выщелачиванию нитратного азота за пределы корневой зоны прежде, чем корни растения могут достичь этой глубины. Для ситуаций как на рисунке 4б необходимо будет в рекомендациях увеличить нормы азотного удобрения из-за низкой вероятности того, что растение сможет воспользоваться этими запасами.

Оборудование для отбора образцов

Образцы грунта могут отбираться с помощью грунтового бура или щупа. Грунтовый щуп самый удобный инструмент для отбора образцов грунта.

Он позволит отобрать цельный образец грунта с минимальным использованием у него граничащих элементов. На многих грунтах, щуп можно поместить в то же отверстие, чтобы отобрать образец из следующей глубины.

Так как обычно происходит небольшое загрязнение последующего образца ссыпающейся сверху почвой.

Грунтовый щуп нельзя использовать, когда почва очень влажная, слишком сухая, каменистая или замерзшая. На глинистых почвах могут возникнуть проблемы с отбором образцов, но их можно избежать при использовании специальной насадки, предназначенной для плотных глинистых грунтов, отбирая образцы во влажных и сухих условиях смазывать насадку силиконом.

Грунтовый бур может использоваться на каменистых или замерзших грунтах. Если почва очень влажная или сухая может произойти смешивание проб с разной глубины. Грунтовый бурь не подходит для отбора проб на слишком сухих и пыльных грунтах.

Используйте его только в том случае, если невозможно использование щупа. Существуют также разнообразные гидравлические или механические пробоотборники для взятия поверхностных и глубинных образцов.

Разнообразие их велика и они существенно облегчают отбор проб, особенно при отборе большого количества проб из разных участков.

Время отбора образцов

Отбор проб необходимо производить сразу после сбора урожая, это будет оптимальным вариантом, при котором вы получите результаты анализов, рекомендации и сможете использовать информацию в составлении плана внесения удобрений на следующий год.

Лаборатория обязана обеспечить получение достоверных данных по всем определенным показателям.

Однако большой промежуток времени между временем осуществления отбора проб и временем посева зерновых культур может привести к некоторому выщелачиванию нитратного азота из корневой зоны.

Потери нитратного азота при выщелачивании происходят из-за зимнего или весеннего таяния снега и большой влажности почвы. Отбор проб также может быть произведен весной.

Но может возникнуть задержка отбора образцов, так как большое количество влаги грунта в зоне корня не позволит правильно отобрать пробы.

Отбор проб весной является оптимальным временем для проведения анализа на содержание нитратного азота в подмышечном слое почвы.

Подготовка образцов

При отборе и подготовке образцов делайте все возможное, чтобы избежать их загрязнения. Используйте чистые пробоотборники и пластмассовые ведра, чтобы получить и смешать образцы почвы.

Не оставляйте образцы влажными в теплом помещении более 24 часов после отбора.

Если влажные образцы почвы сохраняются в течение большого промежутка времени, может произойти дополнительная минерализация органического вещества, увеличится концентрация нитратного азота и возможно изменится содержание других питательных веществ.

Если образцы не могут доставляться в лабораторию в течение 24 часов после отбора, они должны быть высушены, охлаждены или заморожены. Сушат образцы грунта в сухом проветриваемом помещении в течение двух трех дней. Не сушите образцы грунта при высокой температуре, поскольку это может повлиять на результаты анализа. Оптимальной считается температура 35-37оС.

Не допускайте загрязнения образцов при высыхании. Охлаждение или замораживание образцов замедлят или совсем остановят микробную деятельность, если образцы не могут быть высушены и отправлены в лабораторию.

Свяжитесь со своей лабораторией по упаковке и получению всех необходимых инструкций, связанных с отбором проб.

Заполните специальные бланки (листы заказа) и коробки, предоставляемые лабораторией, отметьте каждый образец своим именем, адресом, индексом, номером поля/пробы и глубиной, из которой был взят образец. Повторите эти шаги для каждого образца, выбранного для анализа.

Предоставьте полную информацию для каждого образца грунта на предоставленном листе заказа. Если на полях есть какие-либо необычные/специфические проблемы, они должны быть отмечены подробно. Оставьте окончательный план отобранных образцов в лаборатории и за собой.

Анализ в лаборатории

Проконсультируйтесь с лабораторией по лабораторным исследованиям почвы.

Анализ почвы должен включать тесты грунта на нитратный азот, доступный фосфор, калий, серу, кислотность почвы (рН), засоленность и содержание органического вещества (потенциал почвы).

Также проводятся анализы микро- и макроэлементы, такие как: бор, молибден, медь, железо, марганец, цинк, кобальт, магний и кальций, механический состав (гранулометрия).

Анализ в лаборатории

Проконсультируйтесь с лабораторией по лабораторным исследованиям почвы.

Анализ почвы должен включать тесты грунта на нитратный азот, доступный фосфор, калий, серу, кислотность почвы (рН), засоленность и содержание органического вещества (потенциал почвы).

Также проводятся анализы микро- и макроэлементы, такие как: бор, молибден, медь, железо, марганец, цинк, кобальт, магний и кальций, механический состав (гранулометрия).

Отбор проб почвы

Точечные пробы
отбирают методом конверта по диагонали
или другим способом, следя за тем, чтобы
каждая проба представляла собой часть
почвы, типичной для исследуемых почвенных
горизонтов и ключевых участков.

Метод конверта
является наиболее распространенным
способом отбора смешанных почвенных
образцов и чаше всего применяются для
исследования почвы гумусового горизонта.

При этом из точек контролируемого
элементарного участка (или каждой
рабочей пробоотборной площадки) берут
5 образцов почвы.

Точки должны быть
расположены так, чтобы мысленно
соединенные прямыми линиями, давали
рисунок запечатанного конверта (длина
стороны квадрата может составлять от
2 до 5 – 10 м). Обычно при изучении почвы
отбирают пробы гумусового горизонта с
глубины около 20 см.

, что соответствует
штыку лопаты. Из каждой точки отбирают
около 1 кг (по объему около 0,5 л), но не
менее 0,5 кг почвы. Почвенные образцы
упаковывают в полиэтиленовые или
полотняные мешочки и прилагают к ним
этикетки (сопроводительные талоны).

Объединенную пробу
почвы готовят из точечных проб. При
определении в почве поверхностно –
распределяющихся веществ (ПАУ, тяжелые
металлы, радионуклиды и др.) точечные
пробы обычно отбирают с помощью трубчатого
пробоотборника послойно на глубине 0,5
и 20 см массой до 0,2 кг.

При оценке
загрязнения почвы летучими соединениями
или веществами с высокой способностью
к вертикальной миграции (нитрозоамины)
пробы отбирают по всей глубине почвенного
профиля в герметично закрывающиеся
емкости.

При невозможности быстрого
анализа на месте пробы хранят в условиях,
как правило, описанных в методиках
анализа.

Определенные
трудности возникают при отборе почвы
для радиологических исследований, что
связано с перераспределением радионуклидов
в ландшафтах после поступления из
атмосферы.

Для снижения влияния рельефа,
вида почв и растительности, а также
возможности сравнения данных, отбор
образцов должен производиться таким
образом, чтобы их радиоактивность
характеризовала как можно большую
территорию, а места отбора были ограничены
участками с горизонтальной поверхностью
и минимальным стоком.

Кроме того, образцы
радиоактивных проб должны отбираться
с открытых целинных участков в ненарушенной
структурой. На обследуемом участке
желательно выполнить предварительную
гамма – радиометрическую съемку.

Измерения
рекомендуется производить на высоте 1
м от поверхности и не ближе 2 – 5 м от
стен строений. Одновременно с радиоактивными
образцами почвы отбирают и пробы
растительности.

При изучении миграции
радионуклидов в наземных экосистемах
каждого ландшафта выбирают наиболее
характерные участки на протяжении всего
профиля от водораздела к пониженным
элементам рельефа.

Для отбора образцов
закладывают разрезы размером 70х150 см и
глубиной 1 – 2 м (в зависимости от типа
почв) и отбирают пробы по горизонтали
непрерывно по всему разрезу. Толщина
отбираемых для радиометрических анализов
слоев обычно не превышает 2 – 5 см.

Специфической
процедурой является отбор проб с твердых,
гладких и не сорбирующих поверхностей
(глина, стекло, кафель, пластмасса,
металл, лакокрасочные покрытия и др.).

Для этой цели применяют ватно – марлевые
или ватные тампоны, смоченные водой или
органическим растворителем.

Иногда
берут мазки или смывы со стен, полов,
окон производственных помещений (с
площади примерно 0,5 м2),
а с поверхности зданий соскабливают
внешний слой покрытия толщиной 1 – 2 мм
с площади 0,1 – 0,25 м2.

Отбор и подготовка проб почвы для анализа. Лабораторный анализ почвы

Выбор почвенных образцов в природных условиях и их подго­товка к лабораторному исследованию являются основным вопро­сом методики, от которого зависит результат всех последующих определений.

Необходимо правильно наметить места для отбора проб почвы, которые позволили бы выявить участки, подвергаю­щиеся наибольшему загрязнению и, наоборот, благополучные по своему санитарному состоянию.

Для этого один или несколько уча­стков выбирают вблизи имеющихся источников загрязнения, а дру­гой — в месте отдаленном от них. Глубину отбора проб почвы опре­деляют в зависимости от характера почвы, задачи и вида лабора­торного исследования.

Для определения механического и химического состава почвы отбор проб производят в 3- 5 точках по диагонали с участка площадью 25 кв.м. с глубины 0,25 м, а при необходимости — с глу­бины 0,75 — 1 м и ] ,75 — 2 м.

Пробы берут буром или лопатой, тща­тельно перемешивают и из проб, взятых с каждого горизонта, со­ставляют единую для него среднюю пробу весом около 1 кг, кото­рую помещают в банку с пробкой, ставят номер на этикетке и от­сылают в лабораторию с сопроводительным документом и указани­ем места и времени взятия пробы, глубины, метеорологических особенностей в момент взятия пробы и того, что следует опреде­лить в почве.

В лаборатории почвы взвешивают, перемешивают, просеивают и, в зависимости от цели исследования, подвергают анализу в нату­ральном виде или в воздушно-сухом состоянии, для чего почву вы­сушивают на воздухе при комнатной температуре с последующим дополнительным просеиванием через сито с отверстиями диамет­ром 1 мм.

К анализу натуральной свежевзятой почвы приступают как можно скорее, так как в силу продолжающихся биохимических процессов в почве могут произойти существенные измене­ния. При невозможности исследования почвы в тот же день, можно хранить ее несколько дней в холодильнике или же добавить кон­сервирующие вещества.

Для бактериологического анализа пробы почвы в количест­ве 200-300 г берут стерильными инструментами также в 3-5 точках участка площадью 25 кв.м, помещают в стерильные банки и со­ставляют из них среднюю пробу. Пробы берут с глубины, на кото­рой предполагается бактериальное загрязнение.

В населенных пунктах рекомендуется исследовать прежде всего поверхностные слои почвы до глубины 20 см. С участков полей орошения пробы отбирают на глубине 20 см. При изучении влияний загрязнений почвы на подземные воды и открытые водоемы следует отбирать пробы на глубине 0,75 — 2 м.

В последнем случае для этого пользу­ются буром Некрасова, а при отсутствии его вырывают яму и с ка­ждой ее стороны отбирают пробы стерильной лопаточкой или но­жом. При контроле за обеззараживанием хозяйственно-бытовых отбросов почвенным методом пробы почвы отбирают с глубины 25,100 и 150 см в зависимости от физических свойств почвы.

Сте­рилизация инструментов для взятия проб почвы производится на каждом новом участке путем обмывания водой, обтирания спиртом и под конец обжигания.

Банки с пробами почвы закрывают ватными пробками, обвер­тывают бумагой и перевязывают. Банку номеруют, записывают не­обходимые данные ( температура воздуха и почвы и др.) и немед­ленно направляют в лабораторию.

При отсутствии банок можно переносить пробы почвы в стерильных полиэтиленовых пакетах или в стерильной пергаментной бумаге. В лаборатории почву вы­сыпают на простерилизованную в сушильном шкафу бумагу, осво­бождают от корней, щебня, стекла и т.д.

, крупные комки почвы разминают, тщательно перемешивают и отсюда берут навеску поч­вы для исследования. Если по доставлении проб в лабораторию нельзя приступить к бактериологическому исследованию, допуска­ется хранение их в холодильнике при 1-5гр.

С не более 18 часов, так как с течением времени происходят изменения в составе микро­флоры.

Для санитарно-вирусологического анализа в первую очередь отбирают образцы пахотного слоя, так как в природных условиях энтеровирусы адсорбируются главным образом верхними слоями почвы. По Г.А.

Багдасарьян, пробы берут раздельно с гряд и борозд с глубины 0-20см, для выяснения же проникновения энтеровирусов в глубь почвы — на глубине 50 и 100 см.

Методика отбора проб аналогична применяемой при взятии проб для бактериологического исследования; следовательно, можно использовать одни и те же пробы почвы для того и другого анализа.

Первичную обработку проб следует Производить В день взятия пробы сразу по доставлении в лабораторию. Допускается произ­водство анализа на другой день, не позднее чем срез 24 часа, при условии хранения проб в холодильнике при А гр.С. Более длитель­ное хранение влечет за собой падение титра энтеровирусов и воз­можность их выделения уменьшается.

Для гельминтологического анализа пробы почвы отбирают отдельно с поверхности и с глубины 2-10 см, так как в зависимо­сти от глубины яйца гельминтов выживают в течение различных сроков. С каждого участка площадью 50 кв.м. берут не менее 10 проб весом примерно по 100 гр в разных местах по диагонали и из них составляют средние пробы весом около 1 кг отдельно для каж­дого горизонта.

Пробы почвы с поверхностных слоев отбирают металлическим шпателем, столовой ложкой или совочком, а с глубины — буром или лопатой.

Пробы отбирают и транспортируют в стеклянных банках с пробкой или в целлофановых пакетах, снабжая тару этикеткой и отмечая, как обычно, время и место взятия пробы, внешние условия и т.п.

По доставлении в лабораторию, пробы почвы, если они нахо­дились не в стеклянных банках, пересыпают в таковые, тщательно перемешивают и удаляют крупные частицы.

Анализ производят в течении ближайших дней; если же это невозможно, то взятые про­бы заливают 3 % раствором формалина на физиологическом рас­творе или 3 % раствором соляной кислоты и хранят в открытых банках при температуре 18-24 гр.С, часто перемешивая для улуч­шения аэрации. При подсыхании почвы подливают чистую воду.

Для радиометрического анализа отбор проб почвы произво­дится в соответствии с поставленной задачей. Для определения радиоактивного загрязнения почвы в данном районе выбирают несколько участков площадью примерно 50 кв.м. и в се­редине каждого из них на площади около 1 кв.м.

удаляют травяной покров и вырезают почву на пробу в виде куска размером 10×10см, толщиной 5 см. Пробу упаковывают в клеенчатый или пластиковый материал и направляют в лабораторию с указанием места взятия пробы, даты и т.д.

Растительность берут в количестве около 75 г и упаковывают отдельно.

Для химического анализа почвы применяется «Методика выполнения измерений массовой концентрации ртути в пробах почв методом беспламенной атомной абсорбции с термическим разложением проб» ПНД Ф 16.1.1-96. При этом устанавливается методика выполнения измерений массовой концентрации ртути в пробах почв атомно-абсорбционным анализом (метод беспламенной атомной абсорбции.)

Для оценки механического состава почвы используется сито Кноппа состоящие из набора отдельных сит с отверстиями различного размера – от 0,25мм до 10мм. Каждому размеру отверстий соответствует определенный размер сита. Навеска отобранной почвы (200-300гр.

) пропускается через сита Кноппа, в результате чего на отдельных ситах остаются частицы разного размера. Взвесив содержимое каждого сита и определив их процентный состав по отношению к навеске всей пробы ориентировочно оценивают ее механический состав.

• Согласно классификации Н.Качинского частицы, задерживающиеся на том или ином сите относят к определенному типу почвы:
• На ситах с отверстиями 3-10мм — камни и гравий;
• На ситах с отверстиями 1-3мм — крупный песок;
• На ситах с отверстиями 1-0,25мм — средний песок;
• На дне сита — мелкий песок и пыль.

Лекция № 14

Отбор проб почвы. Точечные пробы отбирают методом конверта по диагонали или другим способом, следя за тем, чтобы каждая проба представляла собой часть почвы, типичной для исследуемых почвенных горизонтов и ключевых участков.

Метод конверта является наиболее распространенным способом отбора смешанных почвенных образцов и чаше всего применяются для исследования почвы гумусового горизонта.

При этом из точек контролируемого элементарного участка (или каждой рабочей пробоотборной площадки) берут 5 образцов почвы.

Точки должны быть расположены так, чтобы мысленно соединенные прямыми линиями, давали рисунок запечатанного конверта (длина стороны квадрата может составлять от 2 до 5 – 10 м). Обычно при изучении почвы отбирают пробы гумусового горизонта с глубины около 20 см.

, что соответствует штыку лопаты. Из каждой точки отбирают около 1 кг (по объему около 0,5 л), но не менее 0,5 кг почвы. Почвенные образцы упаковывают в полиэтиленовые или полотняные мешочки и прилагают к ним этикетки (сопроводительные талоны).

Объединенную пробу почвы готовят из точечных проб. При определении в почве поверхностно – распределяющихся веществ (ПАУ, тяжелые металлы, радионуклиды и др.) точечные пробы обычно отбирают с помощью трубчатого пробоотборника послойно на глубине 0,5 и 20 см массой до 0,2 кг.

При оценке загрязнения почвы летучими соединениями или веществами с высокой способностью к вертикальной миграции (нитрозоамины) пробы отбирают по всей глубине почвенного профиля в герметично закрывающиеся емкости.

При невозможности быстрого анализа на месте пробы хранят в условиях, как правило, описанных в методиках анализа.

Определенные трудности возникают при отборе почвы для радиологических исследований, что связано с перераспределением радионуклидов в ландшафтах после поступления из атмосферы.

Для снижения влияния рельефа, вида почв и растительности, а также возможности сравнения данных, отбор образцов должен производиться таким образом, чтобы их радиоактивность характеризовала как можно большую территорию, а места отбора были ограничены участками с горизонтальной поверхностью и минимальным стоком.

Кроме того, образцы радиоактивных проб должны отбираться с открытых целинных участков в ненарушенной структурой. На обследуемом участке желательно выполнить предварительную гамма – радиометрическую съемку.

Измерения рекомендуется производить на высоте 1 м от поверхности и не ближе 2 – 5 м от стен строений. Одновременно с радиоактивными образцами почвы отбирают и пробы растительности.

При изучении миграции радионуклидов в наземных экосистемах каждого ландшафта выбирают наиболее характерные участки на протяжении всего профиля от водораздела к пониженным элементам рельефа.

Для отбора образцов закладывают разрезы размером 70х150 см и глубиной 1 – 2 м (в зависимости от типа почв) и отбирают пробы по горизонтали непрерывно по всему разрезу. Толщина отбираемых для радиометрических анализов слоев обычно не превышает 2 – 5 см.

Специфической процедурой является отбор проб с твердых, гладких и не сорбирующих поверхностей (глина, стекло, кафель, пластмасса, металл, лакокрасочные покрытия и др.).

Для этой цели применяют ватно – марлевые или ватные тампоны, смоченные водой или органическим растворителем.

Иногда берут мазки или смывы со стен, полов, окон производственных помещений (с площади примерно 0,5 м2), а с поверхности зданий соскабливают внешний слой покрытия толщиной 1 – 2 мм с площади 0,1 – 0,25 м2.

4. Отбор проб донных отложений.Донные отложения отбирают для определения характера, степени и глубины проникновения в них ЗВ, изучения закономерностей процессов самоочищения, выявления источников вторичного загрязнения и учета воздействия антропогенного фактора на водные экосистемы.

Проба при этом должна характеризовать не столько донные грунты, сколько водный объект или часть за определенный промежуток времени. В водоемах и водотоках точки отбора проб выбирают с учетом распределения донных отложений и их перемещения.

Отбор таких проб обязателен в местах максимального накопления донных отложений (места сброса сточных вод и впадения боковых потоков, приплотинные участки водохранилищ), а также в местах, где обмен загрязняющими веществами между водой и донными отложениями наиболее интенсивен (судоходные фарватеры рек, перекаты, участки ветровых волнений). При оценке влияния сточных вод на степень загрязненности донных отложений и динамики накопления ЗВ в них пробы отбирают выше и ниже места сброса в характерные фазы гидрологических режимов изучаемых водных объектов.

Способ отбора проб донных отложений выбирают в зависимости от свойств определяемых веществ и поставленной задачи.

Для оценки сезонного поступления ЗВ и их поверхностного распределения в донных отложениях проб отбирают из верхнего слоя, а при исследовании распределения ЗВ по годам донные отложения отбирают послойно.

При этом пробы, отобранные на различных горизонтах, помещают в разную посуду. Отобранные пробы хранят в охлажденном состоянии (от 0 до –3оС) или в замороженном состоянии (до –20оС).

5. Отбор проб растительности и проб животного происхождения.При отборе проб растительности обычно предполагается, что большинство ЗВ оседают на поверхности растительного образца и находятся там в подвижной форме. Частички пыли или почвы, содержащие ЗВ, прилипают прежде всего к листьям, стеблям и плодам, покрытым воскообразным веществом. Рекомендуется отбирать растения, не подвергавшиеся химической обработке. При этом целые растения или их части следует собирать в поле, где они находятся в естественном окружении. Для веществ, которые попадают в растения из почвы (хлорорганические соединения, тяжелые металлы, радионуклиды), необходимо учитывать тот факт, что определяемые соединения могут прочно связываться с внутренними тканями растения. Для их выделения из матриц следует применять специальные методы.

Отбор травы с пастбищ или сенокосных угодий производят непосредственно перед выпасом животных или скашиванием ее на корм. Для этого выделяют 8 – 10 участков площадью 1 – 2 м2, расположенных по диагонали. С каждого участка берут по 400 – 550 г и готовят объединенную пробу массой 1 – 1,5 кг.

При отборе образцов мелких растений следует брать в лабораторию все растение полностью. Пробы корнеплодов и фруктов берут из одной партии. Из точечных проб составляют объединенную пробу массой 1 – 1,5 кг. Пробы зерна отбирают в 4 – 8 точках из различных из различных мешков.

Объединенная проба должна быть не менее 2 кг и хорошо перемешана.

К отбору проб животного происхождения, в которых предполагается наличие следовых количеств ЗВ, предъявляют особые, дополнительные требования. Важно, чтобы проба была репрезентативной для всего исследуемого организма (человека или животного).

В частности, в пробах крови, взятых из различных органов, часто обнаруживаются существенные различия. По этой причине необходимо особенно точно указывать условия отбора проб, в том числе и место отбора в организме.

Следует также указывать особенности биологии исследуемых видов, стадию их развития и степень контактов с природной средой.

Пробы тканей могут отбираться отдельно для каждой из особей, как это рекомендуется при обследовании крупных животных, либо усредняются в единый образец.

Моллюсков собирают из расположенных в обследуемом районе водоемов: водохранилищ, прудов, озер, рек, ручьев (желательно по одной пробе из каждого водоема). Каждая проба должна содержать особи одного вида: по 5 – 8 экземпляров половозрелых животных (40 – 80 мм) с общим весом без раковин не менее 50 г.

Отобранных моллюсков помещают на фильтровальную бумагу и после удаления заворачивают в фольгу или кальку. Пробы также хранятся до анализа замороженными. Раковины отбирают и анализируют отдельно. Если обследуется один водоем, то пробы собирают с пяти створов, расположенных в разных местах этого водоема.

Для отбора проб тканей рыб их вылавливают в летний период. Отбирают пять экземпляров взрослых щук или окуней (если этих видов нет, то других хищников, обитающих в исследуемом водоеме). Для определения возраста измеряются длина рыб и снимается чешуя, которую упаковывают отдельно. Отбираются пробы мышц с боков и хвоста рыбы, а также икра или молоки.

Иногда для контроля за содержанием ЗВ в воде, в местах сброса сточных вод вылавливают придонных рыб (карп, лещ). В этом случае желательно тех же местах отобрать для обследования и моллюсков.

Особого внимания требуют процедуры отбора крови. Для предотвращения загрязнения тканевой жидкостью существенно, чтобы отбирались пробы только свободно вытекающей крови. На состав образца влияет и положение человека (крупного животного) в ходе отбора пробы.

В положении лежа внеклеточная жидкость устремляется в кровеносные сосуды, разбавляя тем самым белки плазмы крови, при этом изменяя концентрации определяемых компонентов могут достигать 20 % и давать ошибочные результаты анализа.

При необходимости хранения проб длительное время возникает проблема их стабильности вследствие процессов коагуляции. Следует немедленно после отбора добавить антикоагулянт.

Отбор замороженного или охлажденного мяса производят из однородной партии. Пробу мяса (без жира) от туш берут кусками массой не менее 200 г в области шейных позвонков, лопатки, бедра, мышц спины.

Общая масса пробы 1 – 2 кг. В таком же количестве отбирают и образцы исследуемых субпродуктов. При отборе проб мяса птицы из каждой партии отбирают по три тушки. Аналогично отбирают и мясо кроликов.

При необходимости пробы замораживают.

Пробы молока берут после тщательного перемешивания, добиваясь полной однородности и не допуская сильного вспенивания. Из серии точечных проб составляют объединенную, объемом 1 л. До начала анализа пробы хранят при температуре +2 — +8 оС. При длительном хранении молоко замораживают.

Важно, чтобы количественные параметры любой пробы фиксировались достаточно точно (т. е. с минимальной погрешностью измерения), а сам пробоотбор был максимально экспрессным (например для воздуха – не более 20 – 30 мин, а в рабочей зоне 15 мин.).

Важна также гомогенность пробы отбираемого материала (или потока среды). Рекомендуется отбирать несколько одинаковых проб (минимально 2 – 3, а в рабочей зоне до 5) в одной и той же точке пробоотбора. Количество пробы должно быть достаточным (в соответствии с применяемой методикой анализа).

Все измеряемые характеристики (масса, объем, время, место пробоотбора), а также исходные климатические и другие рабочие условия должны тщательно протоколироваться.

6. Правила хранения и транспортировки проб

Пробы объектов окружающей среды могут отбираться как непосредственно перед анализом, так и заблаговременно. В последнем случае применяются промежуточные операции хранения и стабилизации проб.

Хранение проб, в том числе содержащих следовые количества исследуемых веществ, осложнено проблемой их потерь за счет сорбции на стенках сосудов, а также разрушения в растворителях и на поверхностях носителей под действием кислорода, света и других факторов внешней среды. В воде протекают процессы окисления – восстановления, биохимические процессы с участием бактерий и других живущих в ней объектов, а также физические и физико- химические процессы сорбции, седиментации и др.

В водных растворах, например нитраты в присутствии органики могут восстанавливаться до нитритов или даже до ионов аммония (в отсутствии органики эти процессы могут идти в обратную сторону из-за наличия в воде растворенного кислорода), а сульфаты – до сульфитов. Растворенный кислород может расходоваться на окисление органических веществ. Могут изменяться и органолептические свойства воды – запах, цвет, мутность, вкус.

Некоторые элементы и их соединения способны довольно легко адсорбироваться на стенках сосудов (Fe, Al, Cu, Cd, Mn, Cr, Zn, PO43- и др.).

Из стекла (особенно темного) или пластмассы бутылей, напротив, ряд микроэлементов и следы веществ могут выщелачиваться (B, Si, Na, K).

Указанные процессы иногда довольно значительно сказываются на ухудшении достоверности и точности анализа, поэтому данная группа технологических процедур хранения и стабилизации проб имеет важное значение.

Применение экспрессных методов анализа на месте помогает избежать многих осложнений с изменениями состояния анализируемых проб, однако это удается далеко не всегда, поэтому необходимо иметь представление о процессах, идущих в средах при хранении проб, а также знать правила его правильного осуществления. В зависимости от предполагаемой продолжительности хранения отобранных проб иногда применяют процедуры их консервации. При этом универсального консервирующего средства не существует, поэтому для анализа отбирают несколько проб, каждую из которых консервируют, добавляя соответствующие химикаты.

Применение консервирующих средств полностью не предохраняет определяемое вещество или саму среду от изменения. Поэтому стараются даже консервированные пробы анализировать сразу или на следующий день, но не позднее, чем на третьи сутки после отбора пробы. При этом консервация сточных вод вообще весьма затруднительна.

Рассмотрим некоторые общие правила консервации и других способов предварительной обработки проб.

В процессе экоаналитической деятельности для обеспечения достоверности результатов все реагенты, особенно применяемые в больших количествах (вода, прочие растворители) должны быть по возможности высочайшей чистоты (с индексами чистоты осч, хч или хотя бы чда).

Для определения очень низких концентраций даже реагенты высокой чистоты перед применением необходимо очищать дополнительно.

Поэтому реагенты (в том числе для растворения и стабилизации проб) следует выбирать не только исходя из их химических свойств, но и сточки зрения возможности качественной оценки. Так, предпочтительнее кислоты, которые можно перегнать при низкой температуре (HCl, HNO3).

Следует избегать использования окрашенных пробок, поскольку пигменты могут содержать загрязняющие вещества или сами загрязнять хранящиеся под ними пробы.

Материалы, из которых изготовлены сосуды, устройства и инструменты для отбора проб, должны быть устойчивы к действию образца или реагента. Их поверхность должна быть гладкой и легко очищаться. В этом отношении наилучшие свойства имеет посуда из тефлона, однако следует учитывать, что она имеет зернистую структуру и может адсорбировать многие соединения.

Желательно использовать тщательно вымытые стеклянные (притертые) или полиэтиленовые пробки. Корковые или резиновые пробки предварительно кипятят в дистиллированной воде или обертывают полиэтиленовой пленкой.

Подготовленная для отбора образцов или проб стеклянная или полиэтиленовая посуда через несколько часов накапливает на поверхности загрязнения, адсорбируя их из воздуха лаборатории, поэтому посуду необходимо обрабатывать непосредственно перед употреблением.

При хранении проб органических ЗВ резко возрастает (по сравнению с неорганическими) опасность их окисления, гидролиза, фотолиза, ферментативных и бактериальных превращений. Так, например, под влиянием примесей металлов даже при весьма низких температурах (