IRENA примет у себя секретариат Глобальной коалиции по энергетическому планированию
ГК «АНТРАКС» повышает надежность электроснабжения
Что такое эрозия почвы? Как ядерные методы могут помочь выявить и смягчить последствия этого явления?
Эрозия почвы представляет собой угрозу сельскому хозяйству и производству продуктов питания. Это самый значительный фактор деградации земель, которая затрагивает 1,9 миллиарда гектаров земли во всем мире, что составляет почти две трети мировых почвенных ресурсов, ставя под угрозу глобальное снабжение продовольствием. (Изображение: А.Барбер Хьюскар/МАГАТЭ)
Эрозия почвы, наиболее распространенный тип деградации земель, представляет собой процесс, при котором удаляется верхний слой почвы, из которого растения получают большую часть питательных веществ и воды. Когда этот плодородный слой, называемый верхним слоем почвы, сползает, продуктивность земли снижается, и фермеры теряют жизненно важный ресурс для выращивания продуктов питания.
В отличие от ветра или солнца, почва является исчерпаемым, невозобновляемым ресурсом, который деградирует с угрожающей скоростью. Различные виды деградации земель затрагивают примерно 1,5 миллиарда человек, особенно в развивающихся странах. Но у почвы появился неожиданный союзник — ядерная наука. Ядерные методы могут помочь экспертам лучше понять причины и механизмы эрозии почвы, выявить горячие точки эрозии и оценить влияние различных методов землепользования на скорость эрозии, чтобы сделать почву более устойчивой к последствиям изменения климата и защитить почву от последствий изменения климата. будущее.
Используя ядерные технологии, такие как метод выпадения радионуклидов (FRN) и метод стабильных изотопов конкретных соединений (CSSI), МАГАТЭ помогает оценить эрозию почвы, чтобы можно было реализовать правильные стратегии защиты почвы. Совместно с Продовольственной и сельскохозяйственной организацией Объединенных Наций (ФАО) МАГАТЭ помогает странам укреплять потенциал использования ядерных и изотопных методов для борьбы с эрозией почвы, сохранения почвенных ресурсов и поддержки устойчивого сельскохозяйственного производства.
Каковы причины? Каковы последствия?
(Изображение: А. Варгас/МАГАТЭ)
Хотя эрозия почвы является естественным процессом и происходит на всех континентах, деятельность человека значительно ускорила его. В целом эрозия почвы чаще встречается на крутых склонах. Это часто вызвано природными факторами, в том числе сильным ветром или проливными дождями; однако неустойчивая человеческая деятельность, такая как вырубка лесов или неправильное землепользование, может ускорить этот процесс на два-три порядка.
Эрозия почвы делает землю уязвимой к потере плодородного верхнего слоя почвы, и это, вместе с потерями связанных с ней питательных веществ и химикатов, представляет собой угрозу сельскохозяйственному производству, продовольственной безопасности и окружающей среде, главным образом водным ресурсам. Почва является источником до 95 процентов всей сельскохозяйственной продукции, поэтому ее здоровье и доступность влияют на качество и количество нашей пищи. Примерно четверть населения мира напрямую зависит от продуктов питания, производимых на деградированных землях, и с каждым годом темпы деградации увеличиваются, что приводит к ежегодной потере миллионов гектаров земли по всему миру.
Эродированная почва также влияет на качество воды и водную жизнь, поскольку почва может переноситься со стоками в водотоки, такие как реки и озера, засоряя водоемы и вызывая накопление питательных веществ, смываемых с полей, в воде и приводя к вспышкам водорослей. Это ставит под угрозу качество воды и наносит вред среде обитания водных организмов. Кроме того, даже в более крупных водоемах, таких как океаны и моря, отложения могут накапливаться в достаточно больших количествах, что приводит к повышению мутности и снижению видимости в близлежащих водах, что еще больше угрожает устойчивости водных экосистем и часто приводит к вымиранию флоры.
Другие последствия эрозии почвы включают деградацию функций экосистем, усиление риска оползней и наводнений, значительные потери биоразнообразия, ущерб городской инфраструктуре и, в тяжелых случаях, перемещение населения.
Как могут помочь ядерные методы?
Эродированная почва может не восстанавливаться в течение нескольких поколений, поэтому важно оценивать скорость эрозии почвы и отложений, а также улучшать управление земельными ресурсами и осуществлять меры по сохранению почвы. Именно здесь могут помочь ядерные методы. Методы FRN и CSSI чаще всего используются для борьбы с эрозией почвы. Методы FRN помогают оценить и количественно оценить скорость эрозии почвы, а метод CSSI определяет области, наиболее пострадавшие от эрозии.
На основе результатов этих ядерных применений могут быть реализованы меры по сохранению почвы, такие как террасирование, контурное земледелие, полосное земледелие, минимальная обработка почвы, нулевая обработка почвы, мульчирование, покровные культуры, эрозионные гребни и эрозионные борозды. См. примеры Мадагаскара и Уганды.
Метод выпадения радионуклидов (FRN)
Радиониклиды выпадений (FRN) оседают на земле вместе с дождем. Количество FRN в почве очень мало и безвредно для человека, но измерение точных количеств с помощью ядерных методов может помочь оценить скорость эрозии почвы. (Изображение: А. Варгас/МАГАТЭ)
FRN разбросаны по всему миру. Наиболее распространенным FRN является цезий-137 (Cs-137), который выделялся преимущественно при испытаниях ядерного оружия в 1950-1960-х годах. Он был рассеян в атмосфере по всему миру, затем отложен дождем и со временем попал в верхний слой почвы.
Хотя количество FRN в почве очень мало и безвредно для человека, его можно измерить с помощью чувствительной гамма-спектрометрии, а его количества можно использовать для оценки скорости эрозии почвы. При эрозионном воздействии верхнего слоя почвы концентрация Cs-137 снижается, в результате чего там, где откладывается эродированная почва, концентрация Cs-137 увеличивается. Отслеживание перераспределения FRN позволяет экспертам определить, сколько почвы было вывезено из одного места и отложено в другом. Для интерпретации данных необходимо определить участок, который не подвергся эрозии или отложению. Этот участок, где количество FRN уменьшилось только за счет радиоактивного распада, представляет собой базовый уровень. Затем участки эродированной и отложенной почвы сравниваются с эталонным участком для расчета количества эродированной или отложенной почвы.
Помимо Cs-137, для отслеживания эрозии почвы также используются два других радионуклида выпадений: свинец-210 (Pb-210) и бериллий-7 (Be-7).
Использование FRN для оценки эрозии почвы более удобно, дешевле и менее трудоемко, чем традиционные методы, такие как объемные измерения выноса почвы или измерения выноса наносов в пространственных масштабах на земельных участках разного размера. Методы FRN особенно полезны при изучении влияния землепользования на эрозию почвы и эффективности мер по сохранению почвы. Эта информация необходима для разработки стратегий сохранения почв, выбора подходящих мер по сохранению и реализации программ сохранения почв.
Метод стабильных изотопов конкретных соединений (CSSI)
Ученые могут отслеживать наличие в почве стабильных изотопов, таких как углерод-13, чтобы определять горячие точки эрозии почвы и определять влияние различных видов землепользования и культур на распространение эрозии. (Изображение: А. Варгас/МАГАТЭ)
Методы FRN охватывают многие, но не все аспекты оценки эрозии почвы. По этой причине при выявлении происхождения отложений и очагов эрозии на более крупных территориях, например в водоразделах, используется метод стабильных изотопов соединений (CSSI) — он был разработан специально для этих целей.
Метод CSSI измеряет стабильный изотоп углерода-13 (C-13), чтобы различать различные источники органического вещества почвы. Это связано с тем, что каждое растение имеет свою подпись C-13, которая сохраняется в почве при разложении тканей растения. Это позволяет идентифицировать экосистемы и виды землепользования, которые вносят вклад в содержание органического вещества в почве. Для анализа C-13 требуются компоненты растительной ткани, которые стабильны и не разлагаются в почве. Для этой цели наиболее подходят жирные кислоты, происходящие из корней растений. Когда ткани растений разлагаются, жирные кислоты становятся частью органического вещества почвы. Они обладают уникальными сигнатурами стабильных изотопов, которые можно анализировать и использовать как отпечатки пальцев.
Используя метод CSSI, ученые сопоставляют «отпечатки пальцев» соединений в почве с таковыми в экосистемах, занимающих выбранную территорию исследования. Взяв образец эродированной территории, ученые могут выявить источники эродированной почвы и наносов в водоемах, а также участки, особенно ей подверженные. Эта информация ценна для точного определения мер по сохранению почв. См. пример проекта в Мьянме.
Какова роль МАГАТЭ?
МАГАТЭ помогает более чем 60 странам использовать ядерные методы для измерения и контроля эрозии почвы в рамках своей Программы технического сотрудничества и своей работы в партнерстве с ФАО в рамках Совместного центра ФАО/МАГАТЭ по ядерным методам в продовольствии и сельском хозяйстве. МАГАТЭ и ФАО предоставляют рекомендации по использованию FRN для оценки эрозии почвы и эффективности мер по сохранению почв для обмена лучшими практиками сохранения почв, а также по особенностям использования конкретных FRN, таких как Cs-137 и Be- 7. МАГАТЭ также опубликовало рекомендации по отслеживанию отложений с использованием метода CSSI. В Африке, Азии и Тихоокеанском регионе, Латинской Америке и Карибском бассейне МАГАТЭ делится знаниями о ядерных методах с учеными и помогает им в рамках региональных проектов по борьбе с деградацией земель и отложениями осадков в водоемах, а также по повышению продуктивности почв в целях повышения продовольственной безопасности. МАГАТЭ сотрудничает с Конвенцией Организации Объединенных Наций по борьбе с опустыниванием (КБО ООН) в целях продвижения наилучших имеющихся методов управления почвенными ресурсами, особенно в районах, уязвимых или затронутых эрозией почвы. МАГАТЭ работает над достижением цели 15.3 Цели устойчивого развития ООН по нейтральности деградации земель, которая направлена на борьбу с опустыниванием, восстановление деградированных земель и почв и достижение мира, нейтрального к деградации земель.
Эта статья была впервые опубликована на 25 июля 2022 г.
Информация агентства по атомной энергии
Просмотров 4 всего , 1 сегодня
Автор публикации
