На карбоновом полигоне в Воронежской области проверят новый метод мониторинга почвенного углерода

Ученые Объединенного института ядерных исследований в Дубне (ОИЯИ) и Воронежского государственного лесотехнического университета имени Г.Ф. Морозова (ВГЛТУ) проведут ряд экспериментов по верификации, отработке методических основ и сценариев применения на карбоновых полигонах и в лесоклиматических проектах метода меченых нейтронов (ММН).

Традиционные методы определения содержания углерода в почве очень трудоемкие и требуют отбора в полевых условиях большого количества проб почвы, их тщательной подготовки и сложного лабораторного анализа. Чтобы провести мониторинг почвенного углерода «ручным» способом и составить карту его распределения в почвах карбонового полигона, требуется много ресурсов, времени, сил и средств. При этом результаты проведенного исследования могут иметь невысокую степень точности из-за специфики метода изучения и большой площади территории полигона.

«Получение достоверных данных о накоплении углерода в почве крайне важно и для сельского хозяйства, и для лесоводства. Нужно четко знать состав почвы, чтобы понимать, какие культуры смогут на ней произрастать. И новый прорывной метод может значительно упростить процесс проведения мониторинга почвенного углерода, чтобы проводить необходимые измерения в полевых условиях без изъятия образцов и без сложной пробоподготовки», — рассказала проректор ВГЛТУ Светлана Морковина.

Ученые предложили проводить мониторинг почвенного углерода методом меченых нейтронов с помощью портативного нейтронного генератора. Макроэлементы почвы, облученные нейтронами, испускают гамма-кванты, по которым можно их идентифицировать и определить уровень концентрации в грунте. В числе преимуществ нового метода точность, сравнимая с точностью химического анализа почвы, а также охват больших площадей исследования.

«Такой метод можно сравнить с «отпечатками пальцев» для элементов. Углерод в этом плане наиболее удобен для анализа, так как его гамма-спектр состоит всего из одной линии, энергии которой достаточно, чтобы проникнуть сквозь большую толщину исследуемого грунта. И по пикам гамма-квантов можно довольно точно в режиме реального времени определить, сколько углерода в почве на облучаемом участке», — объяснил начальник сектора исследований нейтронно-ядерных взаимодействий лаборатории нейтронной физики ОИЯИ Юрий Копач.  

По словам ученого, метод разработан не до конца, сейчас проводятся экспериментальные испытания в лаборатории. Он отметил, что сегодня один из недостатков метода в том, что он определяет содержание общего углерода, а не только органического, который интересен почвоведам. 

«В этом плане нам интересно взаимодействие с почвоведами, чтобы попробовать скомбинировать метод меченого нейтрона с другими методами или придумать способ, как вычленить данные в ММН именно об органическом углероде», — добавил Юрий Копач.

Для того чтобы провести исследования непосредственно в полевых условиях в Воронежской области, необходимо создание мобильной версии нейтронного генератора, который можно будет перемещать по территории карбонового полигона ВГЛТУ. На это потребуется финансирование из дополнительных источников.