Критерии химического загрязнения. Суммарный показатель химического загрязнения Zc

Целью работы является оценка степени химического загрязнения почвы анализируемой территории.

В задачи работы входит:

1. Сравнение содержания загрязняющих веществ в почве с ПДК;

2. Расчёт коэффициентов содержания химических элементов почве (К с ) и суммарного показателя загрязнения (Z c );

3. Определение степени загрязнения, анализируемой территории;

4. Определение культур, которые можно выращивать на данной территории и мероприятий, необходимых для снижения степени загрязнения.

Методические материалы. Оценка загрязнённости почв проводится раздельно для территорий, где выращивают сельскохозяйственные растения, и для населённых пунктов.

Для определения степени загрязнения почв сельскохозяйственных угодий фактическое содержание в них химических загрязняющих веществ сравниваются с ПДК и транслокационным коэффициентом. ПДК П – это концентрация химического вещества в пахотном слое почвы (мг/кг почвы), которая не должна оказывать прямого или косвенного – отрицательного влияния на соприкасающиеся с почвой среды, здоровье человека и на самоочищающуюся способность почвы. Допустимая концентрация веществ в почвенном слое (ПДКп) устанавливается с учетом его фоновой концентрации, стойкости и токсичности. Опасность загрязнения почв определяется уровнем ее возможного отрицательного влияния на контактирующие среды (вода, воздух), пищевые продукты.

ГОСТ 17.4.3.06-86 – «Охрана природы. Почвы. Общие требования к классификации почв по влиянию на них химических загрязняющих веществ» определяет четыре разновидности ПДКп в зависимости от пути миграции химических веществ в сопредельные среды:

Ктв – транслокационный показатель, характеризующий переход химического вещества из почвы через корневую систему в зеленую массу и плоды растений;

Кма – миграционный воздушный показатель, характеризующий переход химического вещества из почвы в атмосферу;

Кмв – миграционный водный показатель, характеризующий переход химического вещества из почвы в подземные воды и другие водные объекты;

Кос – общесанитарный показатель, характеризующий влияние химического вещества на самоочищающую способность почвы и микробиоценозы.

Почвы сельскохозяйственного назначения по степени загрязнения химическими веществами разделены на следующие категории: допустимые, умеренно опасные, опасные и чрезвычайно опасные. По схеме оценки почв устанавливается категория загрязнения и возможность сельскохозяйственного использования (таблица 9).

Оценка уровня химического загрязнения почв населённых пунктов проводится по показателям, разработанным при сопряжённых геохимических и гигиенических исследованиях окружающей среды городов. К таким показателям относятся коэффициент концентрации химического элемента К с и суммарный показатель загрязнения Z с. Коэффициент концентрации определяется как отношение реального содержания элемента в почве C i к фоновому С ф :

где Ci - концентрация вещества, Сфi - фоновая концентрация вещества.

Так как почвы загрязнены сразу несколькими элементами, то для них рассчитывается суммарный показатель загрязнения, отражающий эффект воздействия группы элементов:

где, n - количество загрязнителей

На основании расчета Z c существует оценочная шкала градации степени загрязнения почвы. В ее основе - исследования о состоянии здоровья человека.

1. Допустимое Z c < 16 - наиболее низкий уровень заболевания детей и минимум функциональных отклонений.

2. Умеренно опасное 16≤ Z c < 32 - увеличение общего уровня заболеваемости.

3. Опасное 32 ≤ Z c < 128 - увеличение общего уровня заболеваемости, увеличение числа детей с хроническими заболеваниями, увеличение нарушений сердечно-сосудистой системы.

4. Чрезвычайно опасное Z c ≥128 - увеличение заболеваемости детей, нарушение репродуктивной функции женщин.

Контрольные вопросы

1. Как рассчитывается коэффициент концентрации химического элемента для оценки уровня химического загрязнения почв?

2. Как рассчитывается суммарный показатель загрязнения длч оценки уровня химического загрязнения почв?

3. Оценочная шкала степени загрязнения почв (суммарные показатели загрязнения и состояние здровья человека.

4. Сущность показателя допустимой концентрации загрязняющих веществ (ПДКп)

5. Перечислите четыре разновидности ПДКп в зависимости от пути миграции химических веществ в сопредельные среды.

Таблица 9

Гигиеническая оценка почв сельскохозяйственного назначения и рекомендации по их использованию

Пример задания. Дать анализ степени загрязнения почвы тяжёлыми металлами, исходя из данных, приведённых в таблице 10.

Лабораторная работа

«Определение уровня суммарного загрязнения почв Санкт-Петербургского региона»

При санитарно-гигиенической оценке загрязнения почвенного покрова территории применяется показатель Zc — суммарный показатель загряз-нения. Zc представляет собой сумму коэффициентов концентрации (Kc) токсикантов (загрязнителей) I, II и III классов токсикологической опасности (табл. 1) по отношению к фоновым значениям. Он рассчитыва-ется по формуле:

Zc = (Σ Kc) - (n - 1),

где Kc — коэффициент концентрации i-го химического элемента, n — число, равное количеству элементов, входящих в геохимическую ассоциа-цию.

Коэффициент концентрации (Kc) рассчитывается по формуле:

Кс = Сi/Сфон,

где Ci — фактическое содержание элемента; Сфон. — геохимический фон.

Задания:

1. Используя данные таблиц 1-3, подсчитайте суммарный показатель загрязнения почв (Zc) предложенных участков и профилей. Определите уровни загрязнения почв, результаты представьте в виде таблиц:

2. Используя знания по физической и социально-экономической гео-графии Санкт-Петербурга и Ленинградской области, сделайте выводы о факторах, определяющих уровень загрязнения почвенного покрова пред-ложенных участков и профилей.

Таблица 1. Классы опасности (токсичности) элементов

Источник: СанПиН 2.1.7.1287-03. Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы. — М., 2003.

Таблица 2. Результаты рентгенофлюоресцентного анализа проб почвенного покрова Санкт-Петербургского региона, 2008 г., мг/кг

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ СССР

ГЛАВНОЕ САНИТАРНО-ЭПИДЕМИОЛОГИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО ОЦЕНКЕ СТЕПЕНИ ОПАСНОСТИ
ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВЫ ХИМИЧЕСКИМИ
ВЕЩЕСТВАМИ

МОСКВА, 1987 г.

Методические указания разработаны НИИ общей и коммунальной гигиены им. А.Н. Сысина АМН СССР (проф. В.М. Перелыгин, к.м.н. Н.И. Тонкопий, к.б.н. А.Ф. Перцовская, к.х.н. В.Н. Павлов, к. с/х. н. Т.И. Григорьева, Г.Е. Шестопалова, к.б.н. Е.В. Филимонова, Н.Б. Зябкина).

Главным санитарно-эпидемиологическим управлением Министерства здравоохранения СССР (А.С. Пероцкая).

Институтом минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов (к.м.н. Б.А. Ревич, доктор геолого-минералогических наук Ю.Е. Сает, кандидат географических наук P.С. Смирнова).

При участии:

Уфимского НИИ гигиены труда и профзаболеваний (к.м.н. Л.О. Осипова, к.б.н. Р.Ф. Даукаева, С.М. Сафонникова, Г.Ф. Максимова);

Днепропетровского медицинского института (проф. М.Я. Шелюг, к.м.н. Э.А. Деркачев, к.м.н. П.И. Лакиза, к.м.н. Б.Н. Ярошевский);

Грузинского НИИ санитарии и гигиены им. Г.М. Натадзе (д.м.н. Р.Е. Хазарадзе, Н.И. Догоднишвили, Н.Г. Сакварелидзе, Н.А. Менагаришвили, Р.Г. Мжаванадзе);

Научно-исследовательского института краевой патологии. Минздрава Казахской ССР (к.м.н. Н.П. Гончаров, к.м.н. И.А. Снытин).

Утверждаю

Заместитель Главного Государственного

санитарного врача СССР

Э.М. Саакьянц

№ 4266-87

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ОЦЕНКЕ СТЕПЕНИ ОПАСНОСТИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВЫ ХИМИЧЕСКИМИ ВЕЩЕСТВАМИ

ВВЕДЕНИЕ

Основными направлениями экономического и социального развития СССР на 1986 - 1990 годы и на период до 2000 года подчеркивается необходимость реализации мер по охране окружающей среды и повышения эффективности природоохранных мероприятий («Основные направления экономического и социального развития СССР на 1986 - 1990 годы и на период до 2000 года», раздел V ).

Для решения этих задач при установлении очередности осуществления гигиенических и природоохранных мероприятий важное значение имеет ранжирование почв до степени опасности их загрязнения химическими веществами и на основании этого определение территорий, требующих первоочередных капиталовложений при осуществлении контроля за загрязнением почв, разработке комплексных мероприятий по их охране, при разработке схем районной планировки, гигиенической оценке почв в районах урбанизации и мероприятий по рекультивации земель.

Результаты гигиенических исследований почв, загрязненных тяжелыми металлами, нефтепродуктами и другими веществами позволили впервые разработать методические подходы для оценки степени опасности загрязнения почвы этими токсикантами по уровню их возможного воздействия на системы «почва - растение», «почва - микроорганизмы, биологическая активность», «почва - грунтовые воды», «почва - атмосферный воздух» и опосредованно на здоровье человека.

Настоящие методические указания предназначены для санэпидстанций, НИИ и учреждений гигиенического профиля, кафедр гигиены медицинских институтов и институтов усовершенствования врачей, учреждений агрохимической службы и других контролирующих организаций.

Использование унифицированных методических подходов будет способствовать получению сопоставимых данных при оценке уровня загрязнения почвы и возможных последствий загрязнения, а также позволит прогнозировать качество пищевых продуктов растительного происхождения. Накопление фактического материала по загрязнению почв и их опосредованного воздействия на человека дает возможность в последующем совершенствовать предлагаемые указания.

Данные указания не распространяются на оценку загрязнения почв пестицидами.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. С гигиенических позиций опасность загрязнения почвы химическими веществами определяется уровнем ее возможного отрицательного влияния на контактирующие среды (вода, воздух), пищевые продукты и опосредованно на человека, а также на биологическую активность почвы и процессы ее самоочищения.

1.2. Основным критерием гигиенической оценки опасности загрязнения почвы вредными веществами является предельно-допустимая концентрация (ПДК) химических веществ в почве. ПДК представляет собой комплексный показатель безвредного для человека содержания химических веществ в почве, так как используемые при их научном обосновании критерии отражают все возможные пути опосредованного воздействия загрязнителя на контактирующие среды, биологическую активность почвы и процессы ее самоочищения. При этом каждый из путей воздействия оценивается количественно с обоснованием допустимого уровня содержания веществ по каждому показателю вредности. Наименьшее из обоснованных уровней содержание является лимитирующим и принимается за ПДК вещества, так как отражает наиболее уязвимый путь воздействия данного токсиканта.

1.3. Для оценки опасности загрязнения почв выбор химических веществ - показателей загрязнения - проводится с учетом:

Специфики источников загрязнения, определяющих комплекс химических элементов, участвующих в загрязнении почв изучаемого региона (приложение );

Приоритетности загрязнителей в соответствии со списком ПДК химических веществ в почве (табл. ) и их классом опасности (приложение ) («Предельно допустимые концентрации химических веществ в почве», 1979, 1980, 1982, 1985, 1987 г.г.);

Характером землепользования (приложение ).

1.3.1. При отсутствии возможности учета всего комплекса химических веществ, загрязняющих почву, оценку осуществляют по наиболее токсичным веществам, т.е. относящимся к более высокому классу опасности (приложение ).

1.3.2. В случае отсутствия в приведенных документах (приложение ) класса опасности химических веществ, приоритетных для почв обследуемого района, их класс опасности может быть определен по индексу опасности (приложение ).

1.4. Отбор проб почвы, их хранение, транспортировка и подготовка к анализу осуществляется в соответствии с ГОСТ 17.4.4.02-84 «Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб почвы для химического, бактериологического и гельминтологического анализа».

1.5. Определение химических веществ в почве проводится методами, разработанными при обосновании их ПДК в почве и утвержденными МЗ СССР, которые опубликованы в приложениях к «Предельно допустимым концентрациям химических веществ в почве (ПДК)» (1979, 1980, 1982, 1985 г.г.).

1.6. В общем плане при оценке опасности загрязнения почв химическими веществами следует учитывать:

а). Опасность загрязнения тем больше, чем больше фактические уровни содержания контролируемых веществ в почве (С) превышают ПДК. То есть, опасность загрязнения почвы тем выше, чем больше значение коэффициента опасности (К о) превышает 1, т.е.

К о =

б). Опасность загрязнения тем выше, чем выше класс опасности контролируемых веществ.

в). Оценка опасности загрязнения любым токсикантом должна проводиться с учетом буферности почвы*, влияющей на подвижность химических элементов, что определяет их воздействие на контактирующие среды и доступность растений. Чем меньшими буферными свойствами обладает почва, тем большую опасность представляет ее загрязнение химическими веществами. Следовательно, при одной и той же величине К о опасность загрязнения будет больше для почв с кислым значением рН, меньшим содержанием гумуса и более легким механическим составом. Например, если К о вещества оказались равными в дерново-подзолистой супесчаной почве, в дерново-подзолистой суглинистой почве и черноземе, то в порядке возрастания опасности загрязнения почвы могут быть расположены в следующий ряд: чернозем Ð суглинистая дерново-подзолистая почва Ð супесчаная дерново-подзолистая почва.

* Под «буферностью почвы» понимается совокупность свойств почвы, определяющих ее барьерную функцию, обусловливающую уровни вторичного загрязнения химическими веществами контактирующих с почвой сред: растительности, поверхностных и подземных вод, атмосферного воздуха. Основными компонентами почвы, создающими буферность, являются тонкодисперсные минеральные частицы, определяющие ее механический состав, органическое вещество (гумус), а также реакция среды - рН.

1.7. Оценка опасности почв, загрязненных химическими веществами, проводится дифференцированно для разных почв (разного характера землепользования) и основывается на 2 основных положениях:

1. Хозяйственное использование территорий (почвы населенных пунктов, сельскохозяйственные угодья, рекреационные зоны и т.д.).

2. Наиболее значимые для этих территорий пути воздействия загрязнения почвы на человека.

В связи с этим предлагаются различные схемы оценки опасности загрязнения почв населенных пунктов и почв, используемых для выращивания сельскохозяйственных растений.

2. ГИГИЕНИЧЕСКАЯ СЦЕНКА ПОЧВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙ

2.1. Основой оценки опасности загрязнения почв, используемых для выращивания сельскохозяйственных растений, является транслокационный показатель вредности, являющийся важнейшим показателем при обосновании ПДК химических веществ в почве. Это обусловлено тем, что: 1) с продуктами питания растительного происхождения в организм человека поступает в среднем 70 % вредных химических веществ; 2) уровень транслокации определяет уровень накопления токсикантов в продуктах питания, влияет на их качество. Существующая разница допустимых уровней содержания химических веществ по различным показателям вредности (табл.) и основные положения дифференциальной оценки степени опасности загрязненных почв позволяют также дать рекомендации по практическому использованию почв загрязненных территорий.

2.2. Опасность загрязнения почв, используемых для выращивания сельскохозяйственных растений определяется в соответствии с табл. и . В табл. приведены основные принципы оценки почв и рекомендации по их использованию и снижению неблагоприятного действия загрязнений. Данные табл. являются логическим дополнением табл. и представляют необходимые сведения для ранжирования почв по уровню загрязнения в соответствии с принципами, изложенными в табл. .

Пример. Почвы территорий загрязнены никелем, содержание подвижных форм которого составляет в первой 20 мг/кг (1) и во второй - 5 мг/кг (2). На основании табл. и почва (1) должна быть отнесена к категории «чрезвычайно высокого» загрязнения, т.к. уровень содержания никеля превышает допустимые уровни содержания этого элемента по всем показателям вредности: транслокационному, миграционному водному и общесанитарному. Такая почва может быть использована только под технические культуры или полностью исключена из сельскохозяйственного использования.

Почва 2 может быть отнесена к категории «умеренно загрязненной», т.к. содержание никеля (5 мг/кг) превышает его ПДК (4 мг/кг), но не превышает допустимый уровень по транслокационному показателю вредности (6,7 мг/кг). В этом случае почва может быть использована под любые сельскохозяйственные культуры при одновременном осуществлении мероприятий по снижению доступности токсиканта - никеля - для растений.

Таблица 1

Принципиальная схема оценки почв сельскохозяйственного использования, загрязненных химическими веществами

Таблица 2

Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве и допустимые уровни их содержания по показателям вредности

*) Подвижные формы меди, никеля и цинка извлекаются из почвы аммонийно-ацетатным буфером с рН 4,8 (медь, цинк), рН 4,6 (никель).

**) Подвижная форма кобальта извлекается из почвы аммонийно-натриевым буферным раствором с рН 3,5 для сероземов и рН 4,7 для дерново-подзолистой почвы.

***) ОФУ - отходы флотации угля. ПДК ОФУ контролируются по содержанию бенз/а/пирена в почве, которое не должно превышать ПДК БП.

****) КГУ - комплексные гранулирование удобрения состава N:Р:К = 64:0:15. ПДК КГУ контролируется по содержанию нитратов в почве, которое не должно превышать 76,8 мг/кг абсолютно сухой почвы.

*****) ЖКУ - жидкие комплексные удобрения состава N :P:K = 10:34:0 ТУ 6-08-290-74 с добавками марганца не более 0,6 % от общей массы. ПДК ЖКУ контролируется по содержанию подвижных фосфатов в почве, которое не должно превышать 27,2 мг/кг абсолютно сухой почвы.

3. ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПОЧВ НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ

3.1. Оценка опасности загрязнения почвы населенных пунктов определяется: 1) эпидемиологической значимостью загрязненной химическими веществами почвы; 2) ролью загрязненной почвы как источника вторичного загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха и при ее непосредственном контакте с человеком; 3) значимостью степени загрязнения почвы в качестве индикатора загрязнения атмосферного воздуха.

3.2. Необходимость учета эпидбезопасности почвы населенных пунктов обусловливается, как показали результаты наших исследований, тем, что с увеличением химической нагрузки возрастает эпидемическая опасность почвы. В загрязненной почве на фоне уменьшения истинных представителей почвенных микробоценозов (антагонистов патогенной кишечной микрофлоры) и снижения ее биологической активности отмечается увеличение положительных находок патогенных энтеробактерий и геогельминтов, которые были более устойчивы к химическому загрязнению почвы, чем представители естественных почвенных микробоценозов.

3.3. Оценка уровня эпидемической опасности почвы населенных пунктов проводится по схеме, разработанной на основе вероятностного нахождения патогенных энтеробактерий и энтеровирусов. Критерием эпидемической безопасности является отсутствие патогенных агентов в исследуемом объекте (табл. ).

3.4. Оценка неблагоприятных последствий загрязнения почв при их непосредственном воздействии на организм человека важна для случаев геофагии у детей при их играх на загрязненных почвах. Такая оценка разработана по наиболее распространенному в населенных пунктах загрязняющему веществу - свинцу, содержание которого в почве, как правило, сопровождается увеличением содержания других элементов. При содержании свинца в почве игровых площадок на уровне 500 мг/кг и систематического нахождения его в почве можно ожидать изменений психоневрологического статуса у детей (War en H . V ., 1979; Dyggan M . J ., Willians ., 1977; ? 1983).

3.5. По данным изучения распределения в почве некоторых металлов, наиболее распространенных индикаторов загрязнения городов, может быть дана ориентировочная опенка опасности загрязнения атмосферного воздуха. Так, при содержании свинца в почве, начиная с 250 мг/кг, в районе действующих источников загрязнения наблюдается превышение его ПДК в атмосферном воздухе (0,3 мкг/м 3), при содержании меди в почве, начиная с 1500 мг/кг, наблюдается превышение ПДК меди в атмосферном воздухе (2,0 мкг/м 3).

3.6. Оценка уровня химического загрязнения почв как индикаторов неблагоприятного воздействия на здоровье населения проводится по показателям, разработанным при сопряженных геохимических и геогигиенических исследованиях окружающей среды городов. Такими показателями являются: коэффициент концентрации химического вещества (К с), который определяется отношением его реального содержания в почве (С) к фоновому (С ф): К с = и суммарный показатель загрязнения (Z с ).

Суммарный показатель загрязнения равен сумме коэффициентов концентраций химических элементов и выражен следующей формулой:

Z с = - (n - 1)

где n - число суммируемых элементов.

Анализ распределения геохимических показателей, получаемых в результате апробирования почв по регулярной сети, дает пространственную структуру загрязнения селитебных территорий и воздушного бассейна с наибольшим риском для здоровья населения (Методические рекомендации по геохимической оценке загрязнения территорий городов химическими элементами, 1982).

3.7. Оценка опасности загрязнения почв комплексом металлов по показателю Z с , отражающему дифференциацию загрязнения воздушного бассейна городов как металлами, так и другими, наиболее распространенными ингредиентами (пыль, окись углерода, окислы азота, сернистый ангидрид), проводится по оценочной шкале, приведенной в табл. . Градации оценочной шкалы разработаны на основе изучения показателей состояния здоровья населения, проживающего на территориях с различным уровнем загрязнения почв.

Определение химических веществ при оценке уровня загрязнения почв рекомендуется проводить методом эмиссионного анализа.

Таблица 3

Схема оценки эпидемической опасности почв населенных пунктов

Таблица 4

Ориентировочная оценочная шкалы опасности загрязнения почв по суммарному показателю загрязнения (z с )

Определение химических веществ при оценке уровня загрязнения почв рекомендуется проводить методом эмиссионного анализа.

Приложение 1

*) К с - коэффициент концентрации химического элемента определяется отношением его реального содержания в почве (С i ) к фоновому (С ф ): К с = .

Приложение 2

Отнесение химических веществ, попадающих в почву из выбросов, сбросов, отходов, к классам опасности (по ГОСТу 17.4.1.02-83 «Охрана природы. Почвы. Классификация химических веществ для контроля загрязнения» Госстандарт, М., 1983)

Приложение 3

Химические вещества - оценочные показатели, определяемые по СТ СЭВ 4470-84 «Охрана природы. Почвы. Номенклатура показателей санитарного состояния» для контроля качества почв с учетом характера землепользования

*) Выбор соответствующих показателей зависит от химического состава средств химизации сельского хозяйства, применяемых в конкретной местности.

**) Выбор соответствующих показателей зависит от характера выбросов промышленных предприятий.

Примечание:

Знак «+» означает, что существующий показатель обязателен для определения санитарного состояния почв;

Знак «-» - показатель не является обязательным.

Знак « ± » - показатель обязателен при наличии источника загрязнения. Менее 0,1

Не опасны

Формула расчета класса опасности (z )

z = lg

где:

A - атомный вес соответствующего элемента;

М - молекулярная масса химического соединения, в которое входит данный элемент;

S - растворимость в воде химического соединения (мг/л);

a - среднее арифметическое из шести ПДК химических веществ в разных пищевых продуктах (мясо, рыба, молоко, хлеб, овощи, фрукты);

ПДК - предельно допустимая концентрация элемента в почве.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

I. Санитарно-химические показатели санитарного состояния почв:

Основным санитарно-химическим показателем является санитарное число , которое косвенно характеризует процесс гумификации почвы и позволяет оценить самоочищающую способность почвы от органических загрязнений.

Санитарное число - частное от деления количества почвенного белкового азота (азота гумуса) в мг в 100,0 абсолютно сухой почвы к общему содержанию органического азота в тех же единицах. Почва считается чистой, если санитарное число приближается к 1.

II. Биогеохимические показатели:

Основным критерием гигиенической оценки загрязнения почв химическими веществами является предельно допустимая концентрация (ПДК) или ориентировочно допустимая концентрация (ОДК) химических веществ в почве (табл. 3).

Коэффициент концентрации химического вещества (К с ) . К с определяется отношением фактического содержания определяемого вещества в почве (С i )

в мг/кг почвы к ПДК (табл. 3) с учетом регионального фонового (С пдк):

K c = C i / C пдк

Суммарный показатель загрязнения (Z с ), который равен сумме коэффициентов концентраций химических элементов-загрязнителей и выражен формулой: Z c = Σ (K ci + … + K cn) – (n - 1),

где n - число определяемых суммируемых веществ;

К сi - коэффициент концентрации i-го компонента загрязнения.

Оценка степени опасности загрязнения почвы химическими веществами проводится по санитарному числу, суммарному показателю загрязнения (табл. 2).

Таблица 2

Оценка степени химического загрязнения почвы

Таблица 3

Предельно-допустимые концентрации экзогенных химических веществ

Оценка показателей санитарно-эпидемиологической безопасности почвы

I. Санитарно - бактериологические показатели

1. Косвенные, характеризуют интенсивность биологической нагрузки на почву. Это - санитарно-показательные организмы группы кишечной палочки (коли-индекс) и фекальные стрептококки (индекс энтерококков).

2. Прямые санитарно-бактериологические показатели эпидемической опасности почвы - обнаружение возбудителей кишечных инфекций (возбудители

кишечных инфекций, патогенные энтеробактерии, энтеровирусы). Концентрация колифага в почве на уровне 10 КОЕ/г и более свидетельствует об инфицировании почвы энтеровирусами.

Число яиц геогельминтов (аскарид, власоглавов, токсокар, анкилостомид и др.), яиц биогельминтов (описторхов, дифиллоботриидов и др.), а также цист кишечных патогенных простейших (криптоспоридий, изоспор, лямблий, балантидий, дизентерийной амебы).

II.Санитарно - энтомологические показатели

Наличие синантропных мух и их личинок является прямым показателем загрязнения почвы и позволяет судить о загрязнении почвы отдельными видами отбросов и неудовлетворительном состоянии очистки в целом или определенных ее этапов (табл. 4). На территории населенных мест в общественных и частных домовладениях, пищевых и торговых предприятиях, пунктах общественного питания, в зоопарке, местах содержания служебных и спортивных животных), мясо- и молочных комбинатах и т.п. наиболее вероятными местами выплода мух являются скопления разлагающихся органических веществ и почвы вокруг них на расстоянии до 1 м.

Таблица 4

Оценка степени эпидемической опасности почвы

Здоровой почвой называют легкопроницаемую, крупнозернистую незагрязненную почву, если содержание глины и песка в ней составляет 1:3, отсутствуют возбудители болезней, яйца гельминтов, а микроэлементы содержатся в количествах, не вызывающих эндемические заболевания.

Результаты обследования почв учитывают при разработке мероприятий по их рекультивации, профилактике инфекционной и неинфекционной заболеваемости, схем районной планировки и в др. целях (табл. 5).

1. На основании данных ситуационной задачи оценить:

1) физические свойства почвы и ее способность к самоочищению;

2) степень загрязнения почвы химическими веществами;

3) санитарное состояние почвы.

2. Дать заключение о степени загрязнения и опасности почвы данного участка, указать рекомендации о возможном использовании данной почвы.

Ситуационные задачи по оценкестепени загрязнения и опасности почвы

Под загрязнением почв понимается насыщение поверхностных слоев земли физическим, химическими и биологическими ингредиентами, которые отрицательно влияют на окружающую среду и плодородие почв. Источниками загрязнения являются промышленность, транспорт, сельское хозяйство (применение удобрений, ядохимикатов, гербицидов и отходов животноводства), мелиорация, шум, вибрация, энергетические излучения, свалки промышленных и бытовых отходов. За счет промышленного и сельскохозяйственного загрязнений в почвы поступают тяжелые металлы, нефтепродукты, фенолы, диоксины, бенз(а)пирен, СПАВ, углеводороды, радиоактивные вещества, пестициды, нитраты, азот аммонийный, фосфор, патогенные вещества и др.

Внесение удобрений и связанное с ним загрязнение имеют почти повсеместный характер, что обусловлено частичным усвоением растениями необходимых продуктов. Например, коэффициент использования растениями азота составляет 60%, а вынос фосфора с дренажными водами может достигать 0,6 кг/(га-год) в агрорудах, следовательно, в удобрениях содержатся тяжелые металлы, которые связываются в органоминеральные комплексы и могут накапливаться в почвах в тех или иных формах подвижности, например, при внесении 90 кг/га суперфосфата одновременно в почву поступает около 1 г меди, 56 г свинца, 1 г кадмия.

Особую опасность представляют пестициды - биологически высокоактивные вещества, которые ядовиты для определенных форм жизни и трудно разлагаемы. Установлено, что только 3% используемых инсектицидов являются действующими, остальные 9% теряются, поступая в почвы, растения и другие компоненты агроэкосистем. Из гербицидов наиболее опасен гранозан, содержащий ртуть до 76% по массе.

Загрязняющие вещества по воздействию на почвы подразделяются на две группы: почвохимически активные и биологически активные загрязнители. В первую группу входят вещества, воздействующие на окислительно-восстановительные реакции, реакции подкисления и подщелачивания почв. Это физиологически кислые соли, минеральные кислоты, основания, некоторые газы. Вторую группу составляют вещества органического и органоминерального характера - пестициды, токсичные элементы (Cd, Pb, Ilg, Cr, Ni, As, Си, Zn и др.), их соединения, радиоактивные вещества, избыток которых действует негативно на живые организмы.

Накопление в почвах подвижных веществ зависит от механического состава, их проницаемости, условий увлажнения. Влияние последнего фактора оценивается через коэффициент увлажнения, представляющий отношение величины атмосферных осадков к испаряемости или эвапотран- спирации. С этих позиций принято рассматривать типы водного режима почв, их механический состав и способность к аккумуляции загрязняющих веществ (табл. 7.2). Приведенные данные - один из первых отечественных результатов этого направления исследований, весьма актуального и востребованного в настоящее время. На основе показанных в таблице данных возможен прогноз самоочищения почв при загрязнении различными формами соединений.

В зависимости от способности к загрязнению микроэлементы подразделяются на четыре группы:

• 1) обладающие очень высоким потенциалом загрязнения: Cd, Hg, Pb, Си, Сг;
• 2) обладающие высоким потенциалом загрязнения: Bi, Mo, Fe, Se, Те, Ti, Ва, U;
• 3) со средним потенциалом загрязнения: Fe, Be, Ni, Со, As, Li, В, W, Al, V;
• 4) со слабым потенциалом загрязнения: Sr, Zr, La, Nb.

Опасность загрязнения почв биологически подвижными элементами элементами 1

Таблица 7.2

Примечание/, опасность загрязнения: 1 - очень слабая; 2 - слабая; 3 - средняя; 4 - сильная; 5 - очень сильная.

По степени выщелачивания химические элементы при гидролитическом разложении также подразделяются на четыре группы:

• 1) очень хорошо выщелачиваемые: Na, Са, Sr, As;
• 2) хорошо выщелачиваемые: К, Mg, Ва;
• 3) средиевъицелачиваемые: Zn, Со, Ni, Си, Pb, Si0 2 ;
• 4) слабовыщелачиваемые: Fe, Al, Ti, V, Cr, Ge.

Комплексные органоминеральные соединения с металлами в почвах весьма непрочны и разрушаются под влиянием микробиологической деятельности и физико-химических условий среды. При взаимодействии с растительностью образуются своеобразные ряды токсичности в зависимости от поступления тяжелых металлов (табл. 7.3). Представленные в таблице данные не утрачивают своей актуальности в связи с комплексностью и полнотой проведенного исследования. Они представляют значительный интерес при организации земледелия на загрязненных площадях.

Таблица 73

Ряды токсичности тяжелых металлов и других элементов (по С.Я. Бездиной, 2000)

1 Рэуце К., Кырстя С. Борьба с загрязнением почвы. М.: Агропромиздат, 1986.

Окончание табл. 73

Почвенный покров, будучи важнейшим компонентом биосферы, играет роль физико-химического и биологического депонента и нейтрализатора многих химических соединений. Детоксирующие свойства почв и грунтов проявляются в различной мере и зависят от содержания органического углерода, pH среды, емкости поглощения почвенного горизонта, активности деятельности почвенных организмов, метаболизма растений и др. Часть попадающих в почву загрязнений переходит в поверхностные и подземные воды, которые в конечным итоге попадают в реки и водоемы. Кроме этого определенное количество химических веществ переходит в трофические цепи «продукция земледелия - человек», «корма - животные - человек».

Поэтому при обращении с отходами и развитии отдельных видов природопользования (земледелия, животноводства, рекреационного) очень важно знать количественный и качественный состав этого источника загрязнения почв и грунтов.

В соответствии с СП 11-102-97 «Инженерно-экологические изыскания для строительства» химическое загрязнение почв и грунтов оценивается по суммарному показателю химического загрязнения (Z (.), являющемуся индикатором неблагоприятного воздействия па здоровье населения.

Суммарный показатель химического загрязнения (Z (.) характеризует степень химического загрязнения почв и грунтов обследуемых территорий вредными веществами различных классов опасности и определяется как сумма коэффициентов концентрации отдельных компонентов загрязнения по формуле

где п - число определяемых компонентов; K ci - коэффициент концентрации i-ro загрязняющего компонента, равный кратности превышения содержания данного компонента над фоновым значением:

Для загрязняющих веществ неприродного происхождения коэффициенты концентрации определяют как частное от деления массовой доли загрязнителя на его ПДК

Для получения данных о региональных фоновых уровнях загрязнения почв должны быть отобраны фоновые пробы почв вне сферы локального антропогенного воздействия. Отбор фоновых проб производится на достаточном удалении от поселений (с наветренной стороны), не менее чем в 500 м от автодорог, на землях (лугах, пустошах), где не осуществлялось применение пестицидов и гербицидов. При отсутствии фактических данных но регионально-фоновому содержанию контролируемых химических элементов в почве допускается использование справочных материалов или ориентировочных значений.

Если фактические данные опробования не превышают фоновых величин, дальнейшие исследования и мероприятия можно не проводить (территория признается благоприятной для строительства).

К дополнительным показателям экологического состояния почв селитебных территорий относятся генотоксичность (рост числа мутаций по сравнению с контрольным, число раз) и показатели биологического загрязнения: число патогенных микроорганизмов, коли-титр (наименьшая масса почвы в г, в которой содержится 1 кишечная палочка) и содержание яиц гельминтов.

Экологическое состояние почв селитебных территорий следует считать относительно удовлетворительным при соблюдении следующих условий:

• - суммарный показатель химического загрязнения (Z (.) - не более 16;
• - число патогенных микроорганизмов в 1 г почвы - менее 10 4 ;
• - коли-титр - более 1,0;
• - яйца гельминтов в 1 кг почвы - отсутствуют;
• - генотоксичность почвы - не более 2.

неорганической природы определяются класс опасности элемента, его ПДК и К тах - по одному из четырех критериев эколого-токсикологического состояния (К { , К ъ /С 3 , К 4), приведенных в табл. 7.4 согласно Методическим указаниям по оценке степени опасности загрязнения почвы химическими веществами, утвержденным Минздравом СССР от 13.03.1987 № 4266-87.

Таблица 7.4

Предельно допустимые концентрации некоторых химических веществ в почве и допустимые уровни их содержания по показателям вредности

Примечание. ПДК могут корректироваться в соответствии с действующими нормативным документами, согласно Перечню предельно-допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно-допустимых концентраций (ОДК) химических веществ в почве, утвержденному Минздравом СССР от 19.11.1991 № 6229-91.

В зависимости от фактического содержания элемента по табл. 7.5 и 7.6 оценивается степень загрязнения почвы.

Таблица 7.5

Фоновые содержания валовых форм тяжелых металлов и мышьяка в почвах (мг/кг) (ориентировочные значения для средней полосы России)

Таблица 7.6

Критерии оценки степени загрязнения почвы неорганическими

веществами

Таблица 7.7

Критерии оценки степени загрязнения почвы органическими веществами

При загрязнении почвы одним компонентом органического происхождения степень загрязнения определяется исходя из его ПДК и класса опасности по табл. 7.7.

При многокомпонентном загрязнении допускается оценка степени опасности по компоненту с максимальным содержанием.

Определение классов опасности, ПДК, ОДК загрязняющих веществ и общую оценку санитарного состояния почв производят в соответствии с нормативными документами Минздрава России и государственными стандартами РФ.

Опробование грунтов на содержание легколетучих токсикантов и других загрязнителей, проникающих в подпочвенные горизонты на глубину до 3-3,5 м (бензол, толуол, ксилол, этилбензол, хлорированные углеводороды, нефть и нефтепродукты), должно производиться в шурфах, скважинах и других горных выработках послойно (с глубины 0-0,2; 0,2-0,5; 0,5-1,0 м и далее не реже, чем через 1,0 м) на всю глубину зараженной области. На территории бывших отвалов, вблизи коллекторов, подземных газовых коммуникаций, хранилищ промышленных и бытовых отходов должен осуществляться отбор проб почвенного воздуха для контроля содержания метана, легколетучих хлорированных углеводородов. Предельно допустимая величина содержания легколетучих хлорированных углеводородов в почвенном воздухе не должна превышать 10 мг/м 3 .

Классификация уровней загрязненности земель химическими веществами (вне зависимости от способности загрязняющих веществ к миграции и трансформации в различных природных условиях) используется для оценок эколого-экономических ущербов. Определение уровня загрязнения проводится на основании показателей, которые используются и в качестве градаций при картографировании загрязненных земель в соответствии с Порядком определения размеров ущерба от загрязнения земель химическими веществами, утвержденным письмом Минприроды России № 04-25 и Роскомзема № 61-5678 от 27.12.1993. Группировка показателей унифицирована, не учитывает типовых особенностей почв и предназначена в первую очередь для принятия административных решений по использованию земель. Условно чистыми по этой группировке считаются земли с содержанием загрязняющих химических веществ, не превышающим их ПДК (табл. 7.8).

Таблица 7.8

Показатели уровня загрязнения земель химическими веществами

* ПДК или ОД К; при отсутствии ПДК (ОД К) неорганических соединений за ОД К принимается удвоенное региональное фоновое содержание элементов в незагрязненной почве.

** В пересчете на серу.

Таким образом, критерии оценки химического загрязнения для почв и земель согласно действующим нормативным документам различны. В связи с этим необходимо дифференцированно проводить оценки для почв и грунтов (земель).