Методические указания по оценке степени опасности загрязнения почвы химическими веществами. Определение уровня суммарного загрязнения почв Критерии химического загрязнения
Основным критерием гигиенической оценки загрязнения почв химическими веществами является предельно допустимая концентрация (ПДК), или ориентировочно допустимая концентрация (ОДК) химических веществ в почве.
Оценка степени опасности загрязнения почвы химическими веществами, проводится по каждому веществу с учетом следующих общих закономерностей:
Опасность загрязнения тем выше, чем больше фактическое содержание компонентов загрязнения почвы превыше ПДК, что может быть выражено коэффициентом К 0 = С/ПДК, т.е. опасность загрязнения тем выше, чем больше К 0 превышает единицу.
Опасность загрязнения тем выше, чем выше класс опасности контролируемого вещества, его персистентность, растворимость в воде и подвижность в почве и глубина загрязненного слоя.
Опасность загрязнения тем больше, чем меньше буферная способность почвы, которая зависит от механического состава, содержание органического вещества, кислотности почвы. Чем ниже содержание гумуса, рН почвы и легче механический состав, тем опаснее ее загрязнение химическими веществами.
При загрязнении почвы одним веществом неорганической породы оценка степени загрязнения проводится в соответствии с таблицей 2 с учетом класса опасности компонентов загрязнения, его ПДК и максимального значения допустимого уровня содержания элемента (К max) по одному из четырех показателей вредности (приложение 7).
Таблица 2 - Критерии оценки степени загрязнения почв неорганическими веществами
При загрязнении почв одним веществом органического происхождения его опасность определяется исходя из его ПДК (13) и класса опасности (таблица 3).
При полиэлементном загрязнении оценка степени опасности загрязнения почвы допускается по наиболее токсичному элементу с максимальным содержанием в почве.
Таблица 3 - Критическая оценка степени загрязнения почвы органическими веществами
Оценка уровня химического загрязнения почв как индикатора неблагоприятного воздействия на здоровье населения проводится по показателям, разработанным при сопряженных геохимических и гегигиенических исследованиях окружающей среды городов с действующими источниками загрязнения. Такими показателями являются: коэффициент концентрации химического вещества (К с). К с определяется отношением фактического содержания определяемого вещества в почве (С i) в мг/кг почвы к региональному фоновому (С fi):
К с = С i С fi ;
и суммарный показатель загрязнения (Z с) Суммарный показатель загрязнения равен сумме коэффициентов концентрации химических элементов-загрязнителей и выражен формулой:
Z с =S(К с i +…К СП)-(n-1), где
n – число определяемых суммируемых веществ;
К с i – коэффициент концентрации i-го компонента загрязнения.
Анализ распределения геохимических показателей, полученных в результате апробирования почв по регулярной сети, дает пространственную структуру загрязнения селитебных территорий и воздушного бассейна, и позволяет выделить зоны риска для здоровья населения (7, 12).
Оценка степени 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, окись азота, сернистый ангидрид), проводится по оценочной шкале, приведенной в таблице 4.
Определение химических веществ при оценке уровня загрязнения почв населенных пунктов по Z с проводят методом эмиссионного анализа в соответствии с методическими указаниями (7, 12).
Оценка неблагоприятных последствий загрязнения почв при их непосредственном воздействии на организм человека важна для случаев геологии у детей при играх на загрязненных почвах, Такую оценку проводят по наиболее распространенному в населенных пунктах загрязняющему веществу - свинцу, повышенное содержание которого в почвах города, как правило, сопровождается увеличением содержания и других элементов. При систематическом нахождении свинца в почве игровых площадок в пределах 300 мг/кг можно ожидать изменение психоневрологического статуса у детей (15). Безопасным считается загрязнение свинцом на уровне ПДК в почве.
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
|
Характеристика загрязненности |
Возможное использование территории |
Предлагаемые мероприятия |
|
|
I . Допустимая |
Использование под любые культуры |
Снижение уровня воздействия источников загрязнения почвы. Осуществление мероприятий по снижению доступности токсикантов для растений (известкование, внесение органических удобрений и т.п.). |
|
|
II . Умеренно опасная |
Использование под любые культуры при условии контроля качества сельскохозяйственных растений |
Мероприятия, аналогичные категории I . При наличии веществ с лимитирующим миграционным водным или миграционным воздушным показателями проводится контроль за содержанием этих веществ в зоне дыхания с/х рабочих и в воде местных водоисточников |
|
|
III . Высоко опасная |
Использование под технические культуры Использование под с/х культуры ограничено с учетом растений-концентраторов |
1. Кроме мероприятий, указанных для категории I , обязательный контроль за содержанием токсикантов в растениях - продуктах питания и кормах. 2. При необходимости выращивания растений - продуктов питания - рекомендуется их перемешивание с продуктами, выращенными на чистой почве. 3. Ограничение использования зеленой массы на корм скоту с учетом растений-концентраторов |
|
|
IV . Чрезвычайно опасная |
Использование под технические культуры или исключение из сельскохозяйственного использования. Лесозащитные полосы |
Мероприятия по снижению уровня загрязнения и связыванию токсикантов в почве. Контроль за содержанием токсикантов в зоне дыхания с/х рабочих и в воде местных водоисточников |
Таблица 2
Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве и допустимые уровни их содержания по показателям вредности
|
ПДК мг/кг почвы с учетом фона (кларк) |
Показатели вредности |
||||
|
транслокационный |
миграционный |
общесанитарный |
|||
|
водный |
воздушный |
||||
|
Подвижная форма |
|||||
|
Медь*) |
72,0 |
||||
|
Никель*) |
14,0 |
||||
|
Цинк*) |
23,0 |
23,0 |
200,0 |
37,0 |
|
|
Кобальт**) |
25,0 |
Более 1000,0 |
|||
|
Водорастворимая форма |
|||||
|
Фтор |
10,0 |
10,0 |
10,0 |
25,0 |
|
|
Валовое содержание |
|||||
|
Сурьма |
50,0 |
||||
|
Марганец |
1500,0 |
3500,0 |
1500,0 |
1500,0 |
|
|
Ванадий |
150,0 |
170,0 |
350,0 |
150,0 |
|
|
Марганец + ванадий |
1000,0 + 100,0 |
1500,0 + 150,0 |
2000,0 + 200,0 |
1000,0 + 100,0 |
|
|
Свинец |
30,0 |
35,0 |
260,0 |
30,0 |
|
|
Мышьяк |
15,0 |
10,0 |
|||
|
Ртуть |
33,3 |
||||
|
Свинец + ртуть |
20,0 + 1,0 |
20,0 + 1,0 |
30,0 + 2,0 |
30,0 + 2,0 |
|
|
Хлористый калий (K 2 O ) |
560,0 |
1000,0 |
560,0 |
1000,0 |
5000,0 |
|
Нитраты |
130,0 |
180,0 |
130,0 |
225,0 |
|
|
Бенз/а/пирен (БП) |
0,02 |
0,02 |
|||
|
Бензол |
10,0 |
50,0 |
|||
|
Толуол |
100,0 |
50,0 |
|||
|
Изопропилбензол |
100,0 |
50,0 |
|||
|
Альфаметилстирол |
100,0 |
50,0 |
|||
|
Стирол |
100,0 |
||||
|
Ксилолы |
100,0 |
||||
|
Сернистые соединения (S ) |
|||||
|
сероводород (Н 2 S ) |
160,0 |
140,0 |
160,0 |
||
|
элементарная сера |
160,0 |
180,0 |
380,0 |
160,0 |
|
|
серная кислота |
160,0 |
180,0 |
380,0 |
160,0 |
|
|
ОФУ***) |
3000,0 |
9000,0 |
3000,0 |
6000,0 |
3000,0 |
|
КГУ****) |
120,0 |
800,0 |
120,0 |
800,0 |
800,0 |
|
ЖКУ*****) |
80,0 |
Более 800,0 |
80,0 |
Более 800,0 |
80,0 |
*) 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
|
Объекты |
Показатели загрязнения (клеток в г. почвы): |
|||||
|
Кишечные палочки |
Энтерококки |
Патогенные энтеробактерии |
Энтеровирусы |
Гельминты |
||
|
Чистая |
1. Зоны повышенного риска: детские сады, игровые детские площадки, зоны санитарной охраны водоемов |
1 - 9 |
1 - 9 |
|||
|
Загрязненная |
10 и |
10 и |
||||
|
Чистая |
Санитарно-защитные зоны |
1 - 99 |
1 - 99 |
|||
|
Загрязненная |
100 и |
100 и |
||||
Таблица 4
Ориентировочная оценочная шкалы опасности загрязнения почв по суммарному показателю загрязнения (z с )
|
Величина (z с ) |
Изменения показателей здоровья населения в очагах загрязнения |
|
|
Допустимая |
Менее 16 |
Наиболее низкий уровень заболеваемости детей и минимальная частота встречаемости функциональных отклонений |
|
Умеренно опасная |
16 - 32 |
Увеличение общей заболеваемости |
|
Опасная |
32 - 128 |
Увеличение общей заболеваемости, числа часто болеющих детей, детей с хроническими заболеваниями, нарушениями функционального состояния сердечнососудистой системы |
|
Чрезвычайно опасная |
Более 128 |
Увеличение заболеваемости детского населения, нарушение репродуктивной функции женщин (увеличение токсикоза беременности, числа преждевременных родов, мертворождаемости, гипотрофий новорожденных) |
Определение химических веществ при оценке уровня загрязнения почв рекомендуется проводить методом эмиссионного анализа.
Приложение 1
|
Источники загрязнения |
Тип производства |
Коэффициент концентрации (К с)* |
|
|
Более 10 |
От 2 до 10 |
||
|
Цветная металлургия |
Производство цветных металлов непосредственно из руд и концентратов |
Свинец, цинк, медь, серебро |
Олово, висмут, мышьяк, кадмий, сурьма, ртуть, селен |
|
Вторичная переработка цветных металлов |
Свинец, цинк, олово, медь |
Ртуть |
|
|
Производство твердых и тугоплавких цветных металлов |
Вольфрам |
Молибден |
|
|
Производство титана |
Серебро, цинк, свинец, бор, медь |
Титан, марганец, молибден, олово, ванадий |
|
|
Черная металлургия |
Производство легированных сталей |
Кобальт, молибден, висмут, вольфрам, цинк |
Свинец, кадмий, хром, цинк |
|
Железорудное производство |
Свинец, серебро, мышь як |
Цинк, вольфрам, кобальт, ванадий |
|
|
Машиностроительная и металлообрабатывающая промышленность |
Предприятия с термической обработкой металлов (без литейных цехов) |
Свинец, цинк |
Никель, хром, ртуть олово, медь |
|
Производство свинцовых аккумуляторов |
Свинец, никель, кадмий |
Сурьма |
|
|
Производство приборов для электротехнической и электронной промышленности |
Свинец, сурьма, цинк, висмут |
||
|
Химическая |
Производство суперфосфатных удобрений |
Стронций, цинк, фтор |
Редкие земли, медь, хром, м ышьяк |
|
Производство пластмасс |
итрий, медь, цинк, серебро |
||
|
Промышленность строительных материалов |
Производство цемента (при использовании в производстве цемента отходов металлургических производств возможно накопление в почвах также и других металлов) Производство бетонных изделий |
Ртуть, стронций, цинк |
|
|
Полиграфическая промышленность |
Шрифтолитейные заводы, типографии |
Свинец, цинк, олово |
|
|
Твердые бытовые отходы крупных городов, используемые в качестве удобрений |
Свинец, кадмий, олово, медь, серебро, сурьма, цинк |
Ртуть |
|
|
Осадки канализационных сточных вод |
Свинец, кадмий, ванадий, никель, олово, хром, медь, цинк |
Ртуть, серебро |
|
|
Загрязненные поливочные воды |
Свинец, цинк |
Медь |
|
*) 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
|
Наименование показателей |
Применяемость показателей санитарного состояния почв |
|||||||
|
Населенных пунктов |
Курортов и зон отдыха |
Зон санитарной охраны источников водоснабжения |
Санитарно-защитных зон предприятий |
Транспортных земель |
Сельскохозяйственных угодий |
Лесных угодий |
||
|
Пестициды (остаточные количества)*) , мг/кг -1 |
||||||||
|
Тяжелые металлы**) , мг/кг -1 |
||||||||
|
Нефть и нефтепродукты, мг/кг -1 |
||||||||
|
Фенолы летучие, мг/кг -1 |
||||||||
|
Сернистые соединения**) , мг/кг -1 |
||||||||
|
Детергенты (анионактивные и катионактивные)**) , мг/кг -1 |
||||||||
|
Канцерогенные вещества**) , мкг/кг -1 |
||||||||
|
Мышьяк, мг/кг -1 |
||||||||
|
Цианиды, мг/кг -1 |
||||||||
|
Полихлоридные бифенилы, мкг/кг -1 |
||||||||
|
Макрохимические удобрения*) , г/кг -1 |
||||||||
|
Микрохимические удобрения*) , мг/кг -1 |
||||||||
*) 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
При оценке качества почв в практике экологического нормирования широко используется показатель суммарного загрязнения почв (Z C). Расчет производится по уравнению
Z C = - (n -1),
где C i – фактическое содержание загрязняющего вещества в почве; C iФ – фоновое содержание вредного вещества в почве или его ПДК (ОДК); n – количество аномальных (превышающих фоновые содержания или ПДК) веществ.
Определение категории загрязнения производится по показателю суммарного загрязнения почвы (табл. 26). Все градации имеют привязку к качественной характеристике здоровья населения, проживающего на изучаемой территории.
Необходимо иметь в виду, что численное значение Z C при условии загрязненности почв зависит от состава и количества ингредиентов, используемых в расчетах. Увеличение количества поллютантов приводит к завышению результата. Первоначально авторами этого показателя (Сает Ю.Е., Ревич Б.А., Янин Е.П. и др.) предлагался перечень металлов (Cu, Zn, Pb, Cd, Ni, Fe, Co, Hg), содержания которых следует использовать при расчетах. Позже в различных рекомендациях по оценке степени загрязнения почв это условие не учитывалось, что снижает информативность и достоверность рассчитываемого по свободному перечню поллютантов суммарного показателя загрязнения почв, особенно при проведении сравнительного анализа. Кроме того, данный подход не позволяет учитывать современные разработки по токсикологии веществ. Поэтому использование величины Z C в сравнительном плане целесообразно лишь на уровне региональных и территориальных исследований, проводимых по единой методике.
Таблица 26 . Оценка экологического состояния почв
При размещении, проектировании, строительстве, реконструкции и эксплуатации объектов различного назначения, в том числе и тех, которые могут оказывать неблагоприятное воздействие на состояние почв, в соответствии с СанПиН 2.1.7.1287-03 «Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы» проводится изучение почв с использованием химических и санитарно-эпидемиологических критериев (табл. 27, 28).
Таблица 27 . Классы опасности химических загрязняющих веществ
Контроль качества почв проводится на стадиях проектирования и строительства. При выборе земельного участка, выполнении проектных работ, строительстве и приемке объекта в эксплуатацию контроль осуществляется с использованием стандартного перечня показателей, который включает тяжелые металлы (Pb, Cd, Zn, Cu, Ni, As, Hg), 3,4-бенз(а)пирен, нефтепродукты, pH, а также рассчитанной величины Z c . Оценка качества проводится в соответствии с данными табл. 28.
Таблица 28 . Оценка степени химического загрязнения почвы и рекомендации по их использованию (по: СанПиН 2.1.7.1287-03)
| Категории загрязнения | Санитарное число Хлебникова | Суммарный показатель загрязнения (Zc) | Содержание в почве (мг/кг) | Рекомендации по | ||||||||||
| I класс опасности | II класс опасности | III класс опасности | использованию почв | |||||||||||
| Органич. соединения | Неорганич. соединения | Органич. соединения | Неорганич. соединения | Органич. соединения | Неорганич. соединения | при строительстве | ||||||||
| Чистая | 0,98 и > | - | от фона до ПДК | от фона до ПДК | от фона до ПДК | от фона до ПДК | от фона до ПДК | от фона до ПДК | Использование без ограничений | |||||
| Допустимая | 0,98 и > | < 16 | от 1 до 2 ПДК | от 1 до 2 ПДК | от 2 фоновых значений до ПДК | от 1 до 2 ПДК | от 2 фоновых значений до ПДК | Использование без ограничений, исключая объекты повышенного риска | ||||||
| Умеренно опасная | 0,85 - 0,98 | 16 - 32 | от 2 до 5 ПДК | от ПДК до К max | Использование в ходе строительных работ под отсыпки котлованов и выемок, на участках озеленения с подсыпкой слоя чистого грунта не менее 0,2 м | |||||||||
| Опасная | 0,7 - 0,85 | 32 - 128 | от 2 до 5 ПДК | от ПДК до К max | от 2 до 5 ПДК | от ПДК до К max | > 5 ПДК | > К max | Ограниченное использование под отсыпки выемок и котлованов с перекрытием слоем чистого грунта не менее 0,5 м. При наличии эпидемиологической опасности – использование после проведения дезинфекции с последующим лабораторным контролем | |||||
| Чрезвычайно опасная | < 0,7 | > 128 | > 5 ПДК | > К max | > 5 ПДК | > К max | Вывоз и утилизация на спе-циализированных полигонах. При наличии эпидемиологической опасности – использование после проведения дезинфекции | |||||||
К max - максимальное значение допустимого уровня содержания элемента по одному из четырех показателей вредности.
В настоящее время разработаны критерии значительного ухудшения экологической обстановки в результате использования земель сельскохозяйственного назначения с нарушением установленных земельным законодательством требований рационального использования земли. К ним относятся два показателя:
Загрязнение почв химическими веществами, при котором суммарный показатель содержания в почве поллютантов, концентрация которых выше установленных для них ПДК, равна или превышает значение 30 (данный показатель – это сумма отношений фактического содержания каждого загрязняющего вещества к величине его норматива ПДК);
Размещение отходов производства и потребления 1–4 классов опасности в пределах земельного участка на суммарной площади от 0,5 гектара и выше.
Значительное ухудшение экологической обстановки дает право изъятия у собственника земельного участка из земель сельскохозяйственного назначения в судебном порядке.
Задачей экологического мониторинга является оценка состояния окружающей среды на основе регулярных наблюдений. «Ценой» при этом являются нормативы качества окружающей среды. Цель экологического нормирования - сохранение экосистемы, ее структуры и функционирования. Подходы к оценке качества окружающей среды (в том числе почв) разнятся. Одни имеют четкую антропоцентристскую направленность, то есть за «нормальную» принимается среда, обеспечивающая требуемое качество жизни человека. Согласно экосистемным подходам, «нормальной» следует считать такую экосистему, в которой значимые антропогенные нарушения отсутствуют во всех звеньях экосистемы. Это служит гарантией обеспечения сохранения живых организмов и жизни человека. Санитарно-гигиеническое нормирование состояния почв - яркий пример антропоцентристского подхода, экологическое нормирование - пример экосистемного подхода.
Санитарно-гигиеническое нормирование. При санитарно-гигиеническом нормировании состояния окружающей среды под «нормой» понимается такое состояние окружающей среды, которое не оказывает отрицательного влияния на здоровье человека. Санитарно-гигиеническим критерием качества окружающей среды служат предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в объектах окружающей среды. ПДК соответствуют максимальному содержанию химического вещества в природных объектах, которое не вызывает негативного (прямого или косвенного) влияния на здоровье человека (включая отдаленные последствия). Гигиена - раздел практической медицины, изучающей влияние внешней среды на здоровье человека. Санитария - практическая сторона гигиенического направления медицины.
Предполагается, что предельно допустимые количества химических элементов в воде, воздухе, почве, кормах, сельскохозяйственных продуктах не представляют опасности для человека, а среда, отвечающая санитарно-гигиеническим нормам, не ухудшает здоровья человека, как одного из видов живых организмов.
Практическое определение ПДК химических веществ в почвах и других природных средах проводится в лабораторных условиях путем выявления взаимосвязи между состоянием живых организмов и содержанием химических веществ в окружающей их среде (воде, воздухе, пищи). Эксперимент ведется по типу: «доза - эффект», т. е. прослеживается изменение состояния опытных растений и животных при меняющемся уровне содержания различных химических веществ в среде. Установлен (Ковальский, 1974) общий вид зависимости между состоянием любых организмов (растения, животные) и концентрацией различных веществ в окружающей их среде. Всегда существует зона оптимального содержания химических веществ в окружающей среде, обеспечивающего наиболее благоприятные условия для живых организмов. При отклонении от этой оптимальной области содержания химических веществ в сторону снижения содержания этих веществ (недостаточность элементов, обеднение ими среды) или в сторону повышения (избыточность элементов, в том числе загрязнение ими среды) всегда наблюдается нарушение и ухудшение состояния организмов, вплоть до их гибели.
Основным токсикологическим показателем является общий санитарный показатель, в качестве которого используется параметр ЛД 50 - доза химического вещества, которая вызывает гибель 50 % подопытных животных. По полулетальной дозе вещества в воздухе, которым дышат животные, в воде и пище, которую они потребляют, определяют допустимое для живых организмов содержание веществ соответственно в воде, воздухе, продуктах питания.
Но с почвой прямые контакты человека несущественны или не имеют места вообще. Контакт почвы с организмом человека происходит опосредо-ванно по цепочкам: почва - растение - человек; почва - растение - животное - человек; почва - воздух - человек; почва - вода - человек. Определение ПДК химических веществ в почвах фактически сводится к экспериментальному определению способности этих веществ поддерживать допустимую для живых организмов концентрацию веществ в контактирующих с почвой воде, воздухе, растениях.
Именно поэтому ПДК химических веществ для почв устанавливается не только по общесанитарному показателю, как это принято для других природных сред, а еще и по трем другим показателям: транслокационному, миграционному водному и миграционному воздушному (таблица 4.1).
Таблица 4.1 - Предельно допустимые концентрации химических элементов в почвах
| Элемент | Кларк почв (Виноградов, 1962) | ПДК, мг/кг | Показатель вредности | |||
| общеса-нитарный | трансло-кационный | миграционный водный | миграционный воздушный | |||
| Общее содержание | ||||||
| Мп | ||||||
| V | ||||||
| РЬ | ||||||
| Hg | 0,01 | 2,1 | 5,0 | 2,1 | 2,5 | |
| Подвижные соединения | ||||||
| F | ||||||
| Си | 3,5 | |||||
| Ni | ||||||
| Zn | ||||||
| Со | ||||||
| Сг |
Транслокационный показатель определяют по способности почв обеспечивать содержание химических веществ на допустимом уровне в растениях (тест культурами служат редис, салат, горох, фасоль, капуста и др.). Соответственно миграционный водный и миграционный воздушный - по способности обеспечивать содержание этих веществ в воде и в воздухе не выше ПДК (в качестве объекта лабораторного исследования использовали образец верхнего горизонта дерново-подзолистой почвы).
Норматив для почв устанавливается по наименьшему из всех экспериментально найденных показателей. Например, для общего содержания ванадия в почве установлен уровень ПДК, равный 150 мг/кг, в то время как этому уровню соответствует только общесанитарный показатель, а водный миграционный равен 350 мг/кг почвы. ПДК содержания подвижных соединений цинка в почве измеряется 23 мг/кг, этот уровень установлен по общесанитарному показателю, при этом миграционный водный показатель равен 200 мг/кг.
Уровни ПДК, установленные по разным показателям, отражают как токсичность химических веществ, так и доминирующий механизм их распространения в природных средах. Например, для бенз(а)пирена и ртути лимитирующим показателем является общесанитарный, для мышьяка - транслокационный, для хлористого калия - водный, для сероводорода - воздушный (таблица 4.2).
Таблица 4.2 - ПДК химических веществ в почвах и их лимитирующие показатели
Однако санитарно-гигиенические нормативы качества почв не лишены недостатков. Основной состоит в том, что условия модельного эксперимента определения ПДК и естественные условия разнятся довольно существенно. Назовем некоторые из них.
1. Существует неопределенность в определении понятия ПДК химических веществ для почв. Она характеризует ПДК как ту концентрацию вещества в почве, которая безопасна для живых организмов. Нокритерии отрицательного влияния на них химических веществ не определены.
2. Не учтено время воздействия поллютанта. Эксперимент цо определению ПДК длится, как правило, не более года, но этого срока недостаточно для того, чтобы оценить отдаленные последствия влияния химических веществ на живые организмы. Чем более долгим был контакт вещества с организмом, тем ниже будет отклик организма.
3. При установлении ПДК моделируется действие на живые организмы, как правило, одного фактора, в крайнем случае, двух или трех. Но в реальных условиях организм подвергается комплексному воздействию ряда факторов, совместное действие которых во внимание не принимается.
4. Выводы, полученные на основании опытов с животными, переносятся без полного основания на человека. Но низшие животные (особенно крысы, мыши) более устойчивы к факторам внешней среды, чем люди. Перенесение результатов, полученных на таких животных, на человека недостаточно обоснованно и неадекватно.
5. Как правило, не учитываются генетические последствия, возможность сохранения нарушений в живых организмах ПОД влиянием химических веществ. Не учитываются индивидуальная, наследственная и видовая чувствительность организмов, их адаптационные возможности, биологические ритмы.
6. ПДК для почв несут в себе все погрешности определения ПДК для других природных сред. Например, при разработке ПДК для вод учитывается влияние только истинно растворимой фракции этих веществ, а не всех возможных форм их нахождения (взвеси, коллоиды).
7. Не учтено, что многие поллютанты, например, тяжелые металлы, пестициды, обладают кумулятивным эффектом. Не учитывается способность химических веществ концентрироваться в трофической цепи. Химические вещества концентрируются в организме человека в большей мере, чем в организме животных, а те, в свою очередь, в большей мере, чем в растениях. А это значит, что в тех случаях, когда уровни ПДК химических веществ в низших звеньях трофической цепочки не достигнуты, не исключается возможность их накопления на более высоких уровнях (и соответственно превышение ПДК).
8. Не учитывается возможность трансформации химических веществ, их накопления на различных биогеохимических барьерах.
9. Не учитывается взаимодействие химических веществ. При различных видах взаимовоздействия (аддитивность, антагонизм, синергизм) возможно образование структур более опасных, чем исходные соединения.
10. He оценивается в полной мере качество природных сред в целом, Например, при разработке нормативов для воды учитывается воздействие любого вещества на воду, используемую в определенных целях (питьевых, рыбохозяйственных, технических, рекреационных), но не рассматривается влияние этих веществ на воду как целостную природную систему, как природный ресурс.
11. Не учитываются свойства почвы. Но влияние сорбционной способности почв, содержания гумуса, кислотно-основных условий, грануло-метрического состава обусловливает способность почв к самоочищению. Следствием невнимания к свойствам почв является неприемлемый для использования уровень ПДК мышьяка в почвах. Этот показатель был установлен первым при разработке ПДК для почв, когда гигиенисты использовали в работе не образец почвы, а чистый песок, обладающий минимальной поглотительной способностью. В результате был установлен такой уровень ПДК мышьяка, который ниже уровня содержания элемента в большинстве почв.
Одним из этапов решения проблемы экологического нормирования был подход, основанный на определении допустимой нагрузки на почву с учетом ее буферных свойств, обеспечивающих способность почвы ограничивать подвижность поступающих извне химических веществ, способность к самоочищению. Такие подходы развиваются в России и в других странах.
Однако разработать ПДК для каждого типа почв невозможно. Целесообразна разработка нормативов химических веществ для почвенно-геохимических ассоциаций, объединенных общностью основных физико-химических свойств, определяющих их устойчивость к химическому загрязнению.
На следующем этапе для ряда химических элементов были разработаны ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) этих элементов для почв, различающихся по важнейшим свойствам (по кислотности и гранулометрическому составу). Они были разработаны не на основе стандартизованного экспериментального метода, а на основе обобщения имеющихся сведений о взаимосвязи между уровнем нагрузки на почвы, состоянием почв и сопредельных сред.
В основу группировки почв по устойчивости к тяжелым металлам в первую очередь положены кислотно-щелочные условия, господствующие в тех или иных почвах. Для группировки почв было принято во внимание распространение основных геохимических ассоциаций почв на территории России. Наибольшую площадь распространения имеют геохимические ассоциации почв с кислой и нейтральной реакцией среды с подразделением на две группы:
Почвы с очень кислой и кислой реакцией (рН водной вытяжки <5);
Почвы со слабокислой и нейтральной средой (рН 5-7).
В эти две ассоциации, занимающие 60-70 % площади России, войдут практически все подзолистые, дерново-подзолистые, серые лесные и часть черноземов, включая их окультуренные варианты. Важен учет гранулометрического состава почв, особенно для почв первой группы. Поэтому почвы этой группы были разбиты на две подгруппы по гранулометрическому составу:
Песчаные и супесчаные почвы, обладающие наименьшей устойчи-востью к загрязнению;
Суглинистые и глинистые почвы, относительно более устойчивые к загрязнению химическими веществами.
По этому принципу в нашей стране были определены ориентировочно допустимые количества химических элементов в почвах (таблица 4.3). Отличие их от зарубежных в том, что они рассчитаны с учетом фонового содержания и дифференцированы в зависимости от реакции и гранулометрического состава почв.
Таблица 4.3 - Ориентировочно допустимые концентрации тяжелых метал-лов в почвах (общее содержание,мг/кг)
Уровни ОДК для одного и того же элемента для почв с разными свойствами различаются в 4 -5 раз.
Наиболее опасны ксенобиотики - вещества искусственной природы. Отдаленные последствия их воздействия на живые организмы неизвестны. Характер влияния искусственных токсикантов на живые организмы отличается от действия веществ, являющихся естественными составляющими почв, тем, что при изменении концентрации таких веществ во внешней среде в живых организмах не обнаруживается области стимулирования. Любые концентрации этих веществ в окружающей среде ведут к патологии. Скорость синтеза и выпуска многих из таких веществ, например пестицидов, выше скорости их нормирования. Пестицидов используется в настоящее время свыше 1000 наименований, не для всех из них есть ПДК.
При несовершенстве санитарно-гигиенических нормативов для содержания химических элементов в почвах, следует признать, что подходы и методы их определения имеют экологическую направленность. Эти подходы опираются на роль и механизмы связи почвы с другими природными средами.
Биогеохимическое нормирование . В основе биогеохимического нормирования лежит медико-географический подход. Он основан на натурных наблюдениях в таких регионах, где самой природой созданы "условия избытка или недостатка тех или иных химических элементов естественного происхождения в природных средах. Эти регионы называются биогеохимическими провинциями , и результаты регулярных наблюдений в них за состоянием живых организмов, в том числе и за здоровьем людей, позволяют установить связь их с содержанием элементов в природных средах.
Ценность этого подхода - в опоре на фактический, а не эксперименталь-ный материал. Теоретическая основа здесь совершенно иная, чем при санитарно-гигиеническом нормировании. Предполагается, что каждому биогеохимическому таксону (ландшафту, экотопу) соответствует четкая взаимосвязь и взаимообусловленность пищевых цепей, которая складывалась длительное время. Она адаптирована к природным специфическим условиям, с которыми связана миграция и аккумуляция любых химических веществ. Живые организмы реализовали все природные механизмы сопротивления внешнему воздействию, их состояние соответствует химическому составу окружающей среды.
На вероятностной основе определяются верхние и нижние границы, в рамках которых состояние большинства живых организмов (животных, растений, человека) в зонах биогеохимических провинций не отклоняются от нормы, то есть где осуществляется саморегуляция системы. Но, как правило,
5 - 20 % людей или животных в эндемических районах оказываются пора-женными. Чем больше содержание химических элементов превышает пороговые уровни, тем выше число пострадавших. Процесс естественного отбора при этом обостряется.
Выявлена связь между недостатком или избытком ряда элементов в природных средах и состоянием живых организмов, например, кобальтом и синтезом витамина В 12 и, как следствие, анемией при акобальтозе; Pb, Нg, Мо - и интоксикацией; F - флюорозом и другими костными заболеваниями; Сu, Zn, Мn, В - и хлорозом многих видов растений; Сu - и суховершинностью растений, В - и эндемическими энтеритами; I - и эндемическим зобом; Sr - и особыми формами рахита; Ni - и кожными заболеваниями; Se - и мышечной болезнью животных. Таким образом, состояние живых организмов в зоне биогеохимических провинций служит индикатором уровня содержания химических элементов в окружающей среде.
На основе этой концепции разработаны методы биогеохимического экологического нормирования. Проведено районирование биогеохимических эндемий на принципах почвенно-географического и биогеохимического районирования.
На основе биогеохимического районирования В.B. Ковальским установлены пороговые концентрации ряда химических элёментов в почвах (таблица 4.4).
Таблица 4.4 - Пороговые концентрации некоторых химических элементов в почвах, мг/кг (по Ковальскому, 1964)
| Элемент | Нормальное содержание | Нижняя граница пороговой концентрации | Верхняя граница пороговой концентрации |
| Со | 7-30 | 2-7 | >30 |
| Си | 15-60 | 6-15 | >60 |
| Мn | 400-3000 | <400 | >3000 |
| Zn | 30-70 | <30 | >70 |
| В | 6-30 | 6-30 | >30 |
| Мо | 1,5-4 | >1.5 | >4 |
| Sr | ? | 600-1000 | |
| J | 5-40 | 2-5 | >40 |
Проверкой эффективности используемого подхода может быть реакция живых организмов на исправление установленного дефицита добавкой дефицитного элемента. Например, введение селенита животным из биогеохимической провинции не вызывало никаких отрицательных последствий, а введение животным из фоновых районов вело к нарушениям их состояния.
Статистическое нормирование. Статистический прием определения уровней допустимых концентраций химических веществ впочвах состоит в определении усредненных (наиболее распространенных) уровней содержания химических элементов в природных средах в естественных условиях. Теоретическая основа такого подхода заключается в том, что среднее содержание химических элементов в природных средах в естественных условиях соответствует условиям нормального состояния живых организмов.
К этой группе нормативов качества почв может быть отнесен показатель суммарного загрязнения почв Z с (таблица 4.5). Рассчитывают его по формуле, предложенной Ю.Е. Саетом:
Z c = (С i /C ф) - (n - 1) (4)
Таблица 4.5 - Показатель суммарного загрязнения почв Z c
Нормирование состояния загрязненных почв на основе концепции экологического риска. В связи с повышением числа катастроф природного и техногенного характера во всем мире повышается внимание к оценке риска, угрозы жизни человека, в том числе экологического риска. Определение понятия дано в Федеральном законе РФ об охране окружающей среды (2002): риск от химического загрязнения почв - это нежелательные для человека и почв последствия антропогенной деятельности, «вторые могут произойти с определенной долей вероятности». Понятие экологического риска связано с понятием опасности, крайней степенью проявления которой является экологическая катастрофа.
Оценка экологического риска для определенного ландшафта вследствие загрязнения почв любыми химическими веществами проводится на основе сведений о реальной нагрузке загрязняющих веществ на почвы, их миграции в ландшафте и учете устойчивости почв к загрязнению.
При этом принимаются во внимание следующие факторы, характеризующие исследуемый ландшафт:
1) тип почв - характеризует кислотно-щелочные условия, содержание и тип гумуса, численность и видовой состав микрофлоры;
2) гранулометрический состав - характеризует почвенную поглотительную способность, содержание физической глины и песка;
3) положение в рельефе - характеризует степень геохимической подчиненности почв в ландшафте, т. е. интенсивность и направленность процессов рассеивания и аккумуляции загрязняющих веществ;
4) водный режим почв - характеризует соотношение количества осадков и испаряемости;
5) тип растительности - характеризует биологический фактор, оказывающий влияние на степень подвижности загрязняющих веществ;
6) почвообразующие породы - характеризует направление и скорость почвообразовательного процесса.
Негативный эффект влияния повышенной нагрузки на почвы оценивается по реакции чувствительных живых организмов. Чаще всего это проводится по реакции чувствительных микроорганизмов почвы.
Для нахождения ориентировочного показателя экологического риска для почвы нужны два показателя: общей химической нагрузки загрязняющего вещества (или загрязняющих веществ) на почвенный покров и критической нагрузки этих же поллютантов на эту территорию. Общую химическую нагрузку (кг/га или т/га) находят по массе всех потоков вещества на данную территорию. Основными источниками их на пахотных почвах чаще всего являются атмосферные выпадения и средства химизации.
Под критической нагрузкой понимается максимально безопасное для данного ландшафта количество загрязняющего вещества. Критическую нагрузку находят, принимая во внимание все механизмы трансформации и перераспределения исследуемых веществ на данной территории (вынос из верхнего слоя за счет внутрипочвенной биогенной и абиогенной миграции, поверхностный сток в сопредельные среды), а также механизмы устойчивости почв данной территории (основываясь на поглотительной способности почв, что справедливо для загрязняющих веществ любой природы, на биотической и абиотической деструкции, что справедливо для органических поллютантов).
Показатель критической нагрузки можно получить разными способами:
Экспериментально (при полевых наблюдениях, лабораторных опытах), определив параметры всех процессов, влияющих на поведение исследуемых веществ в данных почвах или привлекая необходимые сведения из различных источников;
Используя существующие программы, предназначенные для вычисления критических нагрузок конкретных загрязняющих веществ по вышеназванным показателям;
По критическому содержанию исследуемых веществ в продуктах растениеводства, выращенных на данных почвах;
Опираясь на ПДК химических веществ в почвах, переведя их величины из мг/кг массы вещества в кг/га площади исследуемых почв (Овчинникова, 2003).
Ориентировочный показатель экологического риска для почв можно найти как отношение общей химической нагрузки на почвенный покров к критической нагрузке этих веществ на эту же территорию.
Уровни показателя экологического риска загрязнения почв измеряются величинами, превышающими единицу. 0ни могут быть классифицированы. Один из примеров такой классификации приведен в таблице 4.6.
Таблица 4.6 - Классификация риска загрязнения почв (по Овчинниковой, 2003)
| Интегральный показатель риска Rj | Категория риска | Вероятность наступления негативных событий | Опасность загрязнения почв |
| Rj < 1 | Незначительный | -»0 | Отсутствует |
| Rj = 1-10 | Условно допустимый | 0,1 | Незначительная |
| Rj = 10-30 | Условно допустимый | 0,2 | Очень низкая |
| Rj = 30-70 | Условно допустимый | 0,3 | Низкая |
| Rj = 70-100 | Недопустимый | 0,4 | Умеренная |
| Rj = 100-250 | Недопустимый | 0,5 | Умеренно высокая |
| Rj = 250-500 | Недопустимый | 0,6 | Высокая |
| Rj = 500-800 | Недопустимый | 0,7 | Экстремальная |
| Rj = 800-1000 | Недопустимый | 0,7-0,9 | Предкризисная |
| Rj > 1000 | Недопустимый | 0,9-1 | Кризисная |
Нормирование на основе концепции экологического риска имеет прямой выход в практику, так как позволяет учитывать опасность загрязнения почвы при расчете кадастровой стоимости, при этом, чем выше риск загрязнения земель, тем ниже ее стоимость.
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:
|
Участок, профиль |
Коэффициенты концентрации элементов, Кс |
|||||||||
|
Центр Санкт-Петербурга |
||||||||||
|
Пр.I. СПб-Калище |
||||||||||
|
Пр. II. СПб-Выборг |
||||||||||
|
Пр. III. СПб-Кузнечное |
||||||||||
|
Пр. IV. СПб-Луга |
||||||||||
|
Пр. V. СПб-Волхов |
||||||||||
|
Кронштадт |
||||||||||
|
Участок, профиль |
Суммарный показатель загрязнения, Zc |
Уровень суммарного за-грязнения почв |
|
Центр Санкт-Петербурга |
||
|
Пр.I. СПб-Калище |
||
|
Пр. II. СПб-Выборг |
||
|
Пр. III. СПб-Кузнечное |
||
|
Пр. IV. СПб-Луга |
||
|
Пр. V. СПб-Волхов |
||
|
Кронштадт |
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
|
Химический элемент |
|||||||||||
|
Центр Санкт-Петербурга |
|||||||||||
|
Пр.I СПб-Калище |
|||||||||||
|
Пр. II СПб-Выборг |
|||||||||||
|
Пр. III СПб-Кузнечное |
|||||||||||
|
Пр. IV СПб-Луга |
|||||||||||
|
Пр. V СПб-Волхов |
|||||||||||
|
Пр. VI Кронштадт |
|||||||||||
|
Геохимический фон, Сфон |
|||||||||||