Нормирование загрязнения почв
Нормирование загрязнения почв представляет собой чрезвычайно сложную задачу. С одной стороны, существуют десятки типов почв, сильно отличающихся по как по составу, так и по структуре. Основными типами почв принято считать: песчаные, дерново-подзолистые, луговые, солонцы, черноземные, красноземные. Они подразделяются на большое число подвидов.
Почва представляет собой среду с очень сложным химическим составом и сложной структурой. Почвенная среда обладает гораздо меньшей подвижностью, чем поверхностные воды и атмосфера, в ней циркулируют подземные воды, она медленно аккумулирует вредные вещества в течение длительного времени. С другой стороны, активная работа почвенных микроорганизмов способствует трансформации, деградации и миграции поступающих в почву вредных веществ. Таким образом, ПДК загрязняющих веществ в почвах зависят не только от их химических свойств и токсичности, но и от особенностей самих почв.
Почвы, в силу своих природных свойств, способны накапливать значительные количества загрязняющих веществ. Санитарно-гигиенический подход к выбору критериев экологической оценки почв (грунтов) населённых пунктов определяется с одной стороны возможностью переноса загрязняющих веществ в воздух и воды этих территорий, с другой стороны непосредственным влиянием отдельных показателей на здоровье населения.
Предельно допустимая концентрация ЭХВ в почве – это такое максимальное его количество (в мг/кг пахотного слоя абсолютно сухой почвы), установленное в экстремальных почвенно-климатических условиях, которое гарантирует отсутствие отрицательного прямого или опосредованного через контактирующие с почвой среды воздействия на здоровье человека, его потомство и санитарные условия жизни населения.
Химические вещества из почвы различными путями попадают в организм человека. Они оказывают вредное влияние на состояние самой почвы, на органолептические показатели атмосферного воздуха, воды и пищевых продуктов, поэтому загрязнённость почвы тем или иным веществом оценивается несколькими показателями вредности. Рассмотрим их более подробно.
Токсикологический показатель вредности характеризует степень опасности для здоровья людей при суммарном воздействии ЭХВ почвы на человека всевозможными путями.
Под пороговой концентрацией ЭХВ в почве по токсикологическому показателю вредности понимают такое его количество в почве (мг/кг абсолютно сухой почвы), при котором поступление этого вещества в организм человека при непосредственном контакте с почвой, по одному или многим путям миграции не оказывает прямого или отдалённого действия на здоровье популяции (населения).
Миграционно-воздушный показатель вредности учитывает поступление ЭХВ из почвы в атмосферный воздух с почвенной пылью, с водными парами и другими носителями. При этом за пороговую концентрацию по этому показателю вредности принимают то содержание ЭХВ в почве (в мг/кг абсолютно сухой почвы), при котором среднесуточное поступление вещества в атмосферный воздух не приведёт к превышению установленной для него среднесуточной ПДК в атмосферном воздухе.
Миграционно-водный показатель вредности характеризует процессы миграции ЭХВ в поверхностные и грунтовые воды. Пороговой концентрацией по этому показателю вредности является то его максимальное количество в почве, при котором поступление химического соединения в грунтовые воды и открытые водоёмы с поверхностным стоком не создает концентраций, превышающих ПДК для воды водоёмов.
Фитоаккумуляционный (транслокационный) показатель вредностихарактеризует процесс миграции химического вещества из почвы в культурное растение и накопления его в фитомассе товарной части растения, используемой в качестве продуктов питания. Под пороговой концентрацией по этому показателю вредности понимают то количество химического вещества в почве, при котором накопление этого вещества фитомассой товарных частей к моменту сбора урожая не превысит установленных для продуктов питания допустимых концентраций (ПДК). С учётом миграции вредных веществ в сельскохозяйственную продукцию устанавливают ПДК для почв сельскохозяйственного назначения.
Органолептический показатель вредностихарактеризует изменение запаха атмосферного воздуха, вкуса, цвета и запаха воды и пищевых продуктов. Под пороговой концентрацией по органолептическому показателю вредности понимают то максимальное количество ЭХВ в почве, которое не влияет на органолептические свойства атмосферного воздуха, воды и продуктов питания, полученных из растений, выросших на этой почве.
Общесанитарный показатель вредности характеризует изменение биологической активности почвы, определяющее самоочищение почвы от ЭХВ. Под пороговой концентрацией ЭХВ по этому показателю вредности понимают то его максимальное количество (мг/кг абсолютно сухой почвы), которое вызывает на 5-7-е сутки, как изменение общей численности почвенных микроорганизмов, так и численности микроорганизмов основных физиологических групп не более чем на 50%, а также ферментативной активности почвы не более чем на 25 % по сравнению с аналогичными показателями контрольных проб.
ПДК для ряда химических веществ в почве, действующие в настоящее время в Российской Федерации приведены в табл. 3.23.
При определении предельно допустимых концентраций химических веществ в почве определяют пороговые концентрации по всем рассмотренным показателям вредности и принимают в качестве ПДК наименьшее значение (см. табл. 3.26).
Табл. 3.26
Пороговые концентрации по отдельным показателям вредности
и ПДК ЭХВ в почве (Гончарук Е.И., Сидоренко Г.И. 1996)
| ЭХВ | Пороговые концентрации по показателям вредности, мг/кг | ПДК, мг/кг | |||||
| Обще-санита-рный | Миграц.-водный | Миграц.-воздушный | Фито-аккуму-ляцион-ный | Органо-лепти- ческий | Токси-кологи-ческий | ||
| Гардона | 5,0 | 10,0 | 20,0 | 1,4 | 1,4 | 2,8 | 1,4 |
| ГПХ | 1,5 | 0,1 | 0,5 | 0,05 | 0,05 | 0,05 | 0.05 |
| Дихлор | 10,0 | 50,0 | 10,0 | 0,5 | 1,5 | 2,0 | 0,5 |
| Цинеб | 5,0 | 2,5 | 48,0 | 1,8 | 10,0 | 3,6 | 1,8 |
В таблице 3.27 приведены ПДК некоторых веществ в почве, установленные с учётом показателей вредности.
Таблица 3.27
Предельно допустимые концентрации некоторых химических веществ в почве и допустимые уровни их содержания по показателям вредности
(Методические указания, 1987)
| Наименование веществ | Форма, содержание | ПДК, мг/кг почвы с учётом фона | Показатели вредности (Kmax) | Класс опасности | |||
| Транслока- ционный К1 | Миграционный | Обще- санитар- ный К4 | |||||
| Водный К2 | Воздушный К3 | ||||||
| Медь | Подвижная | 3,0 | 3,5 | 72,0 | – | 3,0 | |
| Хром | » | 6,0 | 6,0 | 6,0 | – | 6,0 | |
| Никель | » | 4,0 | 6,7 | 14.0 | – | 4,0 | |
| Цинк | » | 23,0 | 23,0 | 200,0 | – | 37,0 | |
| Кобальт | » | 5,0 | 25,0 | >1000,0 | – | 5,0 | |
| Фтор | Водорастворимая | 10,0 | 10,0 | 10,0 | – | 25,0 | |
| Сурьма | Валовое содержание | 4,5 | 4,5 | 4,5 | – | 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 | » | 2,0 | 2,0 | 15,0 | – | 10,0 | |
| Ртуть | » | 2,1 | 2,1 | 33,0 | – | 5,0 | |
| Свинец + ртуть | » | 20,0 + 1,0 | 20,0 + 1,0 | 30,0 + 2,0 | – | 50,0 + 2,0 | |
| Хлористый калий | » | 560,0 | 1000,0 | 560,0 | 1000,0 | 5000,0 |
Продолжение таблицы 3.27
| Нитраты | » | 130,0 | 180,0 | 130,0 | – | 225,0 | |
| Бенз(а)пирен | » | 0,02 | 0,2 | 0,5 | – | 0,02 | |
| Бензол | » | 0,3 | 3,0 | 10,0 | 0,3 | 50,0 | |
| Толуол | » | 0,3 | 0,3 | 100,0 | 0,3 | 50,0 | |
| Изопропилбензол | » | 0,5 | 3,0 | 100,0 | 0,5 | 50,0 | |
| Альфаметилстирол | » | 0,5 | 3,0 | 100,0 | 0,5 | 50,0 | |
| Стирол | » | 0,1 | 0,3 | 100,0 | 0,1 | 1,0 | |
| Ксилол | » | 0,3 | 0,3 | 100,0 | 0,4 | 1,0 | |
| Сернистые соединения: | |||||||
| сероводород | » | 0.4 | 160.0 | 140.0 | 0.4 | 160.0 | |
| элементарная сера | » | 160,0 | 180,0 | 380,0 | – | 160,0 | |
| серная кислота | » | 160,0 | 180,0 | 380,0 | – | 160,0 | |
| Отходы флотации угля | » | 3000,0 | 9000,0 | 3000,0 | 6000,0 | 3000,0 | |
| Комплексные гранулированные удобрения (N:P:K = 64:0:15) | » | 120,0 | 800,0 | 120,0 | 800,0 | 800,0 | |
| Жидкие комплексные удобрения (N:P:K = 10:34:0) | » | 80,0 | 800,0 | 80,0 | >800,0 | 800,0 |
Примечание: ПДК могут корректироваться в соответствии с действующими нормативным документами.
Химическое загрязнение почв оценивается по суммарному показателю химического загрязнения (Zc).
Суммарный показатель химического загрязнения (Zс) характеризует степень химического загрязнения почв обследуемых территорий различных классов опасности. Данный показатель определяется как сумма коэффициентов концентраций отдельных компонентов загрязнения по формуле (3.23):
Zc = Kc1 + ... + Kcn - (n - 1), (3.23)
где n – число определяемых элементов; Kci – коэффициент концентрации i-го загрязняющего компонента, равный частному от деления массовой доли i-го вещества в загрязнённой и «фоновой» почве для тяжёлых металлов.
Для получения данных о региональных фоновых уровнях загрязнения 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 по регионально-фоновому содержанию контролируемых химических элементов в почве,допускается использование справочных материалов или ориентировочных значений, приведённых в таблице 3.28.
Для загрязняющих веществ неприродного происхождения коэффициент концентрации определяют как частное от деления массовой доли загрязняющего вещества к его ПДК.
Таблица 3.28
Фоновые содержания валовых форм тяжёлых металлов и мышьяка
в почвах (мг/кг) ориентировочные значения для средней полосы России)
| Почвы | Zn | Cd | Pb | Hg | Cu | Co | Ni | As |
| Дерново-подзолистые песчаные и супесчаные | 0,05 | 0,05 | 1,5 | |||||
| Дерново-подзолистые суглинистые и глинистые | 0,12 | 0,10 | 2,2 | |||||
| Серые лесные | 0,20 | 0,15 | 2,6 | |||||
| Чернозёмы | 0,24 | 0,20 | 5,6 | |||||
| Каштановые | 0,16 | 0,15 | 5,2 | |||||
| Серозёмы | 0,25 | 0,12 | 4,5 |
К дополнительным показателям экологического состояния почв селитебных территорий относятся генотоксичность и показатели биологического загрязнения (число патогенных микроорганизмов, коли-титр и содержание яиц гельминтов).
В табл. 3.29 приведены основные и дополнительные критерии экологической оценки состояния почв населённых пунктов.
Таблица 3.29
Критерии экологического состояния почв селитебных территорий
| № п/п | Показатели | Норма |
| Основные показатели: | ||
| Суммарный показатель химического загрязнения (Zc) | менее 16 | |
| Дополнительные показатели | ||
| Содержание яиц гельминтов в 1 кг почвы | отсутствие | |
| Число патогенных микроорганизмов в 1г почвы | менее 104 | |
| Коли-титр* | более 1,0 | |
| Генотоксичность почвы (рост числа мутаций по сравнению с контролем), число раз | до 2 |
Примечание: * – коли-титр для почвы – наименьшая масса почвы в г, в которой содержится 1 кишечная палочка.
Загрязнение почвы обычно определяется с помощью аналитических лабораторных методов. Лишь в некоторых случаях загрязнение, например радиоактивное, исследуется приборным способом на месте.
F Контрольные вопросы и задачи
1. Что собой представляет почва каковы её основные характеристики и значение?
2. Что такое загрязнение почвы и чем оно обусловлено?
3. Какими путями загрязняющее вещество попадает в почву?
4. Что такое предельно-допустимая концентрация экзогенных химических веществ в почве?
5. Что такое токсикологический фито-аккумуляционный, органолептический, общесанитарный, миграционно-воздушный и миграционно-водный показатели вредности?
6. Как определяется ПДК веществ в почве?
7. Насколько опасны загрязнения почвы и каких уровней они могут достигать за счёт транспорта (промышленных предприятий, горнодобывающих предприятий, строительной индустрии, химических предприятий, теплоэлектростанций, сельскохозяйственной деятельности)?