Оценка степени биологического загрязнения почв

Основные принципы применения методов биоиндикации

Для биоиндикации пригодны два подхода:

Пассивный мониторинг - у свободноживущих организмов исследуются видимые или незаметные повреждения или отклонения от нормы, являющиеся признаками антропогенного воздействия. Такой тип мониторинга не позволяет выделить качественные и количественные особенности отдельно взятых факторов - оценивается только суммарная нагрузка.

Активный мониторинг - оценка тех же воздействий на тест-организмах, находящихся в стандартизированных условиях. При проведение такого типа мониторинга рекомендуется одновременно подвергать воздействию несколько видов организмов, различающихся по их устойчивости.

При биоиндикации необходимо соблюдать следующие:

1. Относительная быстрота проведения.

2. Получение достаточно точных и воспроизводимых результатов.

3. Присутствие объектов, применяемых в целях биоиндикации, по

возможности в большом количестве и с однородными свойствами.

4. диапазон погрешностей по сравнению с другими методами

тестирования не более 20 %.

Санитарно-бактериологические показатели

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 более устойчивы к химическому загрязнению почвы, чем представители естественных почвенных микробоценозов. Это является одной из причин необходимости учета эпидемиологической безопасности почвы населенных пунктов. С увеличением химической нагрузки может возрастать эпидемическая опасность почвы.

Оценка санитарного состояния почвы проводится по результатам анализов почв на объектах повышенного риска (детские сады, игровые площадки, зоны санитарной охраны и т.п.) и в санитарно-защитных зонах по санитарно-бактериологическим показателям:

1) Косвенные, характеризуют интенсивность биологической нагрузки на почву. Это - санитарно-показательные организмы группы кишечной палочки (БГКП (Колиндекс) и фекальные стрептококки (индекс энтерококков)). В крупных городах с высокой плотностью населения биологическая нагрузка на почву очень велика, и как следствие, высоки индексы санитарно-показательных организмов, что наряду с санитарно-химическими показателями (динамика аммиака и нитратов, санитарное число), свидетельствует об этой высокой нагрузке.

2) Прямые санитарно-бактериологические показатели эпидемической опасности почвы - обнаружение возбудителей кишечных инфекций (возбудители кишечных инфекций, патогенные энтеробактерии, энтеровирусы).

Почву оценивают как "чистую" без ограничений по санитарно-бактериологическим показателям при отсутствии патогенных бактерий и индексе санитарно-показательных микроорганизмов до 10 клеток на грамм почвы. О возможности загрязнения почвы сальмонеллами свидетельствует индекс санитарно-показательных организмов (БГКП и энтерококков) 10 и более клеток/г почвы.

Концентрация колифага в почве на уровне 10 БОЕ на г и более свидетельствует об инфицировании почвы энтеорвирусами.

Санитарно-паразитологические показатели

Из всех объектов окружающей среды почва наиболее часто и интенсивно загрязняется возбудителями кишечных паразитарных заболеваний: гельминтозы, лямблиоз, амебиаз и др. Почва для яиц геогельминтов (аскарид, власоглавов, токсокар, анкилостомиды, стронгилоидес и др.) является неотъемлемой средой прохождения их биологического цикла развития и местом временного пребывания для яиц биогельминтов (описторхи, дифиллобатрииды, тенииды и др.), а также цист кишечных патогенных простейших (криптоспоридий, изоспор, лямблий, балантидий, дизентерийной амебы и др.)

Яйца геогельминтов сохраняют жизнеспособность в почве от 3 до 10 лет, биогельминтов - до 1 года, цисты кишечных патогенных простейших - от нескольких дней до 3 - 6 месяцев.

Прямую угрозу здоровью населения представляет загрязнение почвы жизнеспособными оплодотворенными и инвазионными яйцами аскарид, власоглавов, токсокар, анкилостомид, личинками стронгилоидов, а также онкосферами тениид, цистами лямблий, изоспор, балантидий, амеб, ооцистами криптоспоридий; опосредованную - жизнеспособными яйцами описторхисов, дифилоботриид.

При оценке эпидемической опасности и степени загрязнения почвы возбудителями паразитарных болезней определяют:

- вид возбудителей;

- их жизнеспособность и инвазионность;

- экстенсивный показатель загрязнения "А" - отношение числа положительных проб "Б" - (пробы почвы, в которых обнаружены возбудители паразитарных болезней), к общему числу исследованных проб ("С") в процентах: А=Б/С х 100;

- интенсивный показатель загрязнения - общее содержание возбудителей паразитарных болезней в 1 кг (или 100 г) почвы.

Санитарно-энтомологические показатели

Санитарно-энтомологическими показателями являются личинки и куколки синантропных мух.

Критерием оценки санитарно-энтомологического состояния почвы является отсутствие или наличие преимагинальных (личинки и куколки) форм синатропных мух в ней на площадке размером 20 х 20 см.

Наличие личинок и куколок в почве населенных мест является показателем неудовлетворительного санитарного состояния почвы и указывает на плохую очистку территории, неправильный в санитарно-гигиеническом отношении сбор и хранение бытовых отходов и их несвоевременное удаление.

Все показатели определяются посредством анализа отобранных проб почвы согласно ГОСТ 17.4.4.01-83 «Общие требования к отбору проб почвы»; ГОСТ 17.4.4.02-84 «Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа».

Показатели биологической активности почвы (МУ 2.1.7.730-99 – «Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест»

Исследования по биологической активности почвы проводятся при необходимости углубленной оценки ее санитарного состояния и способности к самоочищению.

Основными интегральными показателями биологической активности почвы являются: общая микробная численность (ОМЧ), численность основных групп почвенных микроорганизмов (почвенных, сапрофитных бактерий, актиномицетов, почвенных микромицетов), показатели интенсивности трансформации соединений углерода и азота в почве ("дыхание" почвы, "санитарное число", динамика азота аммиака и нитратов в почве, азотфиксация, аммонификация, нитрификация и денитрификация), динамика кислотности и окислительно-восстановительного потенциала в почве, активность ферментативных систем и другие показатели.

На первом этапе исследований целесообразно использование наиболее простых и быстро определяемых информативных интегральных показателей: "дыхание" почвы, общая микробная численность, окислительно-восстановительный потенциал и кислотность почв, динамика азота аммиака и нитратов.

Дальнейшее углубленное исследование проводится в соответствии с полученными результатами и общими задачами исследования.

Методики измерений и оценки биологической активности почвы приведены в "Методических указаниях по гигиеническому обоснованию ПДК химических веществ в почве" от 05.08.82 N 2609-82. Так, почву можно считать "незагрязненной" по показателям биологической активности при изменениях в микробиологических показателях не более 50% и биохимических - не более 25% по сравнению с такими же для контрольных, принятых в качестве чистых незагрязненных почв.

В почвах сельхозугодий контролируются все применяемые пестициды (гексахлорциклогексан, гранозан, полихлорпропилен, метафос, цирам, севин, гептахлор, карбитион и др) – это группа химических и биологических соединений и препаратов, используемых для борьбы с вредителями и болезнями растений и животных, сорными растениями, вредителями сельскохозяйственной продукции, для регулирования роста растений, предуборочного удаления листьев и подсушивания растений. Их содержание определяется сразу после обработок, а также в последующее время, чтобы определить скорость разложения. Продолжается контроль и ДДТ: хотя этот препарат и запрещен к применению, но из-за своей стойкости еще присутствует в почвах и может загрязнять сельскохозяйственную продукцию.

Одновременно с этим почвы контролируются на содержание в них тяжелых металлов, бензапирена и других токсичных веществ.

Содержание нормируемых примесей зависит от вида сельскохозяйственной продукции (мясная, молочная, растительная). Примеры ПДК_п для некоторых веществ приведены в табл. 1.

Таблица 1 – ПДК_п некоторых пестицидов и допустимые остаточные концентрации этих веществ в продуктах питания (ДОК), мг/кг

Вещество	ПДК_п	ДОК
Хлорофос	0,5	1,0
Карбофос	2,0	1,0
Гексахлоран	1,0	1,0
Полихлорпинен	0,5	0,0
Полихлоркомфен	0,5	0,1
Севин	0,05	0,0

При отсутствии ПДК могут устанавливаться временно допустимые концентрации (ВДК_п ), которые определяются по эмпирическим уравнениям регрессии

ВДК_п = 1,23+0,48 1g ПДКпр,

где ПДКпр - предельно допустимая концентрация вещества в продуктах питания.

Помимо этого, важное значение для понимания процессов загрязнения почв, особенно в результате атмосферного переноса, имеет анализ поступления загрязняющих веществ на поверхность земли. Для этой цели ведется контроль загрязнения атмосферных осадков.

В пробах определяются ионы сульфата, нитрата аммония, значения рН, а также наличие бензапирена, тяжелых металлов. По сути дела, каждый раз создается карта распределения загрязнения на территории страны. Эти данные служат ценным источником информации и используются при разработке мер, снижающих уровень загрязнения окружающей среды.

Объектами сети наблюдений за загрязнением почв являются сельскохозяйственные угодья (поля), отдельные лесные массивы, зоны отдыха (парки, санатории, дома отдыха) и прибрежные зоны. Отбор проб проводится в 234 хозяйствах, расположенных в 123 районах Российской Федерации на площади более 4 тыс. га.

При оценке почв сельскохозяйственных территорий пробы почвы отбирают 2 раза в год (весна, осень) с глубины 0-25 см. На каждые 0-15 га закладывается не менее одной площадки размером 100-200 м² в зависимости от рельефа местности и условий землепользования.

Экологическим законодательством предусмотрен норматив вредного воздействия на окружающую среду – предельно допустимые нормы применения агрохимикатов в сельском хозяйстве.

Агрохимикаты – удобрения, химические мелиоранты, кормовые добавки, предназначенные для питания растений, регулирования плодородия почв и подкормки животных.

Ранее, при применении минеральных удобрений и ядохимикатов нормы их внесения определялись в основном с учетом экономической потребности. При этом не обеспечивался должный учет экологических факторов.

Предельно допустимые нормы применения минеральных удобрений и других агрохимикатов в сельском хозяйстве устанавливаются в дозах, обеспечивающих соблюдение нормативов предельно допустимых остаточных количеств химических веществ.

Гигиенические требования к хранению, применению и транспортировке пестицидов и агрохимикатов применение пестицидов и агрохимикатов в сельскохозяйственном производстве проводится только после предварительного обследования сельскохозяйственных угодий (посевов, производственных помещений) и установления специалистами станций защиты растений или агрохимцентров целесообразности их применения.

Таким образом, в почвах сельских поселений и сельскохозяйственных угодий содержание потенциально опасных для человека химических и биологических веществ, биологических и микробиологических организмов в почвах на разной глубине, а также уровень радиационного фона не должны превышать предельно допустимые концентрации (уровни), установленные санитарными правилами и гигиеническими нормативами.

Слайды, презентации

Контрольные вопросы:

1 Виды антропогенного загрязнения почвы?

2 Патогенные микроорганизмы?

3 Биологическое загрязнение почвы?

Литература:

1. Под ред. Черникова В.А., Черекеса А.И. Агроэкология. М., 2000 г.