научная статья по теме ХРОМ И МЫШЬЯК В ЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОЧВАХ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ) Сельское и лесное хозяйство
Цена:
Авторы работы:
Научный журнал:
Год выхода:
Текст научной статьи на тему «ХРОМ И МЫШЬЯК В ЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОЧВАХ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)»
ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2009, № 5, с. 551-559
ХРОМ И МЫШЬЯК В ЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОЧВАХ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
© 2009 г. Ю. Н. Водяницкий
Почвенный институт им. В.В. Докучаева РАСХН, 119017, Москва, Пыжевский пер, 7
e-mail: yu.vodyan@mail.ru Поступила в редакцию 03.12. 2007 г.
Кларк хрома в почвах мира в последние десятилетия подвергается пересмотру в сторону его уменьшения; в настоящее время он составляет 70 мг/кг. ПДК валового хрома для почв России не принята; целесообразно использовать в России западно-европейские и североамериканские нормативы, приняв усредненное значение ПДК — 200 мг Cr/кг. Токсичность хрома зависит от его окислительного статуса. Редукция Cr(VI) до Cr(III) важна для уменьшения вредного влияния этого токсина. Химические редуктанты Cr(VI) разнообразны и включают сульфиды, растворенное органическое вещество, водное Fe(II) и минералы, обогащенные Fe(II), а также Fe(0).
Мощный источник техногенного мышьяка — As-содержащие отвалы руд. Отмечено сильное загрязнение среды природным As в ряде стран Азии. ПДК валового мышьяка в почвах России — 2 мг/кг; вероятно, она занижена, поскольку она ниже кларка As в почвах (5 мг/кг). Значения ОДК для As более правдоподобны. Токсичность мышьяка зависит от степени окисленности: As(III) в 2-3 раза токсичнее, чем As(V).
Объединение в одном обзоре хрома и мышьяка обусловлено их химическими свойствами. Оба элемента являются опасными токсикантами. В России мышьяк относят к первому классу опасности, а хром — ко второму [8]. Но есть данные, что даже при низкой концентрации Сг(У1) токсичен для растений, животных и человека [12, 14, 68]. При этом Сг и Ав чувствительны к изменениям в почве редокс условий: хром присутствует в степени окисления (VI) и (III), а мышьяк — (У) и (III). Оба элемента проявляют сродство к железу и рассматриваются как сидерофилы. Хотя у них имеется и различие: хром наиболее токсичен в высокой степени окисления (VI), тогда как мышьяк — в низкой степени окисления (III).
Загрязнению мышьяком и хромом посвящено огромное количество работ. Особенно возрос информационный поток за последние годы. Это требует своевременного обобщения полученной информации.
Цель работы — отразить успехи и проблемы в изучении Сг и Ав в почвах. Рассмотрим следующие вопросы: анализ источников загрязнения, проблема ПДК, превращение привнесенных Сг и Ав в почве, влияние их окислительного статуса на закрепление почвенными компонентами, особенно соединениями железа.
ХРОМ И ЕГО СОЕДИНЕНИЯ
Источники техногенного хрома в почвах. Хром широко используется в инду-
стрии благодаря высокой устойчивости к коррозии и твердости, в особенности в металлургической и химической промышленности. Ежегодно из недр извлекается в 35 раз больше Сг, чем его выносится с речным стоком [8]. Наиболее важным источником загрязнения почв является эксплуатация хромированных изделий, использование некоторых удобрений, выщелачивание из красок, из пропитанной хромом древесины, тонированной кожи, осадков сточных вод, промышленных отходов (в частности золы ТЭЦ) и при разложении бытового мусора [3, 64]. Широкое распространение хрома в окружающей среде серьезно влияет на здоровье человека и животных. В США хром занимает третье место среди пол-лютантов по распространенности в местах захоронения отходов и второе место после РЬ — среди неорганических поллютантов [37].
Кларк хрома в почвах мира по Виноградову составляет 200 мг/кг [7]. Позже, в 1966 г. Боуеном, кларк был снижен до 100 мг Сг/кг [19], а в 1989 г. -до 70 мг Сг/кг [20]. Некоторые региональные кларки сильно отличаются от общемирового (занижены), так кларк для почв США всего 40 мг/кг [7], а в почвах Дании среднее содержание Сг опускается до 12 мг/кг [3]. Это обстоятельство указывает на важность выявления местного фона для хрома.
При низком фоне попадание в почву хрома, выщелоченного из золы ТЭЦ (среднее содержание Сг 80 мг/кг) или из состава фосфогипса (среднее содержание Сг 69 мг/кг) [6], может ощутимо увеличить его концентрацию.
Высоким содержанием хрома отличаются осадки сточных вод некоторых городов. Так, в осадке сточных вод Петербурга и Новосибирска количество Сг достигает 2500-3000 мг/кг [2]. Утилизация этих осадков путем внесения в почву крайне нежелательна. В осадках очистных сооружений гальванических производств содержание хрома может достигать 150000 мг/кг [8]; это по сути хромовая руда.
Подробные исследования проводились на почвах в г. Пермь и его окрестностях. В реки, протекающие по городу, поступают сточные заводские воды, в результате чего аллювиальные почвы сильно загрязнены. Особенно сильно загрязнены воды рек Егошиха и Данилиха. Содержание хрома в аллювиальной почве в пойме р. Егошиха варьирует от 400 до 500 мг/кг, а в пойме р. Данилиха — от 600 до 1400 мг/кг. В почве в пойме более чистой реки Ива, содержание Сг составляет 200, а в пойме р. Мулянка — всего 50-70 мг/кг. Близкое содержание получено в дерново-подзолистых почвах в 30 км к северо-западу от р. Пермь, где содержание Сг варьирует от 50 до 100 мг/кг, составляя в среднем 80 мг/кг [5]. Очевидно, что гидрогенное загрязнение почв хромом очень локально, но при этом может достигать весьма высоких концентраций.
Проблема ПДК. Предельно допустимая концентрация содержания валового хрома в почвах в России не принята. Для подвижных форм Сг предельная концентрация составляет 6 мг/кг [1]. Несмотря на распространенность понятия «подвижные формы», особенно среди агрохимиков, следует помнить, что «. такое понятие как «подвижные формы» токсических веществ не имеют точного физического смысла» [9, с. 75].
Отсутствие ПДК для валового хрома в почвах сказывается негативно, так как не позволяет сравнить его опасность по сравнению с другими элементами, на которые имеются ПДК по валовому содержанию. В России в настоящее время работа над нормативами тяжелых металлов в почвах приостановилась.
Чтобы выйти из этого положения целесообразно обратиться к зарубежным нормативам по валовому хрому. В сводке Бутовского [3], приведены значения нормативов, эквивалентных российскому ПДК, ряда западно-европейских стран. Для почв Дании оно составляет 50, Швейцарии -75, Германии и Нидерландов — 100 мг/кг. В Польше ПДК для хрома принят 100 мг/кг [22]. В США предельная концентрация для хрома в почвах выше — 240 мг/кг [25]. Как видно, значения ПДК для хрома в этих странах сильно варьируют.
Чтобы выбрать приемлемое значение ПДК для почв России, которые весьма разнородны по фоновому содержания хрома, обратимся к дополнительному показателю — кларку Сг. Между ПДК
и кларком существует определенная зависимость: их отношение больше 1. Например, отношение российского ПДК : кларк имеет такие значения для некоторых элементов. Для никеля 85 : 40 = 2.1; для меди 55 : 20 = 2.7; для цинка 100 : 50 = 2.0; для свинца 30 : 10 = 3.0, то есть варьируют от 2 до 3. Как отмечалось, современный кларк хрома -70 мг/кг. Следовательно, значения ПДК Сг, принятые в Дании и Швейцарии (50 и 75 мг/кг), слишком низкие и не обладают необходимой для российских почв универсальностью. Объясняется это низким региональным кларком хрома в этих странах, например, в Дании он составляет всего 12 мг Сг/кг. Больше для российских условий подходит ПДК хрома, принятые в Германии, Нидерландах и Польше — 100 мг Сг/кг и США — 240 мг Сг/кг. Если принять для почв России промежуточное значение 200 мг Сг/кг, то отношение ПДК Сг : кларк Сг примет значение 200 : 70 = 2.9. Это отношение попадает в интервал, принятый для других тяжелых металлов (от 2 до 3).
Теперь можно определить превышение ПДК хрома (200 мг/кг) в изученных ранее почвах г. Пермь и окрестностей. В дерново-подзолистых почвах в 30 км от г. Пермь превышения ПДК нет, как нет его и в аллювиальной почве в пойме р. Мулянка. Но в аллювиальной почве поймы реки Ива содержание хрома достигает ПДК, а в аллювиальных почвах пойм очень грязных рек превышает ПДК: в пойме р. Егошиха 2.0-2.5 раза, а в пойме р. Данилиха — даже в 3-7 раз. Таким образом, предложенное значение ПДК валового хрома дает разумные величины для фоновых и загрязненных почв среднего Предуралья.
Адсорбция хромата почвенными компонентами. Эти исследования активно проводились в 70-80 годах XX в. [11, 74, 75]. Изучали сорбцию хромата почвенными коллоидами, включая (гидр)оксиды железа и алюминия, каолинит, монтмориллонит. Адсорбция хромата возрастает с уменьшением рН вследствие протониза-ции поверхностных гидроксильных групп и самого хромата СгО 0^. Почвенные коллоиды закрепляют хромат за счет внешнесферной координации на поверхности частиц.
Одновременно установлено, что коллоиды, связывающие Сг 0^, не специфичны к хромату и присутствие других анионов (например, сульфата или растворенного органического вещества) приводит к уменьшению адсорбции хромата [74, 75].
Адсорбция хромата почвами в отличие от моделей в виде глинистых минералов и оксидов изучена хуже. В гумусовых горизонтах почв адсорбции хромата, предшествует их редукция. В минеральных горизонтах, обогащенных редуктантами, процесс также начинается с редукции хромата [28]. В отсутствие редуктантов сорбция хромата почва-
ми определяется исключительно влиянием рН, (гидр)оксидов железа и алюминия, а также конкурирующих макроионов [40].
В одной из работ [74] исследовали почвы из четырех штатов США, отобранных из гор. В и С, с низким содержанием органического углерода: 0.07-0.32%. Почвы резко различны по значениям рН водной вытяжки: от 4.3 до 10.7. Максимальная адсорбция хромата отмечена в самой кислой почве, обогащенной каолинитом и окристаллизован-ными (гидр)оксидами железа: гематитом, гети-том и лепидокрокитом. В широком интервале рН адсорбция хромата почвами отвечала адсорбции, полученной на модельных фазах оксидов. Закрепление хромата было непрочным, и хромат возвращался в раствор при подщелачивании. Адсорбция хромата подавлялась при добавлении сульфата и растворенного органического вещества, которые конкурировали за адсорбционные места минералов. При этом рассчитанная плотность сорбционных мест на поверхности почвенных оксидов железа была меньше, чем у э
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.
Источник
ГН 2.1.7.2041-06 Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве
Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека
2.1.7. ПОЧВА, ОЧИСТКА НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ, ОТХОДЫ ПРОИЗВОДСТВА И ПОТРЕБЛЕНИЯ САНИТАРНАЯ ОХРАНА ПОЧВЫ
Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве
Гигиенические нормативы
ГН 2.1.7.2041-06
1. Подготовлены коллективом авторов в составе: Н.В. Русаков, И.А. Крятов, Н.И. Тонкопий, Ж.Ж. Гумарова, Н.В. Пиртахия (ГУ НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина РАМН); А.П. Веселое (Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека).
2. Рекомендованы к утверждению Бюро Комиссии по государственному санитарно-эпидемиологическому нормированию при Федеральной службе по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (протокол № 2 от 16 июня 2005 г.).
3. Утверждены Руководителем Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации Г.Г. Онишенко 19 января 2006 г.
4. Введены в действие постановлением Главного государственного санитарного врача Российской Федерации от 23 января 2006 г. № 1 с 1 апреля 2006 г.
5. Введены взамен гигиенических нормативов «Перечень предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно-допустимых количеств (ОДК) химических веществ в почве» № 6229-91 и ГН 2.1.7.020-94 (дополнение 1 к № 6229-91).
6. Зарегистрированы в Министерстве юстиции Российской Федерации (регистрационный номер 7470 от 7 февраля 2006 г.).
Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве
I. Общие положения и область применения
II. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве
Примечания к разделу II
III. Список источников литературы по методам определения химических веществ в почве
Приложение 1 (справочное) Указатель основных синонимов и их порядковые номера в таблице
Приложение 2 (справочное) Указатель формул веществ и их порядковые номера в таблице
Приложение 3 (справочное) Указатель номеров CAS веществ и их порядковые номера в таблице
Федеральный закон Российской Федерации
«О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения»
№ 52-ФЗ от 30 марта 1999 г.
«Государственные санитарно-эпидемиологические правила и нормативы (далее — санитарные правила) — нормативные правовые акты, устанавливающие санитарно-эпидемиологические требования (в том числе критерии безопасности и (или) безвредности факторов среды обитания для человека, гигиенические и иные нормативы), несоблюдение которых создает угрозу жизни или здоровью человека, а также угрозу возникновения и распространения заболеваний» (статья 1).
«Соблюдение санитарных правил является обязательным для граждан, индивидуальных предпринимателей и юридических лиц» (статья 39, п. 3).
ГЛАВНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ САНИТАРНЫЙ ВРАЧ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
23.01.06 Москва №1
О введении в действие
гигиенических нормативов
ГН 2.1.7.2041-06
На основании Федерального закона от 30.03.1999 № 52-ФЗ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» (Собрание законодательства Российской Федерации, 1999, № 14, ст. 1650; 2003, № 2, ст. 167; № 27, ст. 2700; 2004, № 35, ст. 3607) и Положения о государственном санитарно-эпидемиологическом нормировании, утвержденного постановлением Правительства Российской Федерации от 24.07.2000 № 554 (Собрание законодательства Российской Федерации, 2000, № 31, ст. 3295) с изменениями, которые внесены постановлением Правительства Российской Федерации от 15.09.2005 № 569 (Собрание законодательства Российской Федерации, 2005, № 39, ст. 3953)
1. Ввести в действие с 1 апреля 2006 года гигиенические нормативы ГН 2.1.7.2041-06 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве», утвержденные Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации 19 января 2006 года.
Руководитель Федеральной службы
по надзору в сфере защиты прав
потребителей и благополучия человека,
Главный государственный санитарный
врач Российской Федерации
19 января 2006 г.
Дата введения: 1 апреля 2006 г.
2.1.7. ПОЧВА, ОЧИСТКА НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ, ОТХОДЫ ПРОИЗВОДСТВА И ПОТРЕБЛЕНИЯ, САНИТАРНАЯ ОХРАНА ПОЧВЫ
Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве
Гигиенические нормативы
ГН 2.1.7.2041-06
I. Общие положения и область применения
1.1. Гигиенические нормативы «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве» (далее — нормативы) разработаны в соответствии с Федеральным законом от 30.03.1999 N 52-ФЗ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» (Собрание законодательства Российской Федерации, 1999, N 14, ст. 1650; 2003, N 2, ст. 167; N 27, ст. 2700; 2004, N 35) и Положением о государственном санитарно-эпидемиологическом нормировании, утвержденным постановлением Правительства Российской Федерации от 24.07.2000 N 554 (Собрание законодательства Российской Федерации, 2000, N 31, ст. 3295) с изменениями, которые внесены постановлением Правительства Российской Федерации от 15.09.2005 N 569 (Собрание законодательства Российской Федерации, 2005, N 39, ст. 3953)
1.2. Настоящие нормативы действуют на всей территории Российской Федерации и устанавливают предельные допустимые концентрации химических веществ в почве разного характера землепользования.
1.3. Нормативы распространяются на почвы населенных пунктов, сельскохозяйственных угодий, зон санитарной охраны источников водоснабжения, территории курортных зон и отдельных учреждений.
1.4. Настоящие нормативы разработаны на основе комплексных экспериментальных исследований опасности опосредованного воздействия вещества — загрязнителя почвы на здоровье человека, а также с учетом его токсичности, эпидемиологических исследований и международного опыта нормирования.
1.5. Соблюдение гигиенических нормативов является обязательным для граждан, индивидуальных предпринимателей и юридических лиц.
II. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве
Источник