Оценка химического загрязнения почв и грунтов
При оценке экологического состояния почв/грунтов очень важным представ¬ляется оценка содержания как естественных элементов и соединений, так и соединений-ксенобиотиков. Оценка загрязненности почв и грунтов проводится путем сравнения (сопоставления) содержания загрязняющих элементов и веществ в изучаемых почвах, с их фоновым содержанием с одной стороны, и с другой — с их предельно-допустимым содержанием (ПДК).
ПДК какого-либо вещества в почве — это концентрация, не вызывающая при длительном воздействии на почву и растения патологических изменений (аномалий) в ходе биологических процессов, не приводящая к накоплению токсических элементов в растениях и не представляющая опасность для здоровья и жизни человека. Значения ПДК определяют экспериментально, как правило, на песчаных почвах, по нескольким показателям вредности, в основном для валовых форм, что не позволяет сделать вывод о мощности потока и доступности загрязняющих веществ растениям. Это делает применение таких стандартов спорным как с экологической, так и экономической точки зрения. Более того, в настоящее время практически везде признается, что покомпонентная оценка экосистем не дает удовлетворительных результатов. Необходимы комплексные экосистемные нормативы, которые могли бы охарактеризовать состояние рассматриваемой экосистемы в целом.
Поскольку гигиеническая опасность той или иной концентрации загрязняющих веществ зависит от почвенных условий, создание унифицированных норм ПДК встречает значительные трудности. Не случайно, в настоящее время установлены ПДК всего лишь немногим более сотни веществ, по которым контролируется качество почв.
Принципы нормирования химических веществ в почвах тоже отличаются от таковых для водоемов, атмосферного воздуха, пищевых продуктов. Это связано, главным образом, с тем, что в основе норматива ПДК для почвы положено опосредованное ее воздействие на организм человека через продукты питания.
Прямое поступление вредных веществ из почвы в организм человека ограничено и чаще всего происходит через другие среды, сопредельные с почвой. Так, поступление загрязняющих веществ в организм человека про¬исходит по путям: почва-растение-человек, почва-растение-животное-человек, почва-вода-человек, почва-атмосферный воздух-человек.
Поэтому вопрос оценки загрязненности почв на основе ПДК весьма непрост. В настоящее время во многих урбанизированных регионах России, и особенно в Москве, состояние почв и грунтов, оцененное по принятым санитарно-гигиеническим методам (ПДК), близко к критическому, когда содержания многих загрязняющих веществ превышают эти ПДК от нескольких до десятков раз. Кроме того, эта ситуация осложняется пространственной неоднородностью содержания загрязняющих веществ и дискретностью источников загрязнения.
Перечень показателей химического загрязнения почв и грунтов определяется исходя из приоритетности компонентов химического загрязнения в соответствии с требованиями ГОСТ 17.4.2.01-81 «Охрана природы. Почвы. Номенклатура показателей санитарного состояния», СанПиН № 2.1.7.1287-03 «Санитарно-Эпидемиологические требования к качеству почвы», ГОСТ 17.4.1.02-83 «Охрана природы. Почвы. Классификация химических веществ для контроля загрязнения».
Классы опасности химических элементов и веществ в почвах и грунтах
| Классы опасности | Химический элемент, загрязняющее вещество |
| 1 | мышьяк, кадмий, ртуть, свинец, цинк, фтор, селен, 3,4-бенз(а)пирен |
| 2 | бор, кобальт, никель, молибден, медь, сурьма, хром |
| 3 | барий, ванадий, вольфрам, марганец, стронций, ацетофенон |
В настоящее время в соответствии с СанПиН 2.1.7.1287-03 «Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы» химическое исследование почв и грунтов при проведении инженерно-экологических изысканий включает в себя стандартный и расширенный перечень показателей.
Стандартный перечень химических исследований почв и грунтов включает в себя определение:
- содержания тяжелых металлов 1 и 2 класса опасности: свинца (Pb), кадмия (Cd), цинка (Zn), ртути (Hg), меди (Cu), никеля (Ni) и мышьяка (As);
- содержания 3,4-бенз(а)пирена и нефтепродуктов.
Расширенный перечень исследований проводится при наличии определенных специфических источников загрязнения почв и грунтов путем определения более полной номенклатуры загрязняющих химических веществ. Выбор показателей химического загрязнения зависит от предполагаемого состава загрязняющих веществ с учетом характера источника загрязнения почв и грунтов.
Основным критерием оценки уровня загрязнения почв и грунтов химическими веществами является предельно допустимая концентрация (ПДК) или ориентировочно допустимая концентрация (ОДК) химических элементов (веществ) в почвах и грунтах (ГН 2.17.2041-06 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве» и ГН 2.1.7.2511-09 «Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) химических веществ в почве»).
Для эколого-геохимической оценки состояния почв и грунтов используются следующие показатели:
- коэффициент концентрации относительно ОДК (ПДК), характеризующий превышение содержания элемента в почвах и грунтах над его ОДК (ПДК). Коэффициент концентрации относительно ОДК(ПДК) равен отношению содержания элемента в исследуемом объекте к его ОДК(ПДК):
КОДК(ПДК) =Сi /ОДК(ПДК), - коэффициент концентрации (Ксi) относительно фона, характеризующий интенсивность техногенной аномалии. Коэффициент концентрации равен отношению содержания элемента в исследуемом объекте к его фоновому содержанию
Ксi = Сi / Сф, где
Сi — фактическое содержание i-го химического элемента в почвах и грунтах, мг/кг;
Сфi — фоновое содержание i-го химического элемента в почвах и грунтах, мг/кг.
Фоновые содержания валовых форм тяжелых металлов и мышьяка в почвах (мг/кг)
| Почвы | Zn | Cd | Pb | Hg | Cu | Со | Ni | As |
| Дерново-подзолистые песчаные и супесчаные | 28 | 0,05 | 6 | 0,05 | 8 | 3 | 6 | 1,5 |
| Дерново-подзолистые суглинистые и глинистые | 45 | 0,12 | 15 | 0,10 | 15 | 10 | 20 | 2,2 |
| Серые лесные | 60 | 0,20 | 16 | 0,15 | 18 | 12 | 35 | 2,6 |
| Черноземы | 68 | 0,24 | 20 | 0,20 | 25 | 25 | 45 | 5,6 |
| Каштановые | 54 | 0,16 | 16 | 0,15 | 20 | 12 | 35 | 5,2 |
| Сероземы | 58 | 0,25 | 18 | 0,12 | 18 | 12 | 40 | 4,5 |
- суммарный показатель загрязнения (Zc), характеризующий эффект воздействия группы элементов. Суммарный показатель загрязнения равен сумме коэффициентов концентрации химических элементов
Zс = Кci + … + Кcn — (n — 1), где
n — количество учитываемых химических элементов;
Кci — коэффициент концентрации i-го компонента загрязнения, превышающий единицу.
Оценка опасности химического загрязнения почв и грунтов тяжелыми металлами и мышьяком проводится по суммарному показателю загрязнения (Zc) (таблица 4.10). Для расчета Zc следует использовать не менее семи химических элементов — Pb, As, Cd, Zn, Hg, Cu, Ni.
Оценочная шкала уровней химического загрязнения почв и грунтов тяжелыми металлами и мышьяком по суммарному показателю загрязнения (Zс)
| Категория загрязнения почв | Величина Zс |
| Допустимая | Менее 16 |
| Умеренно опасная | 16-32 |
| Опасная | 32-128 |
| Чрезвычайно опасная | более 128 |
Оценка опасности химического загрязнения почв и грунтов веществами органического происхождения проводится исходя из его ПДК (или допустимого уровня) и класса опасности. Для органических соединений их фоновое содержание в почвах и грунтах приравнивается к 0,1ПДК
Оценочная шкала уровней химического загрязнения почв и грунтов веществами органического происхождения
| Содержание | Категория загрязнения почв и грунтов | ||
| Класс опасности вещества | 1 класс | 2 класс | 3 класс |
| > 5 ПДК | Чрезвычайно опасная | Чрезвычайно опасная | Опасная |
| От 2 до 5 ПДК | Опасная | Опасная | Умеренно опасная |
| От 1 до 2 ПДК | Допустимая | Допустимая | Допустимая |
При многокомпонентном загрязнении оценка уровня химического загрязнения почв и грунтов допускается по наиболее токсичному веществу с максимальным содержанием в почвах и грунтах. В таблице приведен пример установления категории загрязнения с учетом всех показателей загрязнения.
| Номер участка и глубина отбора проб, м | Категория химического загрязнения неорганическими токсикантами | Категория химического загрязнения органическими токсикантами | Категория биологического загрязнения | Комплексная оценка категории загрязнения |
| 1 (0-0,2) | Допустимая | Опасная | Умеренно опасная | Опасная |
| 2 (0-0,2) | Умеренно опасная | Допустимая | Умеренно опасная | Умеренно опасная |
Почвы и грунты, характеризующиеся чрезвычайно опасной категорией загрязнения, в соответствии с требованиями СанПиН 2.1.7.1287-03, подлежат вывозу и утилизации на специализированных полигонах.
Отнесение отходов к классу опасности для окружающей природной среды осуществляется на основании показателя К, который характеризует степень опасности отходов при его воздействии на окружающую природную среду и определяется расчетным путем, в соответствии с Критериями отнесения опасных отходов к классу опасности для окружающей природной среды, утвержденными приказом МПР России от 15.06.2001 № 511, по следующей формуле:
где: К – показатель степени опасности отходов для окружающей природной среды;
К1, К2, Кn – показатели степени опасности отдельных компонентов отходов, рассчитанные по уравнению: Кi = Сi / Wi
Сi — фактическое содержание загрязняющего химического компонента в почве (грунте), мг/кг;
Wi – коэффициент степени опасности i-го компонента опасных отходов, мг/кг;
n — число определяемых загрязняющих химических компонентов.
Решение об отнесении почв/грунтов к классу опасности отходов определяется по величине индекса опасности по таблице 4.12.
| Класс опасности отхода | Показатель степени опасности отхода | ||||||||||||||
| I | 1000000 >К > 10000 | ||||||||||||||
| II | 10000 > К > 1000 | ||||||||||||||
| III | 1000 > К > 100 | ||||||||||||||
| IY | 100 > К > 10 | ||||||||||||||
| Y | К  Вытяжные шкафы  Подготовка проб почвы  Проведение экстракции проб Полезные статьи
Как определить жесткость воды
Стафилококки в воде
Бактериологическое исследование и анализ почвы Источник Интегральная оценка загрязнения почвыСтепень загрязнения почвы химическими веществами оценивается как во времени (по среднемесячным, среднегодовым) за 3-5 лет, так и в пространстве (на различном удалении от источников загрязнения). В начале рассчитывается средняя кратность превышения ПДК загрязняющих веществ (Зв) в почве (К почвы) по каждому классу опасности путем деления фактических концентраций на ПДК и на количество проб (п) по формуле: К почвы = С (ПДК) п 1 класс опасности (ртуть) – 1,7 ПДК 2 класс опасности (свинец, кадмий) – 6,0 ПДК + 3,3 ПДК 3 класс (никель, хром, цинк, медь) – 1,3 + 4,7 + 3,8 + 6,8 2) Среднюю кратность превышения ПДК умножают на коэффициенты аддитивности для 4-х классов опасности (1,0; 0,5; 0,3; 0,25). Например, 1 класс – 1,7 х 1,0 = 1,7 2 класс – 4,6 х 0,5 = 2,3 3 класс – 4,1 х 0,3 = 1,23 3) Определяют суммарный уровень загрязнения почвы (К сум.почвы) суммируя выше значения по классам опасности: К сум. Почвы = 1,7 + 2,3 + 1,23 = 5,23 4) Степень загрязнения почвы оценивается по следующим критериям:
5) Степень загрязнения почвы по суммарному показателю (К сум. Почвы = 5,23) будет умеренная. Химические факторы природного и антропогенного происхождения. Источники загрязнения. Классы опасности веществ. Химические опасные факторы среды могут быть природного и антропогенного происхождения. Значительную роль в химическом загрязнении среды играет транспорт: сухопутный, водный, воздушный, использующий в качестве источника энергии нефтепродукты. Количество химических веществ очень велико. Так, уже сегодня в банке данных ChemicalAbstractServices (США) имеются сведения о почти 8 млн различных химических соединений, причем несколько десятков тысяч из этого количества находят широкое применение в многообразных сферах жизни и постоянно используются людьми. К наиболее опасным химическим загрязнителям относят тяжелые металлы, пестициды, канцерогенные и радиоактивные вещества, оксид углерода II, оксид углерода IV, оксид серы IV, оксиды азота, фураны и др. В зависимости от степени токсического воздействия, химические вещества подразделяют на три класса опасности: 1. Мышьяк, ртуть, кадмий, селен, свинец, цинк, фтор, бензапирен. 2. Бор, кобальт, никель, медь, сурьма, хром. 3. Вольфрам, марганец, стронций, ванадий. Промышленные предприятия загрязняют воздух оксидами серы, азота, взвешен ными пылевыми частицами, многими органическими соединениями, асбестом, солями тяжелых металлов, включая свинец, кадмий, ртуть, бериллий, и другими веществами, представляющими собой исходное сырье, промежуточные или ко нечные продукты производства, промышленные отходы. Основными причинами загрязнения водоемов химическими веществами является сброс в них неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод, содержа щих множество разнообразных химических соединений; значительное количество удобрений и пестицидов может поступать в источники воды с поверхностным сто ком с сельскохозяйственных полей; ливневые воды с городских территорий содер жат большое количество взвешенных веществ, нефтепродукты и другие загрязните ли. Загрязнение почвы может происходить в результате внесения в нее удобрений, пестицидов, орошения полей сточными водами, содержащими различные химические соединения, устройства свалок промышленных и бытовых отходов. В продукты питания химические вещества могут попадать в результате обработки полей минеральными удобрениями, пестицидами, при транспортировке, ис пользовании химических добавок с целью улучшения внешнего вида, товарных и других свойств продуктов. Известны случаи загрязнения продуктов питания соединениями металлов и других элементов — свинца, мышьяка, ртути, кадмия, олова, марганца, а также нефтепродуктами, пестицидами, нитросоединениями. Однако условия для образования наиболее высоких концентраций химических веществ чаще всего создаются в производственной среде, где эти вещества непосредственно применяются или получаются в процессе производства. По характеру токсического действия химические соединения делят на вещества с преимущест венным общетоксическим действием и на вещества, обладающие способностью к специфическим эффектам — канцерогенному, мутагенному, аллергенному, тератогенному, эмбриотоксическому и др. Вещества второй группы являются более опасными, чем вещества только общетоксического действия, в силу того, что они способны вызывать более тяжелые поражения организма или воздействовать на потомство.Химические мутагены — самая многочисленная группа. К нимотносятся: • сильные окислители или восстановители (например, нитраты. нитриты, активные формы кислорода): • пестициды (например, гербициды, фунгициды); • некоторые пищевые добавки (например, ароматические углеводороды); • продукты переработки нефти: • лекарственные препараты (например, цитостатики, ртутьсодержащие средства, иммунодепрессанты) и другие химические соединения. Источник ➤ Adblockdetector |
