Максимальная массовая доля загрязняющего почву вещества не вызывающая прямого

Вопрос 8. Нормирование качества почвы

В СССР был установлен лишь один норматив, определяющий допустимый уровень загрязнения почвы вредными химическими веществами — ПДК для пахотного слоя почвы. Принцип нормирования содержания химических соединений в почве основан на том, что поступление их в организм происходит преимущественно через контактирующие с почвой среды. Основные понятия, касающиеся химического загрязнения почв, определены ГОСТом 17.4.1.03-84. Охрана природы. Почвы. Термины и определения химического загрязнения.

Принцип контроля загрязненности почв — проверка соответствия концентраций загрязняющих веществ установленным нормам и требованиям в виде ПДК и ОДК (ориентировочно допустимого количества).

Понятие ПДК для почвы несколько отличается от такового для дру­гих сред. ПДК загрязняющих веществ в почве — максимальная массовая доля загрязняющего почву вещества, не вызывающая прямого или кос­венного влияния, включая отдельные последствия на окружающую среду и, здоровье человека. Например, ПДК пестицидов в почве представляет собой максимальное содержание остатков пестицидов, при котором они мигрируют в сопредельные среды в количествах, не превышающих ги­гиенические нормативы, а также не влияют отрицательно на биологиче­скую активность самой почвы.

Помимо ПДК, в нормировании воздействий используют временный норматив — ОДК — предельное ориентировочно допустимое количество, которое получают расчетным путем. ОДК пересматривают каждые три года или заменяют на ПДК.

ПДК и ОДК химических веществ для почвы разработаны и утверждены в РФ примерно для 200 веществ. Они служат критерием для классификации почв по влиянию на них химических загрязняющих веществ, а также для ранжирования загрязняющих веществ на классы опасности для почв.

Загрязнение почв, как и других природных сред, является комбиниро­ванным (множественным), в связи с чем при химическом контроле за­грязнения возникает необходимость выделить приоритетные загрязняющие вещества, подлежащие контролю в первую очередь. При определении при­оритетных загрязняющих веществ учитывают классы их опасности.

ПДК разрабатывают главным образом на основе принципов, приемов и методов токсикомстрии: устанавливают такие концентрации в контак­тирующих с почвой средах (растениях, воде, воздухе), которые не пред­ставляют опасности для здоровья людей и не влияют отрицательно на общесанитарные показатели почвы. При этом используют следующие показатели вредности.

Общесанитароый показатель вредности для почв .характеризует влияние вещества на самоочищающуюся способность почвы и почвенный мик­робиоценоз в количествах, не изменяющих указанные процессы.

Транслокационный показатель вредности. Характеризует способность, вещества переходить из пахотного слоя почвы через корневую систему растений и накапливаться в его зеленой массе и плодах в количестве, не превышающем ПДК для данного вещества в пищевых продуктах.

Миграционный воздушный показатель вредности. Характеризует способ­ность вещества переходить из пахотного слоя почвы в атмосферный воздух и поверхностные водоисточники в количестве, при миграции которого не происходит превышения величины ПДК для атмосферного воздуха.

Система нормирования загрязненности почв, по сравнению с другими системами, не считается достаточно успешной. Для многих химических веществ ПДК не разработаны в связи с тем, что судьба их весьма сложна. В основном оценку делают путем сравнения с фоновыми концентрациями.

Следует отметить, что нормативы ПДК для пестицидов в РФ (и в быв­шем СССР) в большинстве случаев более жесткие, чем в других странах.

Мониторинг и контроль загрязнения пота осуществляют в РФ ГСН Росгидромета и другие ведомства. Виды наблюдений устанавливаются с учетом характера загрязнения в регионе и приоритетности загрязняющих веществ.

Санитарные показатели. Для всех видов земель единого государственно­го земельного фонда проводится контроль санитарного состояния почв. Под санитарным состоянием понимают совокупность физико-химических и биологических свойств почвы, определяющих ее безопасность в эпиде­миологическом и гигиеническом отношениях.

Цель контроля — предупреждение загрязнения почв бытовыми и про­мышленными выбросами и отходами, а также веществами, целенаправ­ленно применяемыми в сельском и лесном хозяйствах.

В перечень контролируемых показателей входят санитарно-бактериологические, санитарно-гельминтологические и санитарно-энтомологические по­казатели. Это — санитарное число (отношение азота белкового к общему орга­ническому азоту), показатели концентраций аммонийного и нитратного азота, хлоридов, остаточных количеств пестицидов и других загрязняю­щих веществ (тяжелых металлов, нефти и нефтепродуктов, фенолов, сер­нистых соединений), канцерогенов, радиоактивных веществ, макро- и мик­роудобрений, термофильных бактерий, бактерий группы кишечной палочки, патогенных микроорганизмов, яйца и личинки гельминтов и мух. 2 Присут­ствие организмов, характеризующих санитарно-бактериологическйе по­казатели, указывает на специфическое органическое, фекальное и другие виды загрязнения.

Перечень показателей для разных видов землепользования: населенных пунктов, курортов и зон отдыха, зон источников водоснабжения, территорий предприятий, сельхозугодий и лесов – различен.

Показатели санитарного состояния почв используются не только по прямому назначению, но и для оценки пригодности нарушенного плодо­родного слоя почв для землевания.

Биологические показатели. Степень загрязненности почв зависит как от антропогенной нагрузки, так и от других факторов: способности почв к самоочищению, разложению и трансформации загрязняющих веществ в ходе минерализации и гумификации.

В разрушении химических веществ в почве участвуют различные группы организмов, в том числе бактерии, грибы, актиномицеты, растения. Последние поглощают и перерабатывают ЗВ в ходе своего метаболизма. Способность к самоочищению определяется прежде всего активностью почвенной микрофлоры и других почвенных организмов, физико-химических условий и свойств почвы.

Антропогенные воздействия: внесение удобрений, обработка пестицидами, режим мелиорации и иссушение, а также факторы окружающей среды (темпера­тура, осадки, топография территории) влияют на активность почвенной, микрофлоры и фауны.

В экологических исследованиях почв используют различные биологические показатели:

«дыхание», показатели целлюлозоразлагающсй актив­ности, активность ферментов (уреазы, дегидрогеназы, фосфатазы), численность грибов, дрожжей и др. Обычно используют несколько показателей, так как их «чувствительность» к различным загрязняющим вещест­вам существенно отличается.

В оценке экологического состояния почв в работах по выявлению зон экологического неблагополучия основными показателями являются Критерии физической деградации, химической и биологической загрязненности., Признаком биологической деградации (в результате токсического воздействия) является снижение уровня активной микробной массы; менее точным является показатель дыхания почвы.

В качестве комплексного показателя токсического загрязнения почвы рекомендуют использовать показатель фитотоксичности.Фитотоксичностъ — биотестовый интегральный показатель, который понимают как свойство загрязненной ранее (например, гербицидами) почвы подавлять прорастание семян, рост и развитие высших растений. Показатель фито­токсичности начали применять наряду с традиционными показателями при разработке ПДК гербицидов (группы пестицидов, которые исполь­зуют в сельском хозяйстве для борьбы с сорняками) с 1982 года. При биотестировании снижение числа проростков семян по сравнению с кон­тролем считают показателем наличия фитотоксичности почвы.

Предельно допустимая концентрация в пахотном слое почвы (ПДК_п) — это концентрация вредного вещества в верхнем, пахотном слое почвы, которая не должна оказывать прямого или косвенного отрицательного влияния на соприкасающиеся с почвой среды и на здоровье человека, а также на самоочищающую способность почвы.

Нормативы ПДК_п разработаны для веществ, которые могут мигрировать в атмосферный воздух или грунтовые воды, снижать урожайность или ухудшать качество сельскохозяйственной продукции.

В настоящее время в Институте экологии человека проводятся исследования, направленные на обоснование индивидуальных нормативов ПДК_п для различных типов почв. Таким образом, в ближайшее время следует ожидать того, что особенности миграции и трансформации вредных веществ в почвах будут отражены в системе нормирования.

Оценка уровня химического загрязнения почв населенных пунктов проводится по показателям, разработанным при сопряженных геохимических и гигиенических исследованиях окружающей среды городов. Такими показателями являются коэффициент концентрации химического элемента К_с и суммарный показатель загрязнения Z_c.

Коэффициент концентрации определяется как отношение реального содержания элемента в почве С к фоновому С_ф: К_с=С/С_ф.

Поскольку часто почвы загрязнены сразу несколькими элементами, то для них рассчитывают суммарный показатель загрязнения, отражающий эффект воздействия группы элементов:

где К_сi — коэффициент концентрации i-ого элемента в пробе; n — число учитываемых элементов.

Суммарный показатель загрязнения может быть определен как для всех элементов в одной пробе, так и для участка территории по геохимической выборке.

Оценка опасности загрязнения почв комплексом элементов по показателю Z_c проводится по оценочной шкале, градации которой разработаны на основе изучения состояния здоровья населения, проживающего на территориях с различным уровнем загрязнения почв.

Таблица. Ориентировочная оценочная шкала опасности загрязнения почв

по суммарному показателю

Предельно допустимые концентрации некоторых химических веществ в почве

Источник

НОРМИРОВАНИЕ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В

ПОЧВЕ

Ключевым вопросом нормирования антропогенной нагрузки на почву является оценка их загрязненности. По величине зон и уровню загрязнения выделяют фоновое, локальное, региональное и глобальное загрязнение почвы. Фоновым считается такое содержание загрязняющих веществ в почве, которое отвечает или является близким к природному химическому составу почвы. Локальным считается загрязнение почвы вблизи одного или совокупности нескольких источников загрязнения. Региональным является такое загрязнение, которое возникает вследствие переноса загрязняющих веществ на расстояние не более 40км от техногенных и не более 10км от сельскохозяйственных источников загрязнения. Глобальным называется такое загрязнение, которое возникает вследствие дальнего переноса загрязняющих веществ на расстояние свыше 1000км от каких-либо источников загрязнения.

Нормирование загрязняющих веществ в почве имеет три направления: во-первых, нормирование содержания ядохимикатов в пахотном (корнеобитаемом) слое почвы сельскохозяйственных угодий; во-вторых, нормирование накопления токсичных веществ на территории предприятия; в третьих, – нормирование загрязненности почвы в жилых районах, преимущественно в местах временного хранения бытовых отходов.

В пахотном слое почвы вредные вещества нормируются по двум показателям: предельно допустимым (ПДК_п) и временно допустимыми концентрациями (ВДК_п). Для установления ПДК_п используют данные о фоновых концентрациях исследуемых веществ, их физико-химических свойствах, параметрах стойкости, токсичности. При этом экспериментально устанавливают:

– допустимую концентрацию вещества в почве, при которой его содержание в пищевых и кормовых растениях не превысит некоторых допустимых остаточных количеств (ДОК), иначе называемых ПДК в продуктах питания (ПДК_пр);

– допустимую (для летучих веществ) концентрацию, при которой поступление вещества в воздух не превысит установленных ПДК для атмосферного воздуха (ПДК_а.в.);

– допустимую концентрацию, при которой поступление вещества в грунтовые воды не превысит ПДК для водных объектов;

– допустимую концентрацию, не влияющую на микроорганизм и процессы самоочищения почвы.

Наиболее жесткие из ряда названных показателей принимаются в качестве ПДК_п, причем сравнение идет по одноименным показателям вредности, т.е. по сходному действию разных веществ.

Таким путем нормируется содержание в почве пестицидов (веществ, применяемых для уничтожения вредителей, возбудителей болезней, сорняков) и ряда химических элементов – преимущественно тяжелых металлов, галогенов (например, хлора), а также микроэлементов. Причем содержание примесей нормируется в зависимости от вида пищевых продуктов, выращиваемых на данной почве или в данном хозяйстве (мясных, молочных, рыбных, растительных).

По степени загрязненности почвы подразделяются на сильно загрязненные, средне загрязненные и слабо загрязненные. В сильно загрязненных почвах содержание загрязнителей в несколько раз превышает ПДК. Такие почвы характеризуются низкой биологической продуктивностью и существенными изменениями их физико-химических, химических и биологических характеристик. При выращивании сельскохозяйственной продукции на таких почвах в растениях наблюдается превышение нормы токсичных веществ. Для средне загрязненных почв характерно незначительное превышение ПДК загрязняющих веществ, которое не приводит к заметному изменению их свойств. В слабо загрязненных почвах содержание вредных веществ не превышает ПДК, но превышает фоновую концентрацию.

Для оценки степени загрязнения почвы используют следующие характеристики:

1. Коэффициент концентрации загрязнения почвы

К_с= или К_с= (6.1)

где С – общее содержание загрязняющего вещества, мг/кг;

С_ф – среднее фоновое содержание загрязняющего вещества, мг/кг;

С_пдк–предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества, мг/кг.

2. Интегральный показатель поэлементного загрязнения почвы

(6.2)

где С_j – cумма контрольных загрязняющих веществ;

С_фj – сумма фонового содержания загрязняющих веществ.

3. Коэффициент обратной реакции почв на динамику загрязнения

(6.3)

где А, А_ф – параметры, которые контролируются в загрязненной и фоновой пробах.

Принципы нормирования ПДК вредных веществ в почве значительно отличаются от принципов, положенных в основу нормирования их для водоемов, атмосферного воздуха и пищевых продуктов. Разница обусловлена тем, что прямое поступление вредных веществ через почву в организм человека невелико и ограничено случаями прямого контакта с ней (ручная обработка земли, почвенная пыль, игра детей в песочницах и т.п.). Химические вещества, попавшие в почву, могут поступать в организм человека главным образом через контактирующие с почвой среды: воду, воздух и растения; по биологическим цепям: почва – растение – человек; почва – растение – животное – человек и т.д. Поэтому при нормировании химических веществ в почве учитывается не только та опасность, которую представляет почва при непосредственном контакте с ней, но главным образом последствия загрязнения контактирующих с почвой сред. При этом имеются в виду такие факторы, как тип почвы, механический состав, морфология, микробиоценоз, рН, температура, влажность и т.п. Обоснована также необходимость нормирования таких стабильных химических веществ, как соли тяжелых металлов (свинец, ртуть, кадмий, мышьяк) и микроэлементов (цинк, молибден, медь, бор, ванадий), применяемых как микроудобрения в сельском хозяйстве.

Загрязнение почв, как и других природных сред, является комбинированным (множественным), поэтому при химическом контроле загрязнения возникает необходимость выделить приоритетные загрязняющие вещества, подлежащие контролю в первую очередь. При определении приоритетных загрязняющих веществ учитывают классы их опасности.

ПДК разрабатывают главным образом на основе принципов гигиенического нормирования химических веществ. Для почвы эти принципы заключаются в установлении таких концентраций в контактирующих с почвой средах (растениях, воде, воздухе), которые не представляют опасности для здоровья людей и не влияют отрицательно на общесанитарные показатели почвы. При этом используют следующие показатели.

1. Общесанитарный показатель вредности. Для почвы характеризуетвлияние вещества на самоочищающую способность почвы и почвенный микробиоценоз в количествах, не изменяющих указанные процессы.

2. Транслокационный показатель вредности. Характеризует способность вещества переходит из пахотного слоя почвы через корневую систему растений и накапливаться в его зеленой массе и плодах в количестве, не превышающем ПДК для данного вещества в пищевых продуктах.

3. Миграционный воздушный показатель вредности. Характеризует способность вещества переходить из пахотного слоя почвы в атмосферный воздух и поверхностные водоисточники в количестве, при миграции которого не происходит превышение величины ПДК для атмосферного воздуха.

Систему контроля загрязненности почв на основе гигиенической регламентации нельзя признать совершенной. Встречаются большие трудности в интерпретации и объективной оценке загрязненности комплексом токсичных или других веществ, для которых не разработаны нормативы. В этих случаях уровень химического загрязнения сравнивают с фоновым значением.

Вопрос установления ПДК загрязняющих веществ в почвах весьма сложен. С одной стороны, почвенный покров – среда, гораздо менее подвижная, чем поверхностные воды и атмосфера, и аккумуляция поступающих в почву химических соединений может происходить в течение долгого времени, постепенно приближаясь к ПДК. Поэтому основным фактором определения ПДВ для какого-либо предприятия или группы предприятий должно быть предполагаемое время работы, в течение которого в почве прилегающих территорий накопится количество выбрасываемого загрязняющего вещества, достигающее ПДК. С другой стороны, активная микробиологическая жизнь почвы и протекающие в ней физико-химические процессы способствуют трансформации посторонних веществ, поступающих в почву, причем направление и глубина этого процесса определяются многими факторами. В ряде случаев разрушение загрязняющих веществ и их миграция столь незначительны, что ими можно пренебречь. В других случаях результаты протекания процессов деградации и миграции химических соединений в почве сопоставимы с темпами их поступления, и предел их накопления в почве обусловливается равновесием между процессом поступления загрязняющих веществ и их удалением в результате разрушения или миграции.

Таким образом, ПДК загрязняющих веществ в почвах определяются не только их химической природой и токсичностью, но и особенностями самих почв.

Почва обладает некоторыми свойствами, отсутствующими у воздушной и водной сред. Частицы почвы образуют «мелкоячеистый фильтр», который весьма эффективно задерживает твердые взвеси их вод, просачивающихся в почву. В то же время поры почвы служат копилкой питательных веществ. Всю систему «цементируют» частицы глины и гумуса, которые адсорбируют целый ряд веществ. Таким образом, почвы в течение ряда лет или десятилетий могут удерживать вредные вещества, не давая последним возможности перейти в грунтовые воды. По исчерпании адсорбционной емкости наступает проскок – внешне неожиданное загрязнение грунтовых вод даже без поступления вредных веществ. В то же время почвы обладают значительной способностью к регенерации. Многие обитатели почвы служат источником ферментов, в присутствии которых вредные вещества расщепляются быстрее, чем в воде или на воздухе.

Согласно Госстандарту, ПДК в почве – это максимальная массовая доля загрязняющего почву вещества, которая не вызывают прямого или косвенного влияния, включая отдаленные последствия, на окружающую среду и здоровье человека.

ПДК пестицидов представляет собой максимальное содержание остатков пестицидов, при котором они мигрируют в сопредельные среды в количествах, не превышающих гигиенических нормативов, а также не влияют отрицательно на биологическую активность самой почвы.

Помимо ПДК в нормировании воздействий используют временный норматив – ВДК_п (иногда называемый ОДК – ориентировочно допустимое количество), который получают расчетным путем. ВДК_п пересматривают каждые 3 года или заменяют на ПДК.

ПДК и ВДК химических веществ для почвы разработаны и утверждены примерно для 130 веществ.

Расчет ВДК_п проводится в настоящее время лишь для пестицидов. ВДК_п устанавливаются для тех препаратов, которые находятся на стадии государственных производственных испытаний, а также для пестицидов, допущенных к опытно-производственному применению, когда ПДК_п для них еще не обоснованы или экспериментальное обоснование их нецелесообразно (ограниченный объем применения, малая – менее 2-х месяцев – стойкость в почве и др.). Обязательным условием утверждения ВДК_п является наличие метода химического контроля остаточных количеств пестицидов в почве.

Расчет ВДК_п проводится на основе ПДК соответствующего пестицида в овощах или плодовых культурах по следующему уравнению:

Если для овощных и плодовых культур установлено несколько нормативов, то в расчет берется минимальное значение. Уравнение (6.4) позволяет рассчитывать ВДК_п при величине ПДК_пр или чувствительности метода определения, начиная от 0,003 мг/кг.

Если после установления ПДК_пр препарата в пищевых продуктах были выявлены отдельные эффекты его действия (эмбриотоксичность, мутагенность, канцерогенность), необходимо вводить в расчет коэффициент запаса, в котором учитывается степень выраженности отдельных эффектов и данные о фактическом загрязнении почв остаточными количествами препарата.

Наиболее важной в современных условиях сельскохозяйственного производства является оценка пестицидного загрязнения почв.

Пестициды включают обширную группу химических веществ различных классов и химической природы. Ежегодно в мире применяется более 1 млн т одних только гербицидов, включающих 900 наименований; почти 90% этих веществ, в конечном счете, попадает в почву.

Применение пестицидов, наряду с положительным результатом, дает ряд негативных последствий. Многие пестициды обладают кумулятивным эффектом, т.е. накапливаются в почве и в растениях, в результате чего происходит отравление людей и животных. Полагают, что свои прямые эффекты пестициды проявляют лишь в течение 1-2% времени их нахождения в окружающей среде, тогда как 98% времени они вызывают негативные эффекты вследствие загрязнения.

Проявление токсических эффектов пестицидов в почве и процессы накопления зависят от ряда фактов: объемов и сроков внесения, свойств пестицида, сорбции, механического состава и структуры почвы, наличия органического вещества, рН, влажности и др.

Ассортимент пестицидов огромен, и установление нормативов ПДК для всех их наименований требует больших финансовых затрат и времени. Так, разработка ПДК для одного пестицида может продолжаться 3…5 лет, а затраты на оценку токсичности составляют более 350 тыс долларов.

Нормативы ПДК вредных веществ в почве приведены в приложении 3.

Источник