5.2. Система мероприятий, проводимых на почвах, загрязненных тяжелыми металлами
В настоящее время не существует стандартной системы мероприятий по ликвидации загрязнения тяжелыми металлами. Это связано с разнообразием почвенно-климатических условий на территории страны.
Разработка мероприятий начинается с определения степени загрязнения территории (табл.7). Земли разделяют на незагрязненные и загрязненные. В рамках незагрязненных выделяют 6 категорий земель. При этом градации совпадают со степенями обеспеченности почв микроэлементами (содержание очень низкое, низкое, среднее, повышенное, высокое, очень высокое). Это
Классификация почв по содержанию и степени загрязнения тяжелыми
металлами (мг/кг воздушно-сухой почвы, общее содержание для почв с кислой и слабокислой реакцией) (Обухов, Ефремова, 1991)
| Уровни содержания и загрязнения | Свинец | Кадмий | Цинк | Медь | Никель | Ртуть | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Содержание: оч. высокое |
| Уровень содержания и загрязнения | Мероприятия |
| Содержание: низкое | Для биологически важных элементов (цинк, медь и др.) необходимы микроудобрения или добавки в корма в зависимости от содержания подвижных форм соединений элементов в почвах и содержании их в продукции |
| среднее | Не требуются |
| повышенное | Устранение влияния источника загрязнения и периодический контроль почв и продукции |
| высокое | Обязательное устранение влияния источника загрязнения, постоянный контроль содержания тяжелых металлов в почвах и продукции |
| оч. высокое (низкий уровень загрязнения) | Подбор сельскохозяйственных культур, не накапливающих тяжелые металлы, комплекс агротехнических мер по уменьшению поступления тяжелых металлов в продукцию (известкование, применение органических и минеральных удобрений); исключить выращивание зеленных культур и овощей |
| Загрязнение: среднее | Выращивание культур, не накапливающих тяжелые металлы (зерновые на зерно, семенники трав, технические культуры, саженца плодовых и ягодных культур, цветоводство) с обязательным применением комплекса агротехнических мер по снижению поступления тяжелых металлов в продукцию |
| высокое, оч. высокое | Исключить выращивание культур для продовольственных целей. Необходимы дополнительные разработки по рекультивации почв. |
Схема оценки сельскохозяйственных земель по степени загрязнения
химическими веществами
| Категория почв по степени загрязнения | Характеристика загрязненности почв | Возможное использование | Необходимые мероприятия |
| 1. Допустимое загрязнение | Содержание химических веществ в почве превышает фоновое, но не выше ПДК | Использование под любые культуры | Снижение уровня воздействия источников загрязнения почв. Осуществление мероприятий по снижению доступности токсикантов для растений (известкование, внесение органических удобрений и т.п.) |
| 2. Умеренно опасное загряз-нение | Содержание химических веществ в почвах превышает ПДК при лимитирующем общесанитарном, миграционно водном и миграционно воздушном показателям вредности, но ниже ПДК по транслокационному показателю | Использование под любые культуры при условии контроля за качеством сельскохозяйственной продукции | Мероприятия, аналогичные категории 1. При наличии веществ с лимитирующим миграционным водным или миграционным воздушным показателями проводят контроль за содержанием этих веществ в рабочей зоне с/х производства, в поверхностных и подземных водах |
| 3. Высоко опасное загряз-нение | Содержание химических веществ в почвах превышает ПДК при лимитирующем транслокационном показателе | Использование под технические культуры без получения на них продуктов питания и кормов, в которых возможно содержание химических веществ выше ПДК. Использование под сельскохозяйственные культуры ограничено за счет растений – концентраторов химических веществ | Кроме мероприятий, указанных для категории 1, обязательный контроль за содержанием токсикантов в растениях, используемых в качестве продуктов питания и кормов. Ограничение использования зеленой массы на корм скоту за счет растений – концентраторов химических веществ |
| 4. Чрезвычайно опасное загряз-нение | Содержание химических веществ в почвах превышает ПДК по всем показателям | Исключение из сельскохозяйственного пользования | Мероприятия по снижению уровня загрязнения и связыванию токсикантов в почвах. Контроль за содержанием токсикантов в рабочей зоне с/х производства, в поверхностных и подземных водах |
При этом обе данных схемы позволяют наметить только общие направления землепользования на загрязненных территориях. Более точный план мероприятий, включающий в себя принятие решения о возможности определенного вида землепользования, о выборе культур, агротехнике (выбор агротехнического приема или их комплекса – известкование, внесение органических и минеральных удобрений, сорбентов, сроков и норм внесения и т.д.), составляется специалистом агроэкологом в зависимости от особенностей местных условий. При необходимости проводят специальные агроэкологические исследования по испытанию и сравнению агротехнических приемов.
Источник
Мероприятия по очистке почв, загрязненных тяжелыми металлами
Практическое занятие
Расчет загрязнения почв тяжелыми металлами
Цель занятия: ознакомиться с термином «тяжелые металлы» и их токсикологической характеристикой
Из большого количества загрязнителей природной среды и сельскохозяйственной продукции наибольшее распространение получили ТМ. По способности накапливаться в экосистемах и токсичности выделяют 10 приоритетных загрязнителей: ртуть, свинец, кадмий, медь, ванадий, олово, цинк, кобальт, никель и молибден. Из них ртуть, свинец, кадмий и цинк относятся к первому классу опасности.
Источники поступления ТМ в биотический круговорот формируются в результате природных (естественных) и антропогенных (деятельности человека) процессов. К основным антропогенным источникам поступления тяжелых металлов относят: теплоэлектростанции, предприятия тяжелой промышленности, автомобильный транспорт. В агроландшафты тяжелые металлы поступают из атмосферы (мокрое и сухое осаждение), с поверхностным стоком, с минеральными и органическими удобрениями, агрохимикатами, в результате эксплуатации сельскохозяйственной техники и др.
К тяжелым металлам относятся химические элементы, имеющие плотность более 5 /см 3 или атомную массу более 50 единиц. Таких элементов около 40.
Большинство тяжелых металлов относится к группе микроэлементов, они входят в состав некоторых ферментов, которые необходимы для жизнедеятельности животных, растений, микроорганизмов. Например, медь входит в состав гемоцианина, регулирующего перенос кислорода у некоторых беспозвоночных. Цинк входит в состав тирозиназы, отвечающей за образование меланина. Марганец входит в состав фосфатазы, регулирующей развитие костей. Однако в больших количествах тяжелые металлы могут быть очень опасными для организма. По степени токсичности тяжелые металлы делятся на три класса (таблица 1).
Таблица 1— Классификация тяжелых металлов по степени токсичности
| I класс Особо токсичные | II класс Токсичные | III класс Слабо токсичные |
| As, Cd, Hg, Pb, Zn | Co, Ni, Mo, Cr, Cu | Ba, V, W, Mn, Sr |
Повышенное содержание концентраций тяжелых металлов в почве может вызывать развитие многих заболеваний:
Co – более 30 мг/кг угнетает синтез витамина С;
Cu – более 60 мг/кг приводит к поражению печени, желтухе, анемии;
Mn – более 400-3000 мг/кг вызывает заболевание костной системы;
Sr – более 600 мг/кг способствует развитию уровской болезни, рахиту, ломкости костей.
Опасность загрязнения почв тяжелыми металлами заключается еще и в том, что они очень медленно выводятся из почвы. Период полураспада тяжелых металлов колеблется в зависимости от вида элемента и почвенно-климатических условий и для некоторых составляет: Zn – 70-150 лет; Cd – 13-1100; Cu – 310-1500; Pb – 740-5900.
Оценка степени загрязнения почв тяжелыми металлами
Оценка степени загрязнения почв тяжелыми металлами выполняется путем сопоставления фактических значений концентраций (валовых и подвижных форм) с нормативными, на основании использования нормативных методов.
В качестве нормативных показателей используются нормированные значения концентраций ТМ в почве или фоновые концентрации. Оценка дается как по отдельным ТМ так и по суммарному индексу загрязнения. Критерием уровня загрязнения почвы является предельно допустимая концентрация (ПДК) химических веществ в пахотном горизонте почвы, которая не должна вызывать прямого или косвенного влияния на соприкасающиеся среды и здоровье человека, а также на самоочищающуюся способность почвы.
В зависимости от пути поступления загрязняющих веществ в сопредельные среды для почв существуют четыре показателя опасности и соответствующие им ПДК:
1. транслокационный отражает переход химических веществ из почвы в растения и возможность накопления токсикантов в выращиваемых продуктах питания и кормах;
2. миграционный водный характеризует поступление химических веществ из почв в грунтовые воды и водоисточники;
3. миграционный воздушный учитывает переход химических веществ из почвы в атмосферу;
4. общесанитарный характеризует влияние химических веществ на самоочищающую способность почвы и микробиоценозы.
Для определения загрязненности почв сельскохозяйственного назначения по отдельным химическим элементам проводят сравнение его фактического содержания с ПДК по валовым или подвижным формам (таблица 2).
Таблица — 2 ПДК химических веществ в почвах и допустимые уровни их содержания по показателям вредности (Госкомприрода СССР, № 02-10 51-2333 от 10.12.90)
Наименование веществ
ПДК, мк/кг
почвы с учетом фона
Показатели опасности, мг/кг
* — валовое содержание ориентировочное
Степень опасности загрязнения почв ТМ во многом зависит от ее физико-химических свойств и гранулометрического состава. Основным показателем степени загрязнения почв тяжелыми металлами является транслокационный показатель вредности.
Расчет и оценка загрязнения почв тяжелыми металлами
Оценку степени загрязнения почв ТМ следует выполнять по их валовому содержанию и суммарному показателю загрязнения.
Расчет и оценка загрязнения почв ТМ проводится по следующей схеме:
1. Рассчитывается коэффициент концентрации каждого химического элемента (металла) (Кс):
где С –фактическое содержание ТМ в почве (мг/кг); Сф – фоновое содержание ТМ в почве (мг/кг).
2. Определяется суммарный показатель загрязнения, который отражает сумму вредного воздействия группы элементов:
где n – число определяемых элементов.
3. определяется категория степени загрязнения по схеме оценки почв сельскохозяйственного назначения по загрязнению химическими веществами (таблица 3).
Мероприятия по очистке почв, загрязненных тяжелыми металлами
Приемы снижения токсичности загрязненных тяжелыми металлами почв делятся на профилактические и реабилитационные.
Профилактические приемы основаны на оптимизации технологии производства, создании замкнутых технологических циклов, а также в проведении контроля за отходами промышленного производства, вносимых в почву в качестве мелиорантов и удобрений.
Реабилитационные приемы применяются для ликвидации уже загрязненных почв и являются мерами по санации почв. Под санацией почвы понимается система методов и приемов, приводящих к снижению вредного (токсичного) воздействия ТМ или снижению содержания ТМ до фонового уровня. Санацию почв проводят методами очистки и детоксикации.
Очистка – совокупность приемов и методов, направленных на создание в почвах, подверженных загрязнению, условий, приводящих к снижению концентрации ТМ или уменьшающих содержание до фонового уровня. Она проводится путем промывок, извлечения ТМ из почвы посредством растений (фитомелиорация), удаления загрязненного слоя почвы и др.
Детоксикация – совокупность приемов и методов, приводящих к ослаблению или полному отсутствию токсического действия ТМ, а также направленных на создание в почвах условий, способствующих самоочищению. Она проводится с помощью агромелиоративных приемов (глубокая вспашка, рыхление, щелевание и т.д.), внесение органических и минеральных удобрений, сорбент-мелиорантов, композиционных смесей, а также микроорганизмов, переводящих ТМ в недоступные для растений формы.
Таблица 3 —Оценка почв сельскохозяйственного использования
Источник