Мышьяк опасен для почвы

Мышьяк опасен для почвы

Submission Preview

Ф едеральное Г осударственное Б юджетное У чреждение
К расноярский Р еферентный Ц ентр Р оссельхознадзора

г. Красноярск , ул. Марковского, д. 45, О фис: 5-02
М ногоканальный т елефон.: (391) 227-20-10
И спытательная лаборатория: (391) 266-90-72 , +7 9135143957

Методы снижения мышьяка в почве

Мышьяк (As) – полуметалл, химическое загрязняющее вещество первого класса опасности, высокотоксичный элемент, в почве аккумулируется в пахотном слое, мигрируя на глубину до 60 см.

Загрязнение различными соединениями на основе мышьяка – один из наиболее токсичных видов загрязнения окружающей среды в современном обществе. Антропогенными источниками мышьяка являются: отходы металлообрабатывающей промышленности, промышленные выбросы, продукты сгорания топлива (ТЭЦ), средства химизации сельского хозяйства, минеральные удобрения, пестициды, бытовые отходы.

Вносимые минеральные удобрения, такие как суперфосфат, содержит 300 мг/кг мышьяка, аммиачная селитра содержит 60 мг/кг мышьяка. С нитратами, сульфатами и пестицидами в почву попадает более 10 г/га, при допустимых пределах 2 мг. Мышьяк накапливается в почве, где он фиксируется на минеральных частицах. Далее он может перейти в почвенный раствор,откуда легко потребляется почвенными организмами и корнями растений или вымывается в грунтовую воду.

Рассмотрим несколько способов снижения мышьяка в почве:

Фиторемедиация (фито – растение, ремедиация – возмещение ущерба) – прием очистки, основанный на использовании зеленых растений.

Большое влияние на мобильность мышьяка оказывает органические вещества, которые способствуют его детоксикации. Для снижения доз мышьяка в почве особую важность приобретают восстановительные меры с использованием экологически чистых и безопасных растений – рыжика озимого (Camelina sylvestris) и клевера инкарнатного (Trifolium incarnatum) обладающих высокими сорбционными свойствами (Бекузарова С.А. и др., 2019). Такой состав смеси пополняет почву биологическим азотом клевера инкарнатного и органическими веществами обеих скошенных культур. Клевер инкарнатный способен накопить в почве до 150 кг биологического азота, достигая высоты растений в период скашивания более 60 см, биомасса обеих культур более 20 т/га. Рыжик озимый, помимо своей аккумулирующей способности, содержит в семенах ряд эфирных масел, ингибирующих прорастание многих однолетних сорных растений, которые исчезают без внесения гербицидов.

Для реализации поставленной цели после уборки сельскохозяйственных культур с поля в начале сентября проводят обработку почвы для посева мелких семян рыжика озимого и клевера инкарнатного по 15 кг/га каждой культуры. На следующий год, в фазу бутонизации (при достижении полного развития культуры) клевера инкарнатного оба вида растений скашивают с одновременным измельчением сенокосилкой – измельчителем («КИР-1,5») с последующей запашкой в почву.

Согласно имеющимся научным данным (С.А. Бекузарова и др., 2019) этот способ позволяет снизить содержание мышьяка в почве на 33,8 %. Добавление к скошенной массе удобрений (глина «Аланит» – 2 т/га, минеральная вода (сероводородная) – 200 л) позволяет снизить концентрацию мышьяка в почве на 82,4 %. Использование сероводородной воды примечательно тем, что сера, содержащаяся в минеральной воде, входит в соединение с мышьяком и не доступна для растений и других органических веществ.

В качестве основного мероприятия по снижению доступности растениям токсиканта (мышьяка), следует использовать пополнение почвы органическим веществом, под влиянием которого улучшаются физико-химические и биологические свойства почвы, и происходит закрепление в почве токсикантов.

Органическое вещество является активным сорбентом и способствует образованию металлорганических комплексов, которые являются малоподвижными или неспособными к преодолению клеточных мембран на границе почва-корень. Связывая токсиканты, органическое вещество препятствует их миграции с почвенно-грунтовыми водами, снижает уровень их биологического поглощения и тем самым способствует получению безопасной продукции.

Дозы внесения органического удобрения (навоза подстилочного) должны быть не ниже 30-60 т/га, что обосновано его эффективностью и является экономически выгодным (Справочник Главы крестьянского (фермерского) хозяйства, 2017 г.).

Внесение соломы и органики

Солома – важнейший источник органического вещества. Ее широко используют в отечественной и зарубежной земледельческой практике. По содержанию органического вещества 1 тонна соломы равноценна 3,5-4 тоннам навоза, по содержанию азота – 15 кг аммиачной селитры (Самсонова Н.Е., 2014). Кроме того, применение соломы является доступным, не требует больших материальных затрат и способствует повышению почвенного плодородия и урожайности выращиваемых культур. Внесение в почву соломы будет способствовать снижению плотности пахотного и подпахотного горизонтов. Тяжелосуглинистый состав почв обследуемых земельных участков будет более рыхлым и благоприятным для выращивания сельскохозяйственных растений.

В зависимости от вида соломы с одной тонной на гектар примерно поступит (кг/га): органического вещества 810, азота 5-14, фосфора 0,7-2,4; калия 10-17, кальция 3-12, магния 0,8-3. Кроме того, поступят микроэлементы: бор, медь, марганец, молибден, цинк, кобальт. Доступной энергосберегающей технологией использования соломы является сочетание ее с жидким и полужидким навозом. По разбросанной измельченной соломе вносится жидкий навоз из расчета 3-5 т на 1 т соломы и заделывается на глубину 8-10 см.

Лучшим сроком внесения соломы является осенний период, который позволяет снизить действие токсиканта за счет вымывания его из корнеобитаемого слоя осенне-весенними осадками. Кроме того, максимальная численность микроорганизмов в осенний период приходится на сентябрь-октябрь. Это значит, что при осеннем внесении первичные процессы разложения произойдут до посадки технических культур и отрицательного действия, широкого отношения углерода к азоту на них не проявится. Поэтому измельченную и разбросанную по полю солому запахивают осенью.

В литературных источника также описаны способы детоксикации мышьяка с помощью гуминовых препаратов (гумат калия), композиций препаратов на основе кремния и железа и даже дождевых червей (Aporrectodea caliginosа).

Напоминаем, что контроль за содержанием опасных химических веществ в почве следует осуществлять на соответствие требованиям ГН 2.1.7.2041-06 – «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве».

Специалисты Референтного центра готовы оказать помощь в отборе почвенных проб, исследовании почв на химико-токсикологичекие показатели, разработке плана мероприятий по снижению токсикантов в почве.

Источник

Мышьяк

Основные факты

• Мышьяк в высоких концентрациях присутствует естественным образом в грунтовых водах целого ряда стран.
• Неорганическая форма мышьяка высокотоксична.
• Наибольшую угрозу для здоровья людей представляет загрязненная мышьяком вода, используемая для питья, приготовления пищи и орошения продовольственных сельскохозяйственных культур.
• Длительное воздействие мышьяка, содержащегося в питьевой воде и пищевых продуктах, может приводить к развитию рака и к поражениям кожи. Также установлена его связь с сердечно-сосудистыми заболеваниями и диабетом. Воздействие мышьяка в утробе матери и в раннем детстве негативно сказывается на умственном развитии детей и коррелирует с более высокой смертностью среди молодежи.
• Первоочередным действием в пораженных регионах является предотвращение дальнейшего воздействия мышьяка путем обеспечения безопасного водоснабжения.

Источники воздействия

Мышьяк является естественным элементом земной коры и широко распространен в окружающей среде — в воздухе, воде и почве. Его неорганическая форма высокотоксична.

Люди подвергаются воздействию повышенных концентраций неорганического мышьяка через загрязненную питьевую воду, при использовании загрязненной воды для приготовления пищи и орошения продовольственных сельскохозяйственных культур, во время промышленных процессов, а также при употреблении в пищу загрязненных продуктов и курении табака.

Длительное воздействие мышьяка, содержащегося в питьевой воде и пищевых продуктах, может приводить к хроническому отравлению мышьяком. Наиболее характерными последствиями являются поражения кожи и рак кожи.

Питьевая вода и пищевые продукты

Наибольшую угрозу для здоровья людей представляет мышьяк, содержащийся в грунтовых водах. Неорганический мышьяк в высоких концентрациях присутствуют естественным образом в грунтовых водах целого ряда стран, включая Аргентину, Бангладеш, Индию, Китай, Мексику, Соединенные Штаты Америки и Чили. Источниками воздействия являются питьевая вода, продовольственные сельскохозяйственные культуры, орошаемые загрязненной водой, и пища, приготовленная с использованием загрязненной воды.

Рыба, моллюски, мясо, домашняя птица, молочные и зерновые продукты также могут быть пищевыми источниками мышьяка, хотя уровень воздействия мышьяка, содержащегося в таких продуктах, как правило, гораздо ниже, чем уровень воздействия загрязненных грунтовых вод. В морских продуктах мышьяк, в основном, обнаруживается в своей менее токсичной органической форме.

Промышленные процессы

Мышьяк используется в промышленности в качестве легирующей добавки, а также в технологических процессах по производству стекла, красителей, тканей, бумаги, клея для металлов, консервантов для древесины, а также в производстве боеприпасов. Мышьяк также используется в дубильных процессах и, в ограниченных пределах, в производстве пестицидов, кормовых добавок и фармацевтических препаратов.

Табак

Люди, курящие табак, также могут подвергаться воздействию натурального неорганического мышьяка, содержащегося в табаке, так как табачные растения в значительной мере поглощают мышьяк, естественным образом присутствующий в почве. В прошлом уровни потенциального воздействия мышьяка были гораздо выше, так как табачные растения обычно обрабатывались инсектицидом, содержащим арсенат свинца.

Последствия для здоровья

Доказано, что неорганический мышьяк является канцерогеном и в глобальном масштабе является основным загрязнителем питьевой воды. Мышьяк также встречается в органической форме. Соединения неорганического мышьяка (подобные тем, что обнаруживаются в воде) высокотоксичны, в то время как соединения органического мышьяка (подобные тем, что обнаруживаются в морепродуктах) причиняют меньший вред здоровью.

Острые последствия

Непосредственные симптомы острого отравления мышьяком включают рвоту, боли в области живота и диарею. За ними следуют онемение и покалывание в конечностях, мышечные судороги и, в самых тяжелых случаях, смерть.

Долгосрочное воздействие

Первые симптомы длительного воздействия неорганического мышьяка в высоких концентрациях (например, через питьевую воду или пищевые продукты) обычно проявляются на коже и включают изменения пигментации, повреждения кожи и огрубение кожи на ладонях и ступнях (гиперкератоз). Эти симптомы появляются после воздействия на протяжении, как минимум, пяти лет и могут быть предвестниками рака кожи.

Помимо рака кожи длительное воздействие мышьяка может также вызывать раковые заболевания мочевого пузыря и легких. Международное агентство по изучению рака (МАИР) классифицирует мышьяк и соединения мышьяка в качестве человеческих канцерогенов и также указывает, что мышьяк, содержащийся в питьевой воде, является человеческим канцерогеном.

Другие виды отрицательного воздействия на здоровье, которые могут быть связаны с длительным употреблением неорганического мышьяка, включают влияние на развитие, диабет, заболевание легких и сердечно-сосудистую болезнь. Вызываемый мышьяком инфаркт миокарда, в частности, может быть серьезной причиной чрезмерной смертности. В Китае (провинция Тайвань) воздействие мышьяка связывают с «болезнью черной ноги», которая является тяжелым заболеванием кровеносных сосудов, приводящим к гангрене. Однако в других частях мира эта болезнь не наблюдается, поэтому, возможно, что развитию этой болезни способствует недостаточность питания.

Мышьяк также связан с неблагоприятными исходами беременности и младенческой смертностью, а также с воздействием на здоровье детей (1), а воздействиев во время внутриутробного развития и в раннем возрасте приводит к росту смертности среди молодежи, вызванной различными видами рака, легочными заболеваниями, инфарктом и почечной недостаточностью (2). Множество исследований доказали наличие негативных последствий воздействия мышьяка на умственное развитие, уровень интеллекта и память (3).

Масштабы проблемы

Загрязнение мышьяком грунтовых вод широко распространено, и в целом ряде районов отмечаются значительные уровни загрязнения мышьяком питьевой воды. Сегодня известно, что по меньшей мере 140 миллионов человек в 50 странах пьют воду с концентрацией мышьяка выше рекомендованного ВОЗ уровня 10 мкг/литр (4).

После того, как в 1990-х гг. в Бангладеш была обнаружена широкая распространенность мышьяка в колодезной воде, проблема воздействия мышьяка в этой стране привлекает к себе много внимания. С тех пор достигнут значительный прогресс, и число людей, подвергающихся воздействию мышьяка в концентрациях, превышающих уровень в соответствии со стандартом качества на питьевую воду в Бангладеш, уменьшилось примерно на 40%. Несмотря на эти усилия, по оценкам, в 2012 г. примерно 19 миллионов и 39 миллионов жителей Бангладеш подвергались воздействию мышьяка в концентрациях, превышающих национальный стандарт, равный 50 мкг/литр, и рекомендуемую величину ВОЗ, равную 10 мкг/литр, соответственно (5). В районах Бангладеш, где эта проблема стоит особенно остро, 21,4% всех случаев смерти были вызваны концентрацией мышьяка в питьевой воде выше 10 мкг/литр (6). Аналогичная зависимость последствий от дозы прослеживается и в других районах Бангладеш: эти результаты были объединены с результатами общенационального исследования, и в результате комплексного анализа была получена годовая смертность от мышьяка на уровне 43 000 случаев (7). Национальный исследовательский совет США отметил, что потребление в течение всей жизни питьевой воды, содержащей мышьяк в концентрации 50 мкг/литр (8), может обусловливать дополнительно до 1 на 100 случаев смерти от рака.

Симптомы и признаки, вызываемые длительным воздействием повышенных концентраций неорганического мышьяка, варьируются между отдельными людьми, группами населения и географическими областями. Поэтому, общего определения болезни, вызываемой мышьяком, нет. Это осложняет оценку бремени болезней, связанных с мышьяком.

Метода для разграничения случаев рака, вызванных мышьяком, и раковых заболеваний, обусловленных другими факторами, также нет. В результате, нет надежной оценки масштабов проблемы во всем мире.

В 2010 году Совместный комитет экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам (JECFA) сделал переоценку последствий воздействия мышьяка для здоровья людей, приняв во внимание новые данные. JECFA пришел к заключению, что в отношении отдельных районов мира, где уровни содержания неорганического мышьяка в питьевой воде превышают 50-100 мкг/литр, имеются некоторые фактические данные о неблагоприятных последствиях. В отношении других районов, где отмечаются повышенные уровни содержания мышьяка в воде (10-50 мкг/литр), этот комитет отметил, что, несмотря на возможность неблагоприятных последствий, их распространенность незначительна, и это будет сложно выявить в ходе проведения эпидемиологических исследований.

Профилактика и контроль

Первоочередным действием для пораженных регионов является предотвращение дальнейшего воздействия мышьяка путем обеспечения безопасного водоснабжения для питья, приготовления пищи и орошения продовольственных сельскохозяйственных культур. Существует ряд способов для снижения уровней содержания мышьяка в питьевой воде.

• Замена источников с высокой концентрацией мышьяка, таких как грунтовые воды, на безопасные с микробиологической точки зрения источники с низкой концентрацией мышьяка, такие как дождевая вода и прошедшая обработку вода из наземных водоемов. Воду с низкой концентрацией мышьяка можно использовать для питья, приготовления пищи и для орошения, в то время как вода с высокой концентрацией мышьяка может быть использована в других целях, например для мытья и стирки белья.
• Разграничение источников с высокой и низкой концентрацией мышьяка. Например, можно протестировать воду на уровень содержания мышьяка и окрасить разными цветами колодцы или ручные колонки. В сочетании с эффективным санитарным просвещением это может быть действенной и недорогой мерой для быстрого уменьшения воздействия мышьяка.
• Смешивание воды с низкой и высокой концентрацией мышьяка для достижения допустимого уровня содержания мышьяка.
• Установка систем для удаления мышьяка — централизованных или индивидуальных — и обеспечение надлежащей утилизации удаленного мышьяка. Технологии для удаления мышьяка включают: окисление, коагуляцию-осаждение, абсорбцию, ионный обмен и мембранные технологии. Возрастает число эффективных и недорогостоящих вариантов устранения мышьяка из небольших и бытовых источников водоснабжения, хотя все еще имеется недостаточно данных о степени, в которой такие системы эффективно используются в течение устойчивых периодов времени.

Для уменьшения воздействия мышьяка на рабочих местах во время производственных процессов необходимы долговременные мероприятия.

Ключевыми факторами для обеспечения успешных мероприятий являются санитарное просвещение и привлечение отдельных сообществ. Необходимо, чтобы члены отдельных сообществ понимали опасности воздействия высоких концентраций мышьяка и знали источники воздействия мышьяка, включая попадание мышьяка в продовольственные сельскохозяйственные культуры (например, рис) из воды, используемой для орошения, и попадание мышьяка в пищу из воды, используемой для ее приготовления.

Необходимо также проводить мониторинг среди групп высокого риска для выявления ранних признаков отравления мышьяком, обычно кожных проблем.

Ответные меры ВОЗ

Мышьяк входит в перечень ВОЗ из десяти химических элементов, представляющих значительные проблемы для общественного здравоохранения. Работа ВОЗ по уменьшению воздействия мышьяка включает установление рекомендуемых величин, изучение фактических данных и предоставление рекомендаций по управлению рисками. ВОЗ публикует рекомендуемую величину в отношении мышьяка в своем «Руководстве по обеспечению качества питьевой воды». Руководство предназначается для использования в качестве основы для регулирования и установления стандартов во всем мире. В настоящее время рекомендованный предел содержания мышьяка в питьевой воде – 10 мкг/литр, хотя эта рекомендация является необязательной по причине практических сложностей, связанных с удалением мышьяка из питьевой воды. Таким образом, следует прилагать все усилия для того, чтобы обеспечивать возможно более низкое содержание мышьяка, желательно ниже рекомендованного уровня, при наличии ресурсов.

Однако миллионы людей во всем мире подвергаются воздействию мышьяка в концентрациях, значительно превышающих рекомендованный уровень (100мкг/литр или выше), и исправление этой ситуации должно стать приоритетной задачей общественного здравоохранения. Если обеспечение рекомендованных концентраций представляет сложности, государства-члены могут устанавливать более высокие или промежуточные уровни в рамках более широкой стратегии постепенного снижения рисков, принимая во внимание местную специфику, имеющиеся ресурсы и риски, связанные с источниками с низкой концентрацией мышьяка, загрязненными на микробиологическом уровне.

Совместная программа ВОЗ/ЮНИСЕФ по мониторингу водоснабжения, санитарии и гигиены осуществляет мониторинг прогресса в направлении достижения глобальных целей в отношении питьевой воды. Согласно новой Повестке дня в области устойчивого развития на период до 2030 г., показатель «безопасного управления службами водоснабжения» требует следить за доступом населения к питьевой воде, свободной от фекального загрязнения и приоритетных химических контаминантов, включая мышьяк.

(2) In utero and early life arsenic exposure in relation to long-term health and disease.
Toxicol Appl Pharmacol. Farzan SF, Karagas MR, Chen Y. 2013;272(2):384-90.

(3) The developmental neurotoxicity of arsenic: cognitive and behavioral consequences of early life exposure.
Tolins M, Ruchirawat M, Landrigan P. Ann Glob Health. 2014;80(4):303-14.

(4) Arsenic Pollution: A Global Synthesis.
Ravenscroft P, Brammer H, Richards K. Wiley-Blackwell; 2009.

(5) Multiple Indicator Cluster Survey 2012-13: Final Report.
BBS/UNICEF. Dhaka: Bangladesh Bureau of Statistics/UNICEF, 2015.

(6) Arsenic exposure from drinking water, and all-cause and chronic-disease mortalities in Bangladesh (HEALS): a prospective cohort study.
Argos M, Kalra T, Rathouz PJ, Chen Y, Pierce B, Parvez F, et al. The Lancet. 2010;376(9737):252-8.

(7) Arsenic in tube well water in Bangladesh: health and economic impacts and implications for arsenic mitigation.
Flanagan SV, Johnston RB, Zheng Y. Bulletin of the World Health Organization. 2012;90:839-46.

(8) Arsenic in Drinking Water.
NRC. Washington: National Research Council, 1999. ISBN-0-309-06333-7

Источник