Нормирование экологического состояния почв

Экологическое нормирование качества загрязненных почв

Задачей экологического мониторинга является оценка состояния окружающей среды на основе регулярных на­блюдений. «Ценой» при этом являются нормативы качества окружающей среды. Цель экологического нормирования — сохранение экосистемы, ее структуры и функционирования.

Санитарно-гигиеническое нормирование содержания в почвах загрязняющих веществ

При санитарно-гигиеническом нормировании состоя­ния окружающей среды под «нормой» понимается такое состояние окружающей среды, которое не оказывает от­рицательного влияния на здоровье человека. Санитарно- гигиеническим критерием качества окружающей среды служат предельно допустимые количества (ПДК) химиче­ских веществ в объектах окружающей среды. ПДК соответ­ствуют максимальному содержанию химического вещества в природных объектах, которое не вызывает негативного (прямого или косвенного) влияния на здоровье человека (включая отдаленные последствия). Гигиена — раздел прак­тической медицины, изучающей влияние внешней среды на здоровье человека. Санитария — практическая сторона гигиенического направления медицины.

Предполагается, что предельно допустимые количе­ства (ПДК) химических элементов в воде, воздухе, почве, кормах, сельскохозяйственных продуктах не представляют опасности для человека, а среда, отвечающая санитарно- гигиеническим нормам, не ухудшает здоровья человека, как одного из видов живых организмов.

Начало определению ПДК химических веществ в нашей стране положено определением ПДК загрязняющих ве­ществ в воздухе рабочих помещений в 1925 году. В 1949 году были определены первые ПДК для атмосферного воздуха, в 1950-м — для воды. К 1971 году перечень контролируемых веществ в воздухе составлял 120 наименований. В 1989 году были разработаны ПДК более чем для 300 химических веществ, содержащихся в атмосферном воздухе, и почти 1000 нормативов для вод, используемых с различными целями. Для почв разработаны ПДК по значительно мень­шему числу химических веществ (около 30). После начала перестройки в РФ определение ПДК химических веществ в природных средах приостановлено.

Практическое определение ПДК химических веществ в почвах и других природных средах проводится в лабо­раторных условиях путем выявления взаимосвязи между состоянием живых организмов и содержанием химических веществ в окружающей их среде (воде, воздухе, пищи). Эксперимент ведется по типу: «доза —эффект», т. е. про­слеживается изменение состояния опытных растений и животных при меняющемся уровне содержания различ­ных химических веществ в среде. Установлен (Коваль­ский, 1974) общий вид зависимости между состоянием любых организмов (растения, животные) и концентраци­ей различных веществ в окружающей их среде. Всегда существует зона оптимального содержания химических веществ в окружающей среде, обеспечивающего наибо­лее благоприятные условия для живых организмов. При отклонении от этой оптимальной области содержания хи­мических веществ в сторону снижения содержания этих веществ (недостаточность элементов, обеднение ими сре­ды) или в сторону повышения (избыточность элементов, в том числе загрязнение ими среды) всегда наблюдается нарушение и ухудшение состояния организмов, вплоть до их гибели.

Это узкоприкладной подход. Основным токсикологичес­ким показателем является общий санитарный показатель, в качестве которого используется параметр ЛД 50 — доза химического вещества, которая вызывает гибель 50 % под­опытных животных.

Но с почвой прямые контакты человека несущественны или не имеют места вообще. Контакт почвы с организ­мом человека происходит опосредованно по цепочкам: почва — растение — человек; почва — растение — живот­ное — человек; почва — воздух — человек; почва — вода — че­ловек. Определение ПДК химических веществ в почвах фактически сводится к экспериментальному определению способности этих веществ поддерживать допустимую для живых организмов концентрацию веществ в контактиру­ющих с почвой воде, воздухе, растениях.

Именно поэтому ПДК химических веществ для почв устанавливается не только по общесанитарному показателю, как это принято для других природных сред, а еще и по трем другим показателям: транслокационному, миграционному водному и миграционному воздушному (табл. 10.3).

Предельно допустимые концентрации химических элементов в почвах (мг/кг)

Транслокационный показатель определяют по способ­ности почв обеспечивать содержание химических веществ на допустимом уровне в растениях (тест культурами служат редис, салат, горох, фасоль, капуста и др.). Соответственно миграционный водный и миграционный воздушный — по способности обеспечивать содержание этих веществ в воде и в воздухе не выше ПДК.

Норматив для почв устанавливается по наименьшему из всех экспериментально найденных показателей. Напри­мер, для общего содержания ванадия в почве установлен уровень ПДК, равный 150 мг/кг, в то время как этому уровню соответствует только общесанитарный показатель, а водный миграционный равен 350 мг/кг почвы. ПДК содер­жания подвижных соединений цинка в почве измеряется 23 мг/кг, этот уровень установлен по общесанитарному показателю, при этом миграционный водный показатель равен 200 мг/кг.

Уровни ПДК, установленные по разным показателям, отражают как токсичность химических веществ, так и до­минирующий механизм их распространения в природных средах. Например, для бенз(а)пирена и ртути лимитирую­щим показателем является общесанитарный, для мышья­ка — транслокационный, для хлористого калия — водный, для сероводорода — воздушный (табл. 10.4).

ПДК химических веществ в почвах (мг/кг) и их лимитирующие показатели

Однако санитарно-гигиенические нормативы качества почв не лишены недостатков; основной состоит в том, что условия модельного эксперимента определения ПДК и ес­тественные условия разнятся довольно существенно.

Назовем некоторые из них. 1. Существует неопреде­ленность в определении понятия ПДК химических веществ для почв. Оно характеризует ПДК, как ту концентрацию вещества в почве, которая безопасна для живых организмов. Но критерии отрицательного влияния на них химических веществ не определены. 2. Не учтено время воздействия поллютанта. Эксперимент по определению ПДК длится, как правило, не более года, но этого срока недостаточно для того, чтобы оценить отдаленные последствия влияния химических веществ на живые организмы. Чем более дол­гим был контакт вещества с организмом, тем ниже будет отклик организма. 3. При установлении ПДК моделируется действие на живые организмы, как правило, одного фактора, в крайнем случае двух или трех. Но в реальных условиях организм подвергается комплексному воздействию ряда факторов, совместное действие которых во внимание не принимается. 4. Выводы, полученные на основании опы­тов с животными, переносятся без полного основания на человека. Но низшие животные (особенно крысы, мыши) более устойчивы к факторам внешней среды, чем люди. Перенесение результатов, полученных на таких животных, на человека недостаточно обоснованно и неадекватно. 5. Как правило, не учитываются генетические последствия, возможность сохранения нарушений в живых организмах под влиянием химических веществ. Не учитываются инди­видуальная, наследственная и видовая чувствительность организмов, их адаптационные возможности, биологиче­ские ритмы. 6. ПДК для почв несут в себе все погрешности определения ПДК для других природных сред. Например, при разработке ПДК для вод учитывается влияние только истинно растворимой фракции этих веществ, а не всех возможных форм их нахождения (взвеси, коллоиды). 7. Не учтено, что многие поллютанты, например, тяжелые металлы, пестициды, обладают кумулятивным эффектом. Не учитывается способность химических веществ концен­трироваться в трофической цепи. Химические вещества концентрируются в организме человека в большей мере, чем в организме животных, а те, в свою очередь, в боль­шей мере, чем в растениях.

Одним из этапов решения проблемы экологического нормирования был подход, основанный на определении допустимой нагрузки на почву с учетом ее буферных свойств, обеспечивающих способность почвы ограничивать подвижность поступающих извне химических веществ, способность к самоочищению. Такие подходы развиваются в России и в других странах.

Однако разработать ПДК для каждого типа почв не­возможно. Целесообразна разработка нормативов хими­ческих веществ для почвенно-геохимических ассоциаций, объединенных общностью основных физико-химических свойств, определяющих их устойчивость к химическому загрязнению.

На следующем этапе для ряда химических элементов были разработаны ОДК (ориентировочно допустимые количества) этих элементов для почв, различающихся по важнейшим свойствам (по кислотности и гранулометри­ческому составу). Они были разработаны не на основе стандартизованного экспериментального метода, а на основе обобщения имеющихся сведений о взаимосвязи между уровнем нагрузки на почвы, состоянием почв и сопредельных сред.

В основу группировки почв по устойчивости к тяжелым металлам в первую очередь положены кислотно-щелочные условия, господствующие в тех или иных почвах. Для груп­пировки почв было принято во внимание распространение основных геохимических ассоциаций почв на территории России. Наибольшую площадь распространения имеют геохимические ассоциации почв с кислой и нейтральной реакцией среды с подразделением на две группы:

— почвы с очень кислой и кислой реакцией (pH водной вытяжки

Источник

Глава 3. Качество окружающей среды

3.5. Качество почв

3.5.4. Нормирование загрязнения почв

Нормирование загрязнения почв представляет собой чрезвычайно сложную задачу. С одной стороны, существуют десятки типов почв, сильно отличающихся по как по составу, так и по структуре. Основными типами почв принято считать: песчаные, дерново-подзолистые, луговые, солонцы, черноземные, красноземные. Они подразделяются на большое число подвидов.

Почва представляет собой среду с очень сложным химическим составом и сложной структурой. Почвенная среда обладает гораздо меньшей подвижностью, чем поверхностные воды и атмосфера, в ней циркулируют подземные воды, она медленно аккумулирует вредные вещества в течение длительного времени. С другой стороны, активная работа почвенных микроорганизмов способствует трансформации, деградации и миграции поступающих в почву вредных веществ. Таким образом, ПДК загрязняющих веществ в почвах зависят не только от их химических свойств и токсичности, но и от особенностей самих почв.

Почвы, в силу своих природных свойств, способны накапливать значительные количества загрязняющих веществ. Санитарно-гигиенический подход к выбору критериев экологической оценки почв (грунтов) населённых пунктов определяется с одной стороны возможностью переноса загрязняющих веществ в воздух и воды этих территорий, с другой стороны непосредственным влиянием отдельных показателей на здоровье населения.

Предельно допустимая концентрация ЭХВ в почве – это такое максимальное его количество (в мг/кг пахотного слоя абсолютно сухой почвы), установленное в экстремальных почвенно-климатических условиях, которое гарантирует отсутствие отрицательного прямого или опосредованного через контактирующие с почвой среды воздействия на здоровье человека, его потомство и санитарные условия жизни населения.

Химические вещества из почвы различными путями попадают в организм человека. Они оказывают вредное влияние на состояние самой почвы, на органолептические показатели атмосферного воздуха, воды и пищевых продуктов, поэтому загрязнённость почвы тем или иным веществом оценивается несколькими показателями вредности. Рассмотрим их более подробно.

Токсикологический показатель вредности характеризует степень опасности для здоровья людей при суммарном воздействии ЭХВ почвы на человека всевозможными путями.

Под пороговой концентрацией ЭХВ в почве по токсикологическому показателю вредности понимают такое его количество в почве (мг/кг абсолютно сухой почвы), при котором поступление этого вещества в организм человека при непосредственном контакте с почвой, по одному или многим путям миграции не оказывает прямого или отдалённого действия на здоровье популяции (населения).

Миграционно-воздушный показатель вредности учитывает поступление ЭХВ из почвы в атмосферный воздух с почвенной пылью, с водными парами и другими носителями. При этом за пороговую концентрацию по этому показателю вредности принимают то содержание ЭХВ в почве (в мг/кг абсолютно сухой почвы), при котором среднесуточное поступление вещества в атмосферный воздух не приведёт к превышению установленной для него среднесуточной ПДК в атмосферном воздухе.

Миграционно-водный показатель вредности характеризует процессы миграции ЭХВ в поверхностные и грунтовые воды. Пороговой концентрацией по этому показателю вредности является то его максимальное количество в почве, при котором поступление химического соединения в грунтовые воды и открытые водоёмы с поверхностным стоком не создает концентраций, превышающих ПДК для воды водоёмов.

Фитоаккумуляционный (транслокационный) показатель вредности характеризует процесс миграции химического вещества из почвы в культурное растение и накопления его в фитомассе товарной части растения, используемой в качестве продуктов питания. Под пороговой концентрацией по этому показателю вредности понимают то количество химического вещества в почве, при котором накопление этого вещества фитомассой товарных частей к моменту сбора урожая не превысит установленных для продуктов питания допустимых концентраций (ПДК). С учётом миграции вредных веществ в сельскохозяйственную продукцию устанавливают ПДК для почв сельскохозяйственного назначения.

Органолептический показатель вредности характеризует изменение запаха атмосферного воздуха, вкуса, цвета и запаха воды и пищевых продуктов. Под пороговой концентрацией по органолептическому показателю вредности понимают то максимальное количество ЭХВ в почве, которое не влияет на органолептические свойства атмосферного воздуха, воды и продуктов питания, полученных из растений, выросших на этой почве.

Общесанитарный показатель вредности характеризует изменение биологической активности почвы, определяющее самоочищение почвы от ЭХВ. Под пороговой концентрацией ЭХВ по этому показателю вредности понимают то его максимальное количество (мг/кг абсолютно сухой почвы), которое вызывает на 5-7-е сутки, как изменение общей численности почвенных микроорганизмов, так и численности микроорганизмов основных физиологических групп не более чем на 50%, а также ферментативной активности почвы не более чем на 25 % по сравнению с аналогичными показателями контрольных проб.

ПДК для ряда химических веществ в почве, действующие в настоящее время в Российской Федерации приведены в табл. 3.23.

При определении предельно допустимых концентраций химических веществ в почве определяют пороговые концентрации по всем рассмотренным показателям вредности и принимают в качестве ПДК наименьшее значение (см. табл. 3.26).

Пороговые концентрации по отдельным показателям вредности

и ПДК ЭХВ в почве (Гончарук Е.И., Сидоренко Г.И. 1996)

Пороговые концентрации по показателям вредности, мг/кг

Источник