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
Показатели вредности загрязняющих веществ почв
УТВЕРЖДАЮ
Заместитель Главного
государственного
санитарного врача СССР
В.Е.КОВШИЛО
5 августа 1982 г. N 2609-82
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ГИГИЕНИЧЕСКОМУ ОБОСНОВАНИЮ ПДК ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В ПОЧВЕ
ВВЕДЕНИЕ
Методические рекомендации по гигиеническому обоснованию предельно допустимых концентраций химических веществ в почве представляют собой второе издание ранее выпущенных рекомендаций (МЗ СССР, 19 мая 1976 г. N 1427-76), переработанное и дополненное рядом новых положений в соответствии с современным уровнем знаний.
Первый выпуск Методических рекомендаций сыграл положительную роль в разработке первых 28 ПДК для различных химических загрязнителей почвы (1976-1980).
Пользуясь утвержденными предельно допустимыми концентрациями химических веществ в почве, осуществляется контроль за уровнем ее загрязнения: плановый выборочный контроль санитарно-эпидемиологическими станциями; постоянный контроль ведомственными санитарными лабораториями промышленных предприятий за уровнем техногенного загрязнения; систематический контроль ведомственными лабораториями органов коммунального хозяйства по очистке территорий городов, полигонов складирования бытовых и смешанных промышленных отходов при совместном обезвреживании; постоянный контроль токсикологическими лабораториями и группами Всесоюзного объединения Союзсельхозхимия Министерства сельского хозяйства.
Наличие научно обоснованных нормативов позволяет оценить существующие уровни загрязнения почвы химическими веществами и эффективность осуществляемых мероприятий по охране почвы от загрязнения; стимулирует развитие прогрессивных технологических процессов и санитарной техники. Соблюдение норматива обеспечивается контролем за уровнями внесения или поступления химических веществ в почву и гарантирует безопасность для здоровья населения.
Переиздание Методических рекомендаций будет способствовать накоплению фактических данных по специфике поведения химических загрязнителей в почве, что необходимо для последующего совершенствования методических приемов и их унификации, а также дальнейшему развитию работ по гигиеническому нормированию химических веществ в почве.
Секция гигиены почвы Всесоюзной проблемной комиссии «Научные основы гигиены окружающей среды» с большим вниманием будет рассматривать все научно аргументированные предложения, направленные на дальнейшее усовершенствование методических приемов гигиенического нормирования химических загрязнителей почвы и учитывать их в последующей работе.
Разработка предложений в методическом плане предполагается при постановке научно-исследовательских работ наиболее углубленного плана, касающегося как совершенствования показателей и критериев гигиенического нормирования, так и изучения состояния здоровья населения при прямом и опосредованном воздействии загрязнения почвы.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Гигиеническое нормирование в почве химических техногенных загрязнителей, химических средств защиты растений и минеральных удобрений является одним из важных мероприятий в санитарной охране почвы и здоровья населения.
1.1. Разработку предельно допустимых концентраций (ПДК) для химических загрязнителей в почве осуществляют лаборатории или группы по гигиене почвы НИИ гигиенического профиля, кафедры коммунальной гигиены медвузов, институтов усовершенствования врачей, лаборатории крупных санэпидстанций.
1.1.1. Выбор химического вещества для гигиенического нормирования в почве должен согласовываться с бюро секции гигиены почвы проблемной комиссии союзного значения «Научные основы гигиены окружающей среды», а для химических средств защиты растений — с проблемной комиссией «Научные основы гигиены и токсикологии пестицидов, полимеров и пластических масс».
1.1.2. Разработанные ПДК для химических загрязнителей почвы рассматриваются в учреждениях-разработчиках, согласовываются на пленумах секций, после чего утверждаются МЗ СССР.
1.1.3. Нормированию в почве по приоритетности в первую очередь подлежат: стойкие пестициды и их метаболиты, соли тяжелых металлов, микроэлементы, нефтепродукты, сернистые соединения, минеральные удобрения и другие вещества, которые могут систематически поступать в почву.
1.1.4. Разработку ПДК в почве целесообразнее проводить, прежде всего, для наиболее изученных химических загрязнителей, имеющих утвержденные ПДК в атмосферном воздухе, в воде водоемов и ПДОК в пищевых продуктах.
1.2. ПДК химического вещества в почве — это то максимальное количество химического вещества (исчисляемого в мг/кг пахотного слоя абсолютно сухой почвы), которое не вызывает прямого или опосредованного отрицательного влияния на здоровье человека и самоочищающую способность почвы.
1.2.1. Гигиеническое обоснование ПДК для химического загрязнителя почвы базируется на четырех основных показателях вредности, определяемых экспериментально: транслокационном (переход в растения), миграционном водном, миграционном воздушном, общесанитарном.
1.2.2. Транслокационный показатель вредности характеризует способность химического вещества переходить из почвы через корневую систему в сельскохозяйственные растения и накапливаться в их зеленой массе и плодах.
1.2.3. Миграционный водный показатель вредности характеризует способность химического вещества переходить из почвы в подземные грунтовые воды и поверхностные водоисточники.
1.2.4. Миграционный воздушный показатель вредности характеризует способность химического вещества переходить из почвы в атмосферный воздух.
1.2.5. Общесанитарный показатель характеризует влияние химического вещества на самоочищающую способность почвы и ее биологическую активность.
Оценка каждого из указанных показателей вредности проводится путем определения подпороговой концентрации химического вещества в почве по соответствующему показателю.
Подпороговая концентрация — это максимальное количество химического вещества в почве, выраженное в мг/кг абс. сух. почвы, которое:
не влияет на процессы самоочищения и почвенный микробоценоз (общесанитарный показатель) и обусловливает переход этого вещества:
— в растения в количестве, не превышающем к моменту сбора урожая ПДОК для продуктов питания (транслокационный показатель);
— в подземные и поверхностные воды в количестве, не превышающем ПДК для воды водоемов (миграционный водный показатель);
— в атмосферный воздух в количестве, не превышающем ПДК для атмосферного воздуха (миграционный воздушный показатель).
1.2.6. Из четырех установленных для данного химического вещества количественных величин показателей вредности лимитирующей является наименьшая, которая принимается, как его ПДК в почве.
1.3. Предельно допустимые концентрации химических веществ в почве устанавливаются экспериментально в лабораторных опытах. При необходимости опыты проводятся также в натурных (полевых) условиях с использованием данных агрохимического паспорта почвы, отражающего ее основные параметры (тип и подтип почвы, механический состав, pH, содержание гумуса, емкость поглощения, влажность).
1.3.1. Лабораторные исследования проводятся на естественном типе почвы, преобладающей в данной местности (крае, области, республике), наиболее легкого механического состава (песчаные, супесчаные) с содержанием гумуса не выше 2%, определенным значением pH.
1.3.2. При отсутствии ПДОК в пищевых продуктах, ПДК для воды водоемов и атмосферного воздуха или недостаточно полной токсикологической характеристики нормируемых веществ в опубликованной литературе проводится токсикологический эксперимент на теплокровных животных по сокращенной схеме для последующего расчета ПДК химического вещества в почве.
2. МЕТОДИКА ПОСТАНОВКИ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ОБОСНОВАНИЮ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В ПОЧВЕ
Разработка гигиенического норматива химического вещества в почве является многосторонним комплексным исследованием, методической схемой которого предусмотрено обоснование четырех показателей вредности (1.2.1).
Проведение исследований по гигиеническому нормированию химического вещества в почве начинается со сбора информации, позволяющей оценить его значение в санитарной практике и выяснить его физико-химические константы.
2.1. Санитарная и физико-химическая характеристика вещества и принцип выбора препаративных форм нормируемого вещества
Следует выявить, в каких количествах изучаемое вещество встречается в природе, в каких производственных процессах и в каких количествах оно используется в промышленности, пути поступления его в почву, уровни загрязнения почвы, параметры токсичности вещества и механизм токсического действия, данные о нормативах в смежных средах, методы обнаружения вещества и его метаболитов в почве, воде, воздухе и растениях, а при необходимости и в биологическом материале.
Сведения о физико-химических параметрах должны включать данные о молекулярной массе, растворимости вещества (и его соединений) в воде при 20°C, мг/л, давлении паров. Очень важно иметь данные о процессах и продуктах трансформации вещества в почве и возможном изменении его свойств под влиянием почвенной среды.
Для проведения исследований по гигиеническому нормированию должны использоваться лишь такие образцы вещества, физико-химические свойства которых соответствуют показателям химически чистого (х.ч.) или чистого для анализа (ч.д.а.) вещества.
Использование для нормирования смесей веществ возможно в том случае, если известно применение их в народном хозяйстве (например, средства защиты растений). В данном случае для решения вопроса о целесообразности нормирования необходимо иметь сведения о содержании примесей, их постоянстве и свойствах.
2.2. Стандартизация условий проведения исследований
2.2.1. Подготовка почвенных образцов
Как указывалось в пункте 1.3.1, экспериментальное обоснование ПДК химических веществ в почве проводится в лабораторных условиях при комнатной температуре +18 — +20°C на естественном типе почвы, преобладающем в данной местности (крае, области, республике), наиболее легкого механического состава (песчаные, супесчаные) с содержанием гумуса от 0,5 до 2%, влажности 60% от общей влагоемкости.
Для постановки лабораторных опытов отбирается почва пахотного слоя (0-25 см) с заведомо незагрязненных участков, в которой предварительно определены основные агрохимические свойства: pH, KCl, гумус, емкость поглощения, влагоемкость и содержание нормируемых веществ. При постановке исследований с микроэлементами, тяжелыми металлами необходимо наличие данных о содержании валовых и подвижных форм изучаемых элементов. Свежеотобранная почва доводится до воздушно-сухого состояния путем просушивания в хорошо вентилируемом помещении в течение 3-4 дней при комнатной температуре на рассеянном свету. Высушенная почва освобождается от посторонних включений (камни, корни растений и пр.) и просеивается через сито с диаметром отверстий 2-3 мм. Подготовленную таким образом почву используют для постановки опытов.
2.2.2. Расчет количества воды, необходимой для создания влажности почвы, равной 60% от полной влагоемкости
Лабораторные и вегетационные опыты рекомендуется проводить при оптимальной для микробиологических процессов и растений влажности почвы, равной 60% от полной влагоемкости. Расчет количества воды, необходимой для создания и поддержания влажности почвы на этом уровне, проводится по следующей методике.
Вначале определяется лабораторным путем полная влагоемкость почвы, затем рассчитывается количество добавляемой воды, обеспечивающее увлажнение до 60% влажности от полной влагоемкости.
Определение полной влагоемкости почвы проводится в стеклянных трубках диаметром 3-5 см и высотой 15-20 см. Нижний конец трубки обвязывают марлей, на которую помещают кружок фильтровальной бумаги. Почву в воздушно-сухом состоянии помещают в трубку слоем 10 см, уплотняя ее легким постукиванием, и взвешивают на технических весах. Затем трубку помещают в сосуд, на дно которого наливают тонким слоем воду.
Полноту насыщения почвы влагой проверяют ежесуточным взвешиванием. Для этого трубку с почвой извлекают из сосуда с водой, осторожно промокают фильтровальной бумагой излишки влаги и взвешивают. Получение близких результатов предыдущего и последующего взвешивания, не превышающих 0,05-0,1 г, указывает на установление постоянного веса почвы. После этого почву из трубки переносят в фарфоровую чашку, тщательно перемешивают и из разных мест отбирают 10-15 г почвы для определения содержания влаги. Навеску почвы помещают в тарированный стеклянный бюкс и определяют вес бюкса с почвой с точностью до 0,01 г. Затем бюкс ставят в открытом виде в термостат, где почва сушится при температуре 105° до постоянного веса. Первый раз почву взвешивают после шестичасового высушивания, последующие взвешивания проводятся через каждые 2 часа до постоянного веса. Перед каждым взвешиванием бюкс охлаждают в эксикаторе. Результаты взвешивания записываются следующим образом:
1. Вес бюкса пустого (в г) — а.
2. Вес бюкса с почвой до сушки (в г) — в.
3. Вес бюкса с почвой после сушки (в г) — с.
4. Вес испарившейся воды (в г) — в-с.
5. Вес сухой почвы (в г)* — с-а.
* Сухая почва — почва, высушенная при 100-105°C.
Расчет полной влагоемкости проводится по формуле:
.
Определение полной влагоемкости для каждого образца почвы проводится в трехкратной повторности. Затем находят 60% от полной влагоемкости. Например, если полная влагоемкость почвы равна 42,1%, то 60% от нее составит 25,3%. Это значит, что при постановке опытов на каждый кг сухой почвы необходимо добавить 253 г (мл) воды.
Для пересчета данных с воздушно-сухой на сухую почву определяют гигроскопическую воду в почве. С этой целью отвешивают на аналитических весах 5,0 грамм воздушно-сухой почвы, помещают ее в предварительно взвешенный бюкс и затем высушивают образец почвы в сушильном шкафу при температуре 105° в течение 5 часов.
После высушивания бюкс охлаждают в течение 40 минут в эксикаторе и взвешивают на аналитических весах. Разница в весе до и после высушивания дает количество гигроскопической воды во взятой навеске. Содержание гигроскопической воды в почве вычисляют по формуле:
,
— процент гигроскопической воды;
— вес стаканчика с почвой до высушивания (г);
— вес стаканчика с почвой после высушивания (г);
— вес стаканчика (в г).
Пересчет на сухую почву производят по формуле:
,
— навеска воздушно-сухой почвы;
— процент гигроскопической воды.
Перед закладкой опыта вегетационный сосуд с определенной навеской почвы, доведенной по влажности до 60% от полной влагоемкости, взвешивают. Заданная влажность поддерживается в течение опыта путем полива дехлорированной водопроводной водой до начального веса.
2.2.3. Принцип выбора рабочих концентраций нормируемого вещества
Концентрации нормируемого вещества выражаются в мг/кг почвы. При подборе рабочих концентраций химических веществ, которые следует испытывать в опытах, необходимо учитывать следующие рекомендации.
Источник