Расчет загрязнения почвы zc если нет одк. Оценка химических показателей загрязнения почвы. Показатели биологической активности почвы
I. Санитарно-химические показатели санитарного состояния почв:
Основным санитарно-химическим показателем является санитарное число , которое косвенно характеризует процесс гумификации почвы и позволяет оценить самоочищающую способность почвы от органических загрязнений.
Санитарное число - частное от деления количества почвенного белкового азота (азота гумуса) в мг в 100,0 абсолютно сухой почвы к общему содержанию органического азота в тех же единицах. Почва считается чистой, если санитарное число приближается к 1.
II. Биогеохимические показатели:
Основным критерием гигиенической оценки загрязнения почв химическими веществами является предельно допустимая концентрация (ПДК) или ориентировочно допустимая концентрация (ОДК) химических веществ в почве (табл. 3).
Коэффициент концентрации химического вещества (К с ) . К с определяется отношением фактического содержания определяемого вещества в почве (С i )
в мг/кг почвы к ПДК (табл. 3) с учетом регионального фонового (С пдк):
K c = C i / C пдк
Суммарный показатель загрязнения (Z с ), который равен сумме коэффициентов концентраций химических элементов-загрязнителей и выражен формулой: Z c = Σ (K ci + … + K cn) – (n - 1),
где n - число определяемых суммируемых веществ;
К сi - коэффициент концентрации i-го компонента загрязнения.
Оценка степени опасности загрязнения почвы химическими веществами проводится по санитарному числу, суммарному показателю загрязнения (табл. 2).
Таблица 2
Оценка степени химического загрязнения почвы
Таблица 3
Предельно-допустимые концентрации экзогенных химических веществ
| Наименование веществ | ПДК, мг/кг | Класс опасности |
| Металлы | ||
| Ванадий | ||
| Кобальт (подвижная форма) | 5,0 | |
| Медь (подвижная форма) | 3,0 | |
| Никель | 4,0 | |
| Ртуть | 2,1 | |
| Свинец | ||
| Хром | 6,0 | |
| Цинк | ||
| Неорганические соединения | ||
| Нитраты | ||
| Мышьяк | 2,0 | |
| Сероводород | 0,4 | |
| Фосфор (суперфосфат) | ||
| Фториды (водорастворимая форма) | ||
| Ароматические углеводороды | ||
| Бензол | 0,3 | |
| Изопропилбензол | 0,5 | |
| Ксилолы | 0,3 | |
| Стирол | 0,1 | |
| Толуол | 0,3 | |
| Удобрения и ПАВ (поверхностно-активные вещества) | ||
| Жидкие комплексные удобрения с добавками марганца | ||
| Азотно-калийные удобрения | ||
| ПАВ | 0,2 | |
| Бенз(а)пирен | 0,02 | |
| ДДТ | 0,05 |
Оценка показателей санитарно-эпидемиологической безопасности почвы
I. Санитарно - бактериологические показатели
1. Косвенные, характеризуют интенсивность биологической нагрузки на почву. Это - санитарно-показательные организмы группы кишечной палочки (коли-индекс) и фекальные стрептококки (индекс энтерококков).
2. Прямые санитарно-бактериологические показатели эпидемической опасности почвы - обнаружение возбудителей кишечных инфекций (возбудители
кишечных инфекций, патогенные энтеробактерии, энтеровирусы). Концентрация колифага в почве на уровне 10 КОЕ/г и более свидетельствует об инфицировании почвы энтеровирусами.
Число яиц геогельминтов (аскарид, власоглавов, токсокар, анкилостомид и др.), яиц биогельминтов (описторхов, дифиллоботриидов и др.), а также цист кишечных патогенных простейших (криптоспоридий, изоспор, лямблий, балантидий, дизентерийной амебы).
II.Санитарно - энтомологические показатели
Наличие синантропных мух и их личинок является прямым показателем загрязнения почвы и позволяет судить о загрязнении почвы отдельными видами отбросов и неудовлетворительном состоянии очистки в целом или определенных ее этапов (табл. 4). На территории населенных мест в общественных и частных домовладениях, пищевых и торговых предприятиях, пунктах общественного питания, в зоопарке, местах содержания служебных и спортивных животных), мясо- и молочных комбинатах и т.п. наиболее вероятными местами выплода мух являются скопления разлагающихся органических веществ и почвы вокруг них на расстоянии до 1 м.
Таблица 4
Оценка степени эпидемической опасности почвы
| Категория загрязнения почв | ОМЧ, г | Индекс БГКП | Титр анаэробов, г | Патоген. бактерии | Яйца гео-гельминтов, экз/кг | Личинки /куколки мух в почве с S20×20 см |
| Чистая | Менее 1000 | 1 - 10 | ≥ 0,1 | |||
| Умеренно опасная | Десятки тысяч | 10 - 100 | 0,1-0,001 | до 10 | до 10 / 0 | |
| Опасная | Сотни тысяч | 100 - 1000 | 0,001-0,0001 | до 100 | до 100 / 10 | |
| Чрезвычайно опасная | Миллионы | 1000 и выше | < 0,0001 | > 100 | > 100 / > 10 |
Здоровой почвой называют легкопроницаемую, крупнозернистую незагрязненную почву, если содержание глины и песка в ней составляет 1:3, отсутствуют возбудители болезней, яйца гельминтов, а микроэлементы содержатся в количествах, не вызывающих эндемические заболевания.
Результаты обследования почв учитывают при разработке мероприятий по их рекультивации, профилактике инфекционной и неинфекционной заболеваемости, схем районной планировки и в др. целях (табл. 5).
| Категории загрязнения почв | Рекомендации по использованию почв |
| Чистая | Использование без ограничений |
| Допустимая | Использование без ограничений, исключая объекты повышенного риска |
| Умеренно опасная | Использование в ходе строительных работ под отсыпки котлованов и выемок, на участках озеленения с подсыпкой слоя чистого грунта не менее 0,2 мИспользование под любые культуры при условии контроля качества с/х продукции |
| Опасная | Ограниченное использование под отсыпки выемок и котлованов с перекрытием слоем чистого грунта не менее 0,5 м. При наличии эпидемиологической опасности - использование после проведения дезинфекции (дезинвазии) по предписанию органов госсанэпидслужбы с последующим лабораторным контролемИспользование под технические культуры. Использование под с/х культуры ограничено с учетом растений концентраторов |
| Чрезвычайно опасная | Вывоз и утилизация на специализированных полигонах. При наличии эпидемиологической опасности - использование после проведения дезинфекции (дезинвазии) по предписанию органов госсанэпидслужбы с последующим лабораторным контролемИспользовать под технические культуры или исключить из с/х использования. Лесозащитные полосы |
1. На основании данных ситуационной задачи оценить:
1) физические свойства почвы и ее способность к самоочищению;
2) степень загрязнения почвы химическими веществами;
3) санитарное состояние почвы.
2. Дать заключение о степени загрязнения и опасности почвы данного участка, указать рекомендации о возможном использовании данной почвы.
Ситуационные задачи по оценкестепени загрязнения и опасности почвы
| Показатель Вариант | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Механический состав | |||||
| Посторонние примеси, % | |||||
| Частицы песчаные >0,01 мм, % | |||||
| Частицы глинистые <0,01мм,% | |||||
| Химический состав | |||||
| Свинец, мг/кг | 0,03 | 0,09 | |||
| Медь, мг/кг | 0,11 | 0,45 | 0,17 | ||
| Фториды, мг/кг | 0,8 | 3,2 | 0,1 | ||
| Ксилолы, мг/кг | - | - | 4,6 | - | 0,6 |
| Нитраты, мг/кг | - | - | |||
| ПАВ, мг/кг | 0,12 | 0,4 | - | 0,28 | - |
| ДДТ, мг/кг | 0,5 | - | - | - | 0,3 |
| Бенз(а)пирен, мг/кг | - | 0,14 | 0,7 | 0,02 | 0,08 |
| Общее число бактерий в 1 г. | 3 10 4 | 6,8 10 5 | 2 10 5 | 6 10 4 | 2,3 10 3 |
| Коли-титр, г | 7,6 | 0,05 | 0,012 | 0,01 | |
| Титр анаэробов, г | 0,1 | 1,0 | 0,001 | 0,0005 | 0,3 |
| Число яиц гельминтов | - | - | - | ||
| - | - | - | |||
| Показатель Вариант | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| Механический состав | |||||
| Посторонние примеси, % | 0,5 | 0,9 | |||
| Частицы песчаные>0,01 мм,% | |||||
| Частицы глинистые>0,01мм,% | 12,5 | 17,1 | |||
| Химический состав | |||||
| Общее содержание органического азота в 100,0 г почвы, мг | |||||
| Содержание азота гумуса в 100,0 г | 8,5 | ||||
| Свинец, мг/кг | 2,6 | 24,5 | |||
| Медь, мг/кг | 0,9 | 0,6 | 0,02 | 2,1 | 3,6 |
| Фториды, мг/кг | 0,25 | 5,4 | 0,2 | ||
| Ксилолы, мг/кг | - | 2,8 | - | 0,05 | |
| Нитраты, мг/кг | |||||
| ПАВ, мг/кг | 0,1 | - | 0,06 | 0,12 | 0,01 |
| ДДТ, мг/кг | - | - | 3,8 | 0,7 | |
| Бенз(а)пирен, мг/кг | - | 0,15 | 0,1 | 0,002 | 0,4 |
| Показатели санитарно-эпидемиологической безопасности почвы | |||||
| Общее число бактерий в 1 г. | 3,1 10 4 | 4 10 5 | 1,2 10 5 | 5,2 10 3 | 1,3 10 4 |
| Коли-титр, г | 0,006 | 0,3 | 0,03 | 0,8 | 0,02 |
| Титр анаэробов, г | 0,008 | 0,02 | 0,5 | 0,016 | 0,08 |
| Число яиц гельминтов | - | - | |||
| Число личинок и куколок мух на 25 м² | - | - |
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. Подходы к оценке качества окружающей среды (в том числе почв) разнятся. Одни имеют четкую антропоцентристскую направленность, то есть за «нормальную» принимается среда, обеспечивающая требуемое качество жизни человека. Согласно экосистемным подходам, «нормальной» следует считать такую экосистему, в которой значимые антропогенные нарушения отсутствуют во всех звеньях экосистемы. Это служит гарантией обеспечения сохранения живых организмов и жизни человека. Санитарно-гигиеническое нормирование состояния почв - яркий пример антропоцентристского подхода, экологическое нормирование - пример экосистемного подхода.
Санитарно-гигиеническое нормирование. 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 концентрации (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 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.
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.
Основным токсикологическим показателем является общий санитарный показатель, в качестве которого используется параметр ЛД 50 - доза химического вещества, которая вызывает гибель 50 % подопытных животных. По полулетальной дозе вещества в воздухе, которым дышат животные, в воде и пище, которую они потребляют, определяют допустимое для живых организмов содержание веществ соответственно в воде, воздухе, продуктах питания.
Но с почвой прямые контакты человека несущественны или не имеют места вообще. Контакт почвы с организмом человека происходит опосредо-ванно 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 (таблица 4.1).
Таблица 4.1 - Предельно допустимые концентрации химических элементов в почвах
| Элемент | Кларк почв (Виноградов, 1962) | ПДК, мг/кг | Показатель вредности | |||
| общеса-нитарный | трансло-кационный | миграционный водный | миграционный воздушный | |||
| Общее содержание | ||||||
| Мп | ||||||
| V | ||||||
| РЬ | ||||||
| Hg | 0,01 | 2,1 | 5,0 | 2,1 | 2,5 | |
| Подвижные соединения | ||||||
| F | ||||||
| Си | 3,5 | |||||
| Ni | ||||||
| Zn | ||||||
| Со | ||||||
| Сг |
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 (в качестве объекта лабораторного исследования использовали образец верхнего горизонта дерново-подзолистой почвы).
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 (таблица 4.2).
Таблица 4.2 - ПДК химических веществ в почвах 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. Она характеризует ПДК как ту концентрацию вещества в почве, которая безопасна для живых организмов. Нокритерии отрицательного влияния на них химических веществ не определены.
2. Не учтено время воздействия поллютанта. Эксперимент цо 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. А это значит, что в тех случаях, когда уровни ПДК химических веществ в низших звеньях трофической цепочки не достигнуты, не исключается возможность их накопления на более высоких уровнях (и соответственно превышение ПДК).
8. Не учитывается возможность трансформации химических веществ, их накопления на различных биогеохимических барьерах.
9. Не учитывается взаимодействие химических веществ. При различных видах взаимовоздействия (аддитивность, антагонизм, синергизм) возможно образование структур более опасных, чем исходные соединения.
10. He оценивается в полной мере качество природных сред в целом, Например, при разработке нормативов для воды учитывается воздействие любого вещества на воду, используемую в определенных целях (питьевых, рыбохозяйственных, технических, рекреационных), но не рассматривается влияние этих веществ на воду как целостную природную систему, как природный ресурс.
11. Не учитываются свойства почвы. Но влияние сорбционной способности почв, содержания гумуса, кислотно-основных условий, грануло-метрического состава обусловливает способность почв к самоочищению. Следствием невнимания к свойствам почв является неприемлемый для использования уровень ПДК мышьяка в почвах. Этот показатель был установлен первым при разработке ПДК для почв, когда гигиенисты использовали в работе не образец почвы, а чистый песок, обладающий минимальной поглотительной способностью. В результате был установлен такой уровень ПДК мышьяка, который ниже уровня содержания элемента в большинстве почв.
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 ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) 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 (рН водной вытяжки <5);
Почвы со слабокислой и нейтральной средой (рН 5-7).
В эти две ассоциации, занимающие 60-70 % площади России, войдут практически все подзолистые, дерново-подзолистые, серые лесные и часть черноземов, включая их окультуренные варианты. Важен учет гранулометрического состава почв, особенно для почв первой группы. Поэтому почвы этой группы были разбиты на две подгруппы по гранулометрическому составу:
Песчаные и супесчаные почвы, обладающие наименьшей устойчи-востью к загрязнению;
Суглинистые и глинистые почвы, относительно более устойчивые к загрязнению химическими веществами.
По этому принципу в нашей стране были определены ориентировочно допустимые количества химических элементов в почвах (таблица 4.3). Отличие их от зарубежных в том, что они рассчитаны с учетом фонового содержания и дифференцированы в зависимости от реакции и гранулометрического состава почв.
Таблица 4.3 - Ориентировочно допустимые концентрации тяжелых метал-лов в почвах (общее содержание,мг/кг)
Уровни ОДК для одного и того же элемента для почв с разными свойствами различаются в 4 -5 раз.
Наиболее опасны ксенобиотики - вещества искусственной природы. Отдаленные последствия их воздействия на живые организмы неизвестны. Характер влияния искусственных токсикантов на живые организмы отличается от действия веществ, являющихся естественными составляющими почв, тем, что при изменении концентрации таких веществ во внешней среде в живых организмах не обнаруживается области стимулирования. Любые концентрации этих веществ в окружающей среде ведут к патологии. Скорость синтеза и выпуска многих из таких веществ, например пестицидов, выше скорости их нормирования. Пестицидов используется в настоящее время свыше 1000 наименований, не для всех из них есть ПДК.
При несовершенстве санитарно-гигиенических нормативов для содержания химических элементов в почвах, следует признать, что подходы и методы их определения имеют экологическую направленность. Эти подходы опираются на роль и механизмы связи почвы с другими природными средами.
Биогеохимическое нормирование . В основе биогеохимического нормирования лежит медико-географический подход. Он основан на натурных наблюдениях в таких регионах, где самой природой созданы "условия избытка или недостатка тех или иных химических элементов естественного происхождения в природных средах. Эти регионы называются биогеохимическими провинциями , и результаты регулярных наблюдений в них за состоянием живых организмов, в том числе и за здоровьем людей, позволяют установить связь их с содержанием элементов в природных средах.
Ценность этого подхода - в опоре на фактический, а не эксперименталь-ный материал. Теоретическая основа здесь совершенно иная, чем при санитарно-гигиеническом нормировании. Предполагается, что каждому биогеохимическому таксону (ландшафту, экотопу) соответствует четкая взаимосвязь и взаимообусловленность пищевых цепей, которая складывалась длительное время. Она адаптирована к природным специфическим условиям, с которыми связана миграция и аккумуляция любых химических веществ. Живые организмы реализовали все природные механизмы сопротивления внешнему воздействию, их состояние соответствует химическому составу окружающей среды.
На вероятностной основе определяются верхние и нижние границы, в рамках которых состояние большинства живых организмов (животных, растений, человека) в зонах биогеохимических провинций не отклоняются от нормы, то есть где осуществляется саморегуляция системы. Но, как правило,
5 - 20 % людей или животных в эндемических районах оказываются пора-женными. Чем больше содержание химических элементов превышает пороговые уровни, тем выше число пострадавших. Процесс естественного отбора при этом обостряется.
Выявлена связь между недостатком или избытком ряда элементов в природных средах и состоянием живых организмов, например, кобальтом и синтезом витамина В 12 и, как следствие, анемией при акобальтозе; Pb, Нg, Мо - и интоксикацией; F - флюорозом и другими костными заболеваниями; Сu, Zn, Мn, В - и хлорозом многих видов растений; Сu - и суховершинностью растений, В - и эндемическими энтеритами; I - и эндемическим зобом; Sr - и особыми формами рахита; Ni - и кожными заболеваниями; Se - и мышечной болезнью животных. Таким образом, состояние живых организмов в зоне биогеохимических провинций служит индикатором уровня содержания химических элементов в окружающей среде.
На основе этой концепции разработаны методы биогеохимического экологического нормирования. Проведено районирование биогеохимических эндемий на принципах почвенно-географического и биогеохимического районирования.
На основе биогеохимического районирования В.B. Ковальским установлены пороговые концентрации ряда химических элёментов в почвах (таблица 4.4).
Таблица 4.4 - Пороговые концентрации некоторых химических элементов в почвах, мг/кг (по Ковальскому, 1964)
| Элемент | Нормальное содержание | Нижняя граница пороговой концентрации | Верхняя граница пороговой концентрации |
| Со | 7-30 | 2-7 | >30 |
| Си | 15-60 | 6-15 | >60 |
| Мn | 400-3000 | <400 | >3000 |
| Zn | 30-70 | <30 | >70 |
| В | 6-30 | 6-30 | >30 |
| Мо | 1,5-4 | >1.5 | >4 |
| Sr | ? | 600-1000 | |
| J | 5-40 | 2-5 | >40 |
Проверкой эффективности используемого подхода может быть реакция живых организмов на исправление установленного дефицита добавкой дефицитного элемента. Например, введение селенита животным из биогеохимической провинции не вызывало никаких отрицательных последствий, а введение животным из фоновых районов вело к нарушениям их состояния.
Статистическое нормирование. Статистический прием определения уровней допустимых концентраций химических веществ впочвах состоит в определении усредненных (наиболее распространенных) уровней содержания химических элементов в природных средах в естественных условиях. Теоретическая основа такого подхода заключается в том, что среднее содержание химических элементов в природных средах в естественных условиях соответствует условиям нормального состояния живых организмов.
К этой группе нормативов качества почв может быть отнесен показатель суммарного загрязнения почв Z с (таблица 4.5). Рассчитывают его по формуле, предложенной Ю.Е. Саетом:
Z c = (С i /C ф) - (n - 1) (4)
Таблица 4.5 - Показатель суммарного загрязнения почв Z c
Нормирование состояния загрязненных почв на основе концепции экологического риска. В связи с повышением числа катастроф природного и техногенного характера во всем мире повышается внимание к оценке риска, угрозы жизни человека, в том числе экологического риска. Определение понятия дано в Федеральном законе РФ об охране окружающей среды (2002): риск от химического загрязнения почв - это нежелательные для человека и почв последствия антропогенной деятельности, «вторые могут произойти с определенной долей вероятности». Понятие экологического риска связано с понятием опасности, крайней степенью проявления которой является экологическая катастрофа.
Оценка экологического риска для определенного ландшафта вследствие загрязнения почв любыми химическими веществами проводится на основе сведений о реальной нагрузке загрязняющих веществ на почвы, их миграции в ландшафте и учете устойчивости почв к загрязнению.
При этом принимаются во внимание следующие факторы, характеризующие исследуемый ландшафт:
1) тип почв - характеризует кислотно-щелочные условия, содержание и тип гумуса, численность и видовой состав микрофлоры;
2) гранулометрический состав - характеризует почвенную поглотительную способность, содержание физической глины и песка;
3) положение в рельефе - характеризует степень геохимической подчиненности почв в ландшафте, т. е. интенсивность и направленность процессов рассеивания и аккумуляции загрязняющих веществ;
4) водный режим почв - характеризует соотношение количества осадков и испаряемости;
5) тип растительности - характеризует биологический фактор, оказывающий влияние на степень подвижности загрязняющих веществ;
6) почвообразующие породы - характеризует направление и скорость почвообразовательного процесса.
Негативный эффект влияния повышенной нагрузки на почвы оценивается по реакции чувствительных живых организмов. Чаще всего это проводится по реакции чувствительных микроорганизмов почвы.
Для нахождения ориентировочного показателя экологического риска для почвы нужны два показателя: общей химической нагрузки загрязняющего вещества (или загрязняющих веществ) на почвенный покров и критической нагрузки этих же поллютантов на эту территорию. Общую химическую нагрузку (кг/га или т/га) находят по массе всех потоков вещества на данную территорию. Основными источниками их на пахотных почвах чаще всего являются атмосферные выпадения и средства химизации.
Под критической нагрузкой понимается максимально безопасное для данного ландшафта количество загрязняющего вещества. Критическую нагрузку находят, принимая во внимание все механизмы трансформации и перераспределения исследуемых веществ на данной территории (вынос из верхнего слоя за счет внутрипочвенной биогенной и абиогенной миграции, поверхностный сток в сопредельные среды), а также механизмы устойчивости почв данной территории (основываясь на поглотительной способности почв, что справедливо для загрязняющих веществ любой природы, на биотической и абиотической деструкции, что справедливо для органических поллютантов).
Показатель критической нагрузки можно получить разными способами:
Экспериментально (при полевых наблюдениях, лабораторных опытах), определив параметры всех процессов, влияющих на поведение исследуемых веществ в данных почвах или привлекая необходимые сведения из различных источников;
Используя существующие программы, предназначенные для вычисления критических нагрузок конкретных загрязняющих веществ по вышеназванным показателям;
По критическому содержанию исследуемых веществ в продуктах растениеводства, выращенных на данных почвах;
Опираясь на ПДК химических веществ в почвах, переведя их величины из мг/кг массы вещества в кг/га площади исследуемых почв (Овчинникова, 2003).
Ориентировочный показатель экологического риска для почв можно найти как отношение общей химической нагрузки на почвенный покров к критической нагрузке этих веществ на эту же территорию.
Уровни показателя экологического риска загрязнения почв измеряются величинами, превышающими единицу. 0ни могут быть классифицированы. Один из примеров такой классификации приведен в таблице 4.6.
Таблица 4.6 - Классификация риска загрязнения почв (по Овчинниковой, 2003)
| Интегральный показатель риска Rj | Категория риска | Вероятность наступления негативных событий | Опасность загрязнения почв |
| Rj < 1 | Незначительный | -»0 | Отсутствует |
| Rj = 1-10 | Условно допустимый | 0,1 | Незначительная |
| Rj = 10-30 | Условно допустимый | 0,2 | Очень низкая |
| Rj = 30-70 | Условно допустимый | 0,3 | Низкая |
| Rj = 70-100 | Недопустимый | 0,4 | Умеренная |
| Rj = 100-250 | Недопустимый | 0,5 | Умеренно высокая |
| Rj = 250-500 | Недопустимый | 0,6 | Высокая |
| Rj = 500-800 | Недопустимый | 0,7 | Экстремальная |
| Rj = 800-1000 | Недопустимый | 0,7-0,9 | Предкризисная |
| Rj > 1000 | Недопустимый | 0,9-1 | Кризисная |
Нормирование на основе концепции экологического риска имеет прямой выход в практику, так как позволяет учитывать опасность загрязнения почвы при расчете кадастровой стоимости, при этом, чем выше риск загрязнения земель, тем ниже ее стоимость.
Задание 2. Оценка качества природной среды по интегральным геохимическим показателям.
Определение гидрохимического индекса загрязнения воды (ИЗВ)
Гидрохимический ИЗВ является аддитивным показателем и представляет собой среднюю долю превышения ПДК по строго лимитированному числу индивидуальных ингредиентов и вычисляется по формуле:
где n – число показателей, используемых для расчета индекса; С i – концентрация химического вещества в воде, мг/л; ПДК i – предельно допустимая концентрация вещества в воде, мг/л.
При определении ИЗВ для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового видов водопользования расчет ведут по величине ПДК в для шести компонентов, имеющих наибольшую кратность превышения (С/ПДК в ), т.е. n = 6. В число шести основных, так называемых «лимитируемых» показателей, входят в обязательном порядке концентрация растворенного кислорода и значение БПК 5 .
Учитывая, что показатель биохимического потребления кислорода (БПК 5) является интегральным показателем наличия легкоокисляемых органических веществ (ПДК для БПК полн − 3 мг О 2 /л), а также то, что с увеличением содержания легкоокисляемых органических веществ (уменьшением содержания растворенного кислорода) качество вод снижается более резко, ПДК для этих показателей принимается по табл. 1.6.
Внимание! Для кислорода находится отношение ПДК i к C i .
В зависимости от величины ИЗВ участки водных объектов подразделяются по качеству на 7 классов, представленных в табл. 1.1.
Таблица 1.1
Классификация качества воды водоемов в зависимости от комплексного ИЗВ
| Качественное состояние воды | Значения ИЗВ | Класс качества воды |
| Очень чистые | < 0,2 | |
| Чистые | 0,2 – <1,0 | |
| Умеренно загрязненные | 1,0 – <2,0 | |
| Загрязненные | 2,0 – 4<,0 | |
| Грязные | 4,0 – <6,0 | |
| Очень грязные | 6,0 – <10,0 | |
| Чрезвычайно грязные | ≥ 10,0 |
Задание к работе
Река Т. используется по многоцелевому назначению. На различных участках реки вода используется для хозяйственно-питьевых и культурно-бытовых нужд населения. Загрязнение воды может быть от недостаточно очищенных сбросов сточных вод различных предприятий, а также от смыва с полей части почвы, содержащей различные агрохимикаты. Необходимо определить экологическое состояние и пригодность водоема для указанных видов водопользования, а также предложить способы решения возникающих проблем.
1. Определить индекс загрязнения воды (ИЗВ):
1.1. Используя данные ГН 2.1.5.1315-03 заполнить таблицу 1.4
1.3. Выбрать шесть компонентов для расчета: концентрация растворенного кислорода, значение БПК 5 , а также значения 4 показателей, имеющих наибольшую кратность превышения.
1.5. Результаты расчетов представить в виде таблицы 1.5.
1.6. Указать качественное состояние воды в соответствии с данными таблицы 1.1
1.7. Дать характеристику 3 веществам, наиболее сильно загрязняющим воду (по превышению ПДК)
В табл. 1.2 приведены результаты стандартного анализа воды. В табл. 1.3 и 1.5 приведены данные химического анализа воды по содержанию в ней токсичных металлов и справочные данные для определения величины ИЗВ.
Таблица 1.2
Стандартный анализ воды
| № вар | Показатели | |||||||||
| Коли- индекс | Запах, баллы | БПК 5 , мг О 2 /л | рН | Растворенный кислород, мг/л | Цвет-ность, град | Взвешенные вещества, мг/л | Общая минерализация, мг/л | Хлориды, мг/л | Сульфаты, мг/л | |
| 10 8 | 1,5 | 7,2 | ||||||||
| 10 7 | 9,4 | |||||||||
| 1888 8,3 | ||||||||||
| 3,5 | ||||||||||
| 10 | 5,2 | |||||||||
| 7,1 | ||||||||||
| 10 6 | 9,8 | |||||||||
| 10 6 | 1,5 | 1,5 | ||||||||
| 1,5 | 3,4 | |||||||||
| 0,5 | 5,5 | |||||||||
| 7,6 | ||||||||||
| 10 5 | 9,1 | |||||||||
| 10 8 | 1,8 | |||||||||
| 3,6 | ||||||||||
| 1,5 | 5,4 |
Таблица 1.3
Результаты химического анализа воды по содержанию в ней катионов токсичных металлов
| № вар | Концентрация С, мг/л | ||||||||
| Al 3+ | As 3+ | Cu 2+ | Fe 3+ | Hg 2+ | Mn 2+ | Ni 2+ | Pb 2+ | Zn 2+ | |
| 0,15 | 0,03 | 2,0 | 0,1 | 0,001 | 0,05 | 0,35 | 0,05 | 0,2 | |
| 0,03 | 0,02 | 1,0 | 0,2 | 0,001 | 0,07 | 0,16 | 0,70 | 0,1 | |
| 0,02 | 0,01 | 0,5 | 0,1 | 0,001 | 0,20 | 0,25 | 0,05 | 1,0 | |
| 0,02 | 0,07 | 0,5 | 0,2 | 0,001 | 0,30 | 0,46 | 0,02 | 2,0 | |
| 0,30 | 0,01 | 2,0 | 0,5 | 0,001 | 0,05 | 0,34 | 0,02 | 0,05 | |
| 0,02 | 0,10 | 0,2 | 0,1 | 0,001 | 0,05 | 0,33 | 0,02 | 0,5 | |
| 0,01 | 0,02 | 0,1 | 0,2 | 0,001 | 0,07 | 0,08 | 0,05 | 7,0 | |
| 0,002 | 0,01 | 0,5 | 0,1 | 0,003 | 0,03 | 0,37 | 0,03 | 2,0 | |
| 0,01 | 0,03 | 2,0 | 2,0 | 0,001 | 0,50 | 0,03 | 0,05 | 0,5 | |
| 0,02 | 0,02 | 0,1 | 0,1 | 0,001 | 0,05 | 0,05 | 0,02 | 0,5 | |
| 0,03 | 0,05 | 1,5 | 0,6 | 0,001 | 0,30 | 0,31 | 0,05 | 1,5 | |
| 0,01 | 0,10 | 1,8 | 0,2 | 0,002 | 0,05 | 0,25 | 0,03 | 1,0 | |
| 0,02 | 0,05 | 0,5 | 0,15 | 0,001 | 0,10 | 0,10 | 0,07 | 0,5 | |
| 0,01 | 0,02 | 0,1 | 0,3 | 0,001 | 0,03 | 0,48 | 0,02 | 1,0 | |
| 0,30 | 0,03 | 0,3 | 1,6 | 0,001 | 0,25 | 0,36 | 0,03 | 0,5 |
Таблица 1.4
Предельно допустимые концентрации и класс опасности химических веществ в воде
Таблица 1.5
Индекс загрязнения воды
| Компоненты | Концентрация С, мг/л | ПДК в, мг/л | С/ПДК в | Участвуют в расчете ИЗВ |
| БПК 5 , мг О 2 /л | ||||
| Растворенный кислород, мг/л | ||||
| Сl - | ||||
| SO 4 2- | ||||
| Al 3+ | ||||
| As 3+ | ||||
| Cu 2+ | ||||
| Fe 3+ | ||||
| Hg 2+ | ||||
| Mn 2+ | ||||
| Ni 2+ | ||||
| Pb 2+ | ||||
| Zn 2+ | ||||
| - | ИЗВ |
Таблица 1.6
Нормативные величины БПК5 и растворенного кислорода
Суммарный показатель химического загрязнения Zc
Химическое загрязнение грунтов и донных отложений оценивают по суммарному показателю химического загрязнения Zc, являющимся индикатором неблагоприятного воздействия на здоровье населения.
Суммарный показатель химического загрязнения Zc характеризует степень химического загрязнения грунтов, обследуемых участков металлов I-III классов опасности, и определяется как сумма коэффициентов концентрации Kc, отдельных компонентов загрязнения по формуле
Zс = Кci + … + Кcn - (n - 1), (2.1)
где: n - количество учитываемых химических элементов;
Кci - коэффициент концентрации i-го компонента загрязнения, превышающий единицу.
Задание к работе
1.1. Используя данные СанПиН 2.1.7.1287-03, ГН 2.1.7.2041-06, ГН 2.1.7.2511-09 заполнить таблицу 2.2. В случае отсутствия установленного ПДК (ОДК), указать кларк элемента в городских почвах (по Алексеенко).
1.3. Выбрать для расчета компоненты, Кс которых превышает 1 .
1.5. Результаты расчетов представить в виде таблицы 2.3.
1.6. Сделать вывод об уровне суммарного загрязнения и привести рекомендации по использованию почв в соответствии с СанПиН 2.1.7.1287–03.
1.7. Дать характеристику 3 веществам, наиболее сильно загрязняющим почву (по превышению ПДК)
Таблица 2.1
Результаты химического анализа почвы по содержанию в ней токсичных металлов
| № вар. | Концентрация вещества в почве, мг/кг | ||||||||
| Pb | Zn | Cu | Ni | Co | Mn | V | As | Sr | |
| 152,3 | 461,1 | 30,0 | 32,3 | 3,7 | 583,1 | 35,0 | 35,5 | 209,5 | |
| 18,7 | 91,0 | 24,7 | 23,9 | 2,8 | 509,9 | 24,3 | 12,2 | 139,9 | |
| 44,8 | 117,7 | 24,4 | 22,5 | 1,9 | 422,2 | 16,7 | 15,8 | 169,6 | |
| 26,3 | 82,7 | 32,3 | 23,5 | 0,9 | 491,4 | 35,0 | 12,7 | 193,1 | |
| 30,4 | 75,0 | 37,9 | 23,9 | 0,9 | 401,0 | 36,7 | 12,8 | 129,3 | |
| 31,2 | 109,1 | 39,4 | 28,2 | 3,5 | 725,1 | 59,1 | 13,1 | 166,0 | |
| 133,7 | 219,6 | 26,8 | 22,1 | 2,7 | 484,4 | 23,4 | 31,9 | 155,1 | |
| 29,0 | 89,5 | 31,5 | 20,4 | 1,5 | 404,5 | 20,4 | 35,0 | 165,8 | |
| 49,6 | 142,3 | 26,8 | 22,8 | 1,8 | 485,8 | 26,3 | 24,3 | 140,4 | |
| 169,8 | 26,8 | 30,1 | 2,1 | 521,3 | 31,4 | 16,7 | 123,8 | ||
| 44,5 | 205,6 | 38,4 | 30,4 | 1,6 | 525,3 | 33,8 | 35,0 | 174,0 | |
| 67,8 | 200,0 | 31,0 | 36,8 | 3,5 | 300,0 | 25,4 | 36,7 | 178,9 | |
| 72,3 | 350,7 | 24,0 | 28,7 | 0,8 | 298,0 | 27,8 | 27,8 | 165,0 | |
| 40,1 | 99,8 | 22,0 | 25,5 | 0,4 | 425,0 | 26,3 | 26,3 | 123,8 | |
| 18,9 | 95,0 | 36,6 | 24,0 | 2,6 | 523,6 | 18,5 | 18,5 | 114,5 |
Таблица 2.2
Предельно допустимые концентрации и класс опасности элементов в почве
Таблица 2.3
Показатель химического загрязнения
| Элемент | Концентрация, мг/кг | ПДК (ОДК), мг/кг | Кс | Участвуют в расчете Zc |
| Pb | ||||
| Zn | ||||
| Cu | ||||
| Ni | ||||
| Co | ||||
| Mn | ||||
| V | ||||
| As | ||||
| Sr | ||||
| Zc | ||||
| Вывод (уровень суммарного загрязнения, рекомендации) |
Примечание:
1) Для Pb, Zn, Cu, Ni, As использовать ОДК. Тип почв – кислые (суглинистые и глинистые), рН КСl<5,5
Под загрязнением почв понимается насыщение поверхностных слоев земли физическим, химическими и биологическими ингредиентами, которые отрицательно влияют на окружающую среду и плодородие почв. Источниками загрязнения являются промышленность, транспорт, сельское хозяйство (применение удобрений, ядохимикатов, гербицидов и отходов животноводства), мелиорация, шум, вибрация, энергетические излучения, свалки промышленных и бытовых отходов. За счет промышленного и сельскохозяйственного загрязнений в почвы поступают тяжелые металлы, нефтепродукты, фенолы, диоксины, бенз(а)пирен, СПАВ, углеводороды, радиоактивные вещества, пестициды, нитраты, азот аммонийный, фосфор, патогенные вещества и др.
Внесение удобрений и связанное с ним загрязнение имеют почти повсеместный характер, что обусловлено частичным усвоением растениями необходимых продуктов. Например, коэффициент использования растениями азота составляет 60%, а вынос фосфора с дренажными водами может достигать 0,6 кг/(га-год) в агрорудах, следовательно, в удобрениях содержатся тяжелые металлы, которые связываются в органоминеральные комплексы и могут накапливаться в почвах в тех или иных формах подвижности, например, при внесении 90 кг/га суперфосфата одновременно в почву поступает около 1 г меди, 56 г свинца, 1 г кадмия.
Особую опасность представляют пестициды - биологически высокоактивные вещества, которые ядовиты для определенных форм жизни и трудно разлагаемы. Установлено, что только 3% используемых инсектицидов являются действующими, остальные 9% теряются, поступая в почвы, растения и другие компоненты агроэкосистем. Из гербицидов наиболее опасен гранозан, содержащий ртуть до 76% по массе.
Загрязняющие вещества по воздействию на почвы подразделяются на две группы: почвохимически активные и биологически активные загрязнители. В первую группу входят вещества, воздействующие на окислительно-восстановительные реакции, реакции подкисления и подщелачивания почв. Это физиологически кислые соли, минеральные кислоты, основания, некоторые газы. Вторую группу составляют вещества органического и органоминерального характера - пестициды, токсичные элементы (Cd, Pb, Ilg, Cr, Ni, As, Си, Zn и др.), их соединения, радиоактивные вещества, избыток которых действует негативно на живые организмы.
Накопление в почвах подвижных веществ зависит от механического состава, их проницаемости, условий увлажнения. Влияние последнего фактора оценивается через коэффициент увлажнения, представляющий отношение величины атмосферных осадков к испаряемости или эвапотран- спирации. С этих позиций принято рассматривать типы водного режима почв, их механический состав и способность к аккумуляции загрязняющих веществ (табл. 7.2). Приведенные данные - один из первых отечественных результатов этого направления исследований, весьма актуального и востребованного в настоящее время. На основе показанных в таблице данных возможен прогноз самоочищения почв при загрязнении различными формами соединений.
В зависимости от способности к загрязнению микроэлементы подразделяются на четыре группы:
- 1) обладающие очень высоким потенциалом загрязнения: Cd, Hg, Pb, Си, Сг;
- 2) обладающие высоким потенциалом загрязнения: Bi, Mo, Fe, Se, Те, Ti, Ва, U;
- 3) со средним потенциалом загрязнения: Fe, Be, Ni, Со, As, Li, В, W, Al, V;
- 4) со слабым потенциалом загрязнения: Sr, Zr, La, Nb.
Опасность загрязнения почв биологически подвижными элементами элементами 1
Таблица 7.2
Примечание/, опасность загрязнения: 1 - очень слабая; 2 - слабая; 3 - средняя; 4 - сильная; 5 - очень сильная.
По степени выщелачивания химические элементы при гидролитическом разложении также подразделяются на четыре группы:
- 1) очень хорошо выщелачиваемые: Na, Са, Sr, As;
- 2) хорошо выщелачиваемые: К, Mg, Ва;
- 3) средиевъицелачиваемые: Zn, Со, Ni, Си, Pb, Si0 2 ;
- 4) слабовыщелачиваемые: Fe, Al, Ti, V, Cr, Ge.
Комплексные органоминеральные соединения с металлами в почвах весьма непрочны и разрушаются под влиянием микробиологической деятельности и физико-химических условий среды. При взаимодействии с растительностью образуются своеобразные ряды токсичности в зависимости от поступления тяжелых металлов (табл. 7.3). Представленные в таблице данные не утрачивают своей актуальности в связи с комплексностью и полнотой проведенного исследования. Они представляют значительный интерес при организации земледелия на загрязненных площадях.
Таблица 73
Ряды токсичности тяжелых металлов и других элементов (по С.Я. Бездиной, 2000)
1 Рэуце К., Кырстя С. Борьба с загрязнением почвы. М.: Агропромиздат, 1986.
Окончание табл. 73
Почвенный покров, будучи важнейшим компонентом биосферы, играет роль физико-химического и биологического депонента и нейтрализатора многих химических соединений. Детоксирующие свойства почв и грунтов проявляются в различной мере и зависят от содержания органического углерода, pH среды, емкости поглощения почвенного горизонта, активности деятельности почвенных организмов, метаболизма растений и др. Часть попадающих в почву загрязнений переходит в поверхностные и подземные воды, которые в конечным итоге попадают в реки и водоемы. Кроме этого определенное количество химических веществ переходит в трофические цепи «продукция земледелия - человек», «корма - животные - человек».
Поэтому при обращении с отходами и развитии отдельных видов природопользования (земледелия, животноводства, рекреационного) очень важно знать количественный и качественный состав этого источника загрязнения почв и грунтов.
В соответствии с СП 11-102-97 «Инженерно-экологические изыскания для строительства» химическое загрязнение почв и грунтов оценивается по суммарному показателю химического загрязнения (Z (.), являющемуся индикатором неблагоприятного воздействия па здоровье населения.
Суммарный показатель химического загрязнения (Z (.) характеризует степень химического загрязнения почв и грунтов обследуемых территорий вредными веществами различных классов опасности и определяется как сумма коэффициентов концентрации отдельных компонентов загрязнения по формуле
где п - число определяемых компонентов; K ci - коэффициент концентрации i-ro загрязняющего компонента, равный кратности превышения содержания данного компонента над фоновым значением:
Для загрязняющих веществ неприродного происхождения коэффициенты концентрации определяют как частное от деления массовой доли загрязнителя на его ПДК
Для получения данных о региональных фоновых уровнях загрязнения почв должны быть отобраны фоновые пробы почв вне сферы локального антропогенного воздействия. Отбор фоновых проб производится на достаточном удалении от поселений (с наветренной стороны), не менее чем в 500 м от автодорог, на землях (лугах, пустошах), где не осуществлялось применение пестицидов и гербицидов. При отсутствии фактических данных но регионально-фоновому содержанию контролируемых химических элементов в почве допускается использование справочных материалов или ориентировочных значений.
Если фактические данные опробования не превышают фоновых величин, дальнейшие исследования и мероприятия можно не проводить (территория признается благоприятной для строительства).
К дополнительным показателям экологического состояния почв селитебных территорий относятся генотоксичность (рост числа мутаций по сравнению с контрольным, число раз) и показатели биологического загрязнения: число патогенных микроорганизмов, коли-титр (наименьшая масса почвы в г, в которой содержится 1 кишечная палочка) и содержание яиц гельминтов.
Экологическое состояние почв селитебных территорий следует считать относительно удовлетворительным при соблюдении следующих условий:
- - суммарный показатель химического загрязнения (Z (.) - не более 16;
- - число патогенных микроорганизмов в 1 г почвы - менее 10 4 ;
- - коли-титр - более 1,0;
- - яйца гельминтов в 1 кг почвы - отсутствуют;
- - генотоксичность почвы - не более 2.
неорганической природы определяются класс опасности элемента, его ПДК и К тах - по одному из четырех критериев эколого-токсикологического состояния (К { , К ъ /С 3 , К 4), приведенных в табл. 7.4 согласно Методическим указаниям по оценке степени опасности загрязнения почвы химическими веществами, утвержденным Минздравом СССР от 13.03.1987 № 4266-87.
Таблица 7.4
Предельно допустимые концентрации некоторых химических веществ в почве и допустимые уровни их содержания по показателям вредности
|
Наименование |
с учетом фона (кларка) |
Показатели вредности (К тах) |
опасности |
||||
|
Транс- локационный К х |
Миграционный |
нитарный |
|||||
|
к 2 |
Воздушный К 3 |
||||||
|
Подвижная |
|||||||
|
Наименование |
мг/кг почвы с учетом фона (кларка) |
Показатели вредности (К тж) |
опасности |
||||
|
локационный |
Миграционный |
нитарный |
|||||
|
Воздушный K:i |
|||||||
|
Водорастворимая |
|||||||
|
Марганец |
|||||||
|
Марганец + + ванадий |
1000,0 + + 100,0 |
1500,0 + + 150,0 |
2000,0 + + 200,0 |
1000,0 + + 100,0 |
|||
|
Свинец + + ртуть |
|||||||
|
Хлористый |
|||||||
|
Изопропилбензол |
|||||||
|
Альфаметилстирол |
|||||||
|
Сернистые соединения: |
|||||||
|
сероводород |
|||||||
|
элементарная сера |
|||||||
|
Наименование |
ПДК, мг/кг почвы с учетом фона (кларка) |
Показатели вредности (К тах) |
опасности |
||||
|
Транс- локационный К х |
Миграционный |
нитарный |
|||||
|
к 2 |
Воздушный K:i |
||||||
|
флотации |
|||||||
|
Комплексные гранулированные удобрения (М:Р:К = |
|||||||
|
Жидкие комплексные удобрения |
|||||||
Примечание. ПДК могут корректироваться в соответствии с действующими нормативным документами, согласно Перечню предельно-допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно-допустимых концентраций (ОДК) химических веществ в почве, утвержденному Минздравом СССР от 19.11.1991 № 6229-91.
В зависимости от фактического содержания элемента по табл. 7.5 и 7.6 оценивается степень загрязнения почвы.
Таблица 7.5
Фоновые содержания валовых форм тяжелых металлов и мышьяка в почвах (мг/кг) (ориентировочные значения для средней полосы России)
Таблица 7.6
Критерии оценки степени загрязнения почвы неорганическими
веществами
Таблица 7.7
Критерии оценки степени загрязнения почвы органическими веществами
При загрязнении почвы одним компонентом органического происхождения степень загрязнения определяется исходя из его ПДК и класса опасности по табл. 7.7.
При многокомпонентном загрязнении допускается оценка степени опасности по компоненту с максимальным содержанием.
Определение классов опасности, ПДК, ОДК загрязняющих веществ и общую оценку санитарного состояния почв производят в соответствии с нормативными документами Минздрава России и государственными стандартами РФ.
Опробование грунтов на содержание легколетучих токсикантов и других загрязнителей, проникающих в подпочвенные горизонты на глубину до 3-3,5 м (бензол, толуол, ксилол, этилбензол, хлорированные углеводороды, нефть и нефтепродукты), должно производиться в шурфах, скважинах и других горных выработках послойно (с глубины 0-0,2; 0,2-0,5; 0,5-1,0 м и далее не реже, чем через 1,0 м) на всю глубину зараженной области. На территории бывших отвалов, вблизи коллекторов, подземных газовых коммуникаций, хранилищ промышленных и бытовых отходов должен осуществляться отбор проб почвенного воздуха для контроля содержания метана, легколетучих хлорированных углеводородов. Предельно допустимая величина содержания легколетучих хлорированных углеводородов в почвенном воздухе не должна превышать 10 мг/м 3 .
Классификация уровней загрязненности земель химическими веществами (вне зависимости от способности загрязняющих веществ к миграции и трансформации в различных природных условиях) используется для оценок эколого-экономических ущербов. Определение уровня загрязнения проводится на основании показателей, которые используются и в качестве градаций при картографировании загрязненных земель в соответствии с Порядком определения размеров ущерба от загрязнения земель химическими веществами, утвержденным письмом Минприроды России № 04-25 и Роскомзема № 61-5678 от 27.12.1993. Группировка показателей унифицирована, не учитывает типовых особенностей почв и предназначена в первую очередь для принятия административных решений по использованию земель. Условно чистыми по этой группировке считаются земли с содержанием загрязняющих химических веществ, не превышающим их ПДК (табл. 7.8).
Таблица 7.8
Показатели уровня загрязнения земель химическими веществами
|
Элемент, соединение | |||||
|
|
|
|
|
|
|
Неорганические соединения* |
|||||
|
Молибден |
|||||
|
Фтор водорастворим |
|||||
|
Органические соединения |
|||||
|
Хлорированные углеводороды (в том числе хлорсодержащие пестициды ДДТ, ГХЦГ, 2,4,-Д и др.) |
|||||
|
Хлорфенолы |
|||||
|
Полихлорбифе- |
|||||
|
Элемент, соединение | |||||
|
|
|
|
|
|
|
Циклогексан |
|||||
|
Пиридины |
|||||
|
Тстрагидрофу- |
|||||
|
Нефть и нефтепродукты |
|||||
|
Бенз(а)пирен |
|||||
|
Ал ьфамети л сти - рол |
|||||
|
Ксилолы (орто-, мета-, пара-) |
|||||
|
Сернистые соединения** |
|||||
* ПДК или ОД К; при отсутствии ПДК (ОД К) неорганических соединений за ОД К принимается удвоенное региональное фоновое содержание элементов в незагрязненной почве.
** В пересчете на серу.
Таким образом, критерии оценки химического загрязнения для почв и земель согласно действующим нормативным документам различны. В связи с этим необходимо дифференцированно проводить оценки для почв и грунтов (земель).
Лабораторная работа
«Определение уровня суммарного загрязнения почв Санкт-Петербургского региона»
При санитарно-гигиенической оценке загрязнения почвенного покрова территории применяется показатель Zc — суммарный показатель загряз-нения. Zc представляет собой сумму коэффициентов концентрации (Kc) токсикантов (загрязнителей) I, II и III классов токсикологической опасности (табл. 1) по отношению к фоновым значениям. Он рассчитыва-ется по формуле:
Zc = (Σ Kc) - (n - 1),
где Kc — коэффициент концентрации i-го химического элемента, n — число, равное количеству элементов, входящих в геохимическую ассоциа-цию.
Коэффициент концентрации (Kc) рассчитывается по формуле:
Кс = Сi/Сфон,
где Ci — фактическое содержание элемента; Сфон. — геохимический фон.
Задания:
1. Используя данные таблиц 1-3, подсчитайте суммарный показатель загрязнения почв (Zc) предложенных участков и профилей. Определите уровни загрязнения почв, результаты представьте в виде таблиц:
|
Участок, профиль |
Коэффициенты концентрации элементов, Кс |
|||||||||
|
Центр Санкт-Петербурга |
||||||||||
|
Пр.I. СПб-Калище |
||||||||||
|
Пр. II. СПб-Выборг |
||||||||||
|
Пр. III. СПб-Кузнечное |
||||||||||
|
Пр. IV. СПб-Луга |
||||||||||
|
Пр. V. СПб-Волхов |
||||||||||
|
Кронштадт |
||||||||||
|
Участок, профиль |
Суммарный показатель загрязнения, Zc |
Уровень суммарного за-грязнения почв |
|
Центр Санкт-Петербурга |
||
|
Пр.I. СПб-Калище |
||
|
Пр. II. СПб-Выборг |
||
|
Пр. III. СПб-Кузнечное |
||
|
Пр. IV. СПб-Луга |
||
|
Пр. V. СПб-Волхов |
||
|
Кронштадт |
2. Используя знания по физической и социально-экономической гео-графии Санкт-Петербурга и Ленинградской области, сделайте выводы о факторах, определяющих уровень загрязнения почвенного покрова пред-ложенных участков и профилей.
Таблица 1. Классы опасности (токсичности) элементов
Источник: СанПиН 2.1.7.1287-03. Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы. — М., 2003.
Таблица 2. Результаты рентгенофлюоресцентного анализа проб почвенного покрова Санкт-Петербургского региона, 2008 г., мг/кг
|
Химический элемент |
|||||||||||
|
Центр Санкт-Петербурга |
|||||||||||
|
Пр.I СПб-Калище |
|||||||||||
|
Пр. II СПб-Выборг |
|||||||||||
|
Пр. III СПб-Кузнечное |
|||||||||||
|
Пр. IV СПб-Луга |
|||||||||||
|
Пр. V СПб-Волхов |
|||||||||||
|
Пр. VI Кронштадт |
|||||||||||
|
Геохимический фон, Сфон |
|||||||||||
