Оценка химических показателей загрязнения почвы. Определение уровня суммарного загрязнения почв Категории почв по степени загрязнения
Почва
i Химические соединения, содержащиеся в почве, разделяют на естественные и посторонние .
К веществам, всегда имеющимся в естественной почве, но концентрация, которых может возрастать в результате антропогенной деятельности, относятся, например металлы – свинец, ртуть, кадмий, медь и др. Повышенное содержание свинца может быть вызвано поглощением из атмосферы за счет выхлопных газов автотранспорта, в результате внесения удобрений, пестицидов и т.п. Мышьяк содержится во многих естественных почвах в концентрации примерно 100 млн -1 , однако его содержание может увеличиваться до 500 млн -1 . Ртуть в обычных почвах содержится в количестве от 90 до 250 г/га; за счет средств протравливания зерна ежегодно ее содержание может увеличиваться на 5 г/га; примерно такое же количество попадает в почву с дождем.
Качественные и количественные изменения при длительном пребывании в почве посторонних органических химических веществ и механизмы их перераспределения в почве до настоящего времени не изучены ни для одного из таких веществ.
В процессе превращения органических веществ (рисунок 2) в почве большую роль играют как абиотические, так и биотические реакции, протекающие под воздействием, находящихся в почве живых организмов, а также свободных ферментов.
Образование неэкстрагируемых или связанных остатков чужеродных веществ в почве в значительной мере определяет ее качество на длительный период времени.
В соответствии с современным уровнем знаний возможны следующие виды связи в неэкстрагируемых остатках ксенобиотиков, находящихся в почве:
¨ включение в слоистую структуру глинистых материалов;
¨ нековалентное включение в пустоты гуминовых макромолекул; то же при участии водородных связей, ван-дер-ваальсовых сил, взаимодействием с переносом заряда;
¨ ковалентное включение за счет связей с мономерами и встраиванием в гуминовую макромолекулу.
Ковалентные связи наиболее вероятны для веществ с реакционноспособными группами, подобными мономерами гуминовых веществ, в частности для фенолов и ароматических аминов.
Связанные остатки химических веществ в почве в процессе микробиологического разложения и длительного превращения гуминовых материалов могут снова освобождаться и тем самым становиться биологически активными по отношению к растениям. До тех пор пока они не минерализуются или каким-либо образом не будут участвовать в углеродном обмене, их рассматривают как посторонние для окружающей среды вещества.
Поскольку часто почвы загрязнены сразу несколькими элементами, то для них рассчитывают суммарный показатель загрязнения Z c , отражающий эффект воздействия группы элементов:
где К сi - коэффициент концентрации i -ого элемента в пробе; n - число учитываемых элементов.
Суммарный показатель загрязнения может быть определен как для всех элементов в одной пробе, так и для участка территории по геохимической выборке.
Оценка опасности загрязнения почв комплексом элементов по показателю Z c проводится по оценочной шкале, градации которой разработаны на основе изучения состояния здоровья населения, проживающего на территориях с различным уровнем загрязнения почв (таблица 9).
Таблица 9 - Ориентировочная оценочная шкала опасности загрязнения почв
| Категории загрязнения почв | Величина Z | Изменение показателей здоровья населения в очагах загрязнения |
| Допустимая | меньше 16 | Наиболее низкий уровень заболеваемости детей и минимум функциональных отклонений |
| Умеренно опасная | 16-32 | Увеличение общего уровня заболеваемости |
| Опасная | 32-128 | Увеличение общего уровня заболеваемости, числа часто болеющих детей, детей с хроническими заболеваниями, нарушениями функционирования сердечно-сосудистой системы |
| Чрезвычайно опасная | больше 128 | Увеличение заболеваемости детского населения, нарушение репродуктивной функции женщин (увеличение случаев токсикоза при беременности, преждевременных родов, мертворождаемости, гипотрофий новорожденных) |
Одним из основных источников загрязнения почв являются кислотные дожди. В течение десятилетий кислотные загрязнения действуют на буферную емкость почвы. В отношении многих почв отмечается вымывание катионов, важных для питания растений, сорбционно-связанных с коллоидными частицами почвы, и в результате они мигрируют в глубинные слои, становясь недосягаемыми для корней растений. Поэтому, даже если рН почвы остается постоянным, плодородие почвы падает. Продолжающееся закисление почвы можно определить, например, по понижению концентрации ионов Fe 2+ и Mg 2+ , а также алюминия Al 3+ .
Независимо от выделения ионов Al 3+ и других катионов, в том числе и тяжелых металлов, изменение рН почвы может приводить и к другим изменениям. Так, снижение рН препятствует развитию микроорганизмов так же, как это происходит в несозревших гумусовых почвах. К подобным организмам относятся, в частности, грибы Mykorrhiza , которые способствуют усвоению минеральных веществ корнями растений. Ощутимым результатом разрушения микроорганизмов почвы является нарушения ее нормального дыхания. Низкие значения рН способствуют присоединению анионов к железосодержащим коллоидным частицам в почве, так как протоны сообщают комплексам положительный заряд. У фосфатов возможен обмен их кислотных остатков с ОН –группами на поверхности коллоидных частиц, при этом фосфатные остатки связываются и дальнейшее усвоение фосфора растениями становится невозможным.
Закисление почвы оказывает большое влияние на многие, но не все металлы. При увеличении кислотности становятся подвижными кадмий, свинец и цинк, и наиболее легко усваиваются растениями и животными. Наряду с закислением почв и увеличением содержания в них тяжелых металлов и пестицидов, почвы могут содержать полихлорированные бифенилы в концентрациях до 100 мг на 1 кг сухой массы. Они очень медленно распадаются в почве, и по этой причине в ней накапливаются.
& Примером такого загрязнения является выращивание зерновых культур с высоким естественным содержанием селена. В этом случае сера в таких аминокислотах как цистеин, метионин, замещается селеном. Образовавшиеся "селеновые" аминокислоты могут привести к отравлению животных и человека. Недостаток молибдена в почве приводит к накоплению в растениях нитратов; в присутствии природных вторичных аминов начинается последовательность реакций, которые могут инициировать у теплокровных организмов развитие онкологических заболеваний.
❐ Таким образом, антропогенные химические вещества, попадающие в окружающую среду – воздух, воду, почву могут быть индифферентными, нежелательными или токсичными.
5.2 Классификация чужеродных загрязнителей – ксенобиотиков
☞ Чужеродные вещества, поступающие в человеческий организм с пищевыми продуктами и имеющие высокую токсичность, называют ксенобиотиками или загрязнителями . К ним относятся:
1) металлические загрязнения (ртуть, свинец, кадмий, мышьяк, олово, цинк, медь и др.);
Государственная система санитарно-эпидемиологического нормирования Российской Федерации
Федеральные санитарные правила, нормы и гигиенические нормативы
БЫТОВЫЕ И ПРОМЫШЛЕННЫЕ ОТХОДЫ,
САНИТАРНАЯ ОХРАНА ПОЧВЫ
Методические указания
МУ 2.1.7.730-99
Минздрав России
Москва-1999
1. Методические указания разработаны: НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сыстина РАМН (Н. В. Русаков, Н. И. Тонкопий, Н. Л. Великанов), ИМПИТМ им Е. И. Марциновского МЗ РФ (Н.А. Романенко, Г. И. Новосильцев, Л. А. Ганушкина, В. П. Дремова, Е. П. Хроменкова, Л. В. Гримайло, Т. Г. Козырева, В. И. Евдокимова, О. А. Землянский, В. В. Евдокимов, А. Н. Волищев, В. В. Горохов), ООО «РАДОН» (В. Д. Симонов), ВНИИ природы (Ю. М. Матвеев).
2. Утверждены и введены в действие Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации 5 февраля 1999г.
3. Введены впервые
4. С выходом настоящих методических указаний утрачивают силу в части проведения гигиенической оценки степени биологического и химического загрязнения почв «Методические указания по санитарно-микробиологическому исследованию почвы» от 04.08.76 № 1446-76 и «Методические указания по оценки степени опасности загрязнения почвы химическими веществами» от 13.03.87 № 4266-87, а также « Оценочные показатели санитарного состояния почвы населенных мест» от 7 июля 1977 г. № 1739-77.
«УТВЕРЖДАЮ»
Главный государственный санитарный врач
Российской Федерации
Г. Г. Онищенко
МУ 2.1.7.730-99
Дата введения: 05.04.99
2.1.7.ПОЧВА, ОЧИСТКА
НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ,
БЫТОВЫЕ И ПРОМЫШЛЕННЫЕ ОТХОДЫ,
САНИТАРНАЯ ОХРАНА ПОЧВЫ
Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест
Hygienic evaluation of soil in residential areas
Методические указания
1. Область применения
Настоящий документ является нормативно-методической базой для осуществления государственного санитарно-эпидемиологического надзора за санитарным состоянием почв населенных мест, сельскохозяйственных угодий, территорий курортных зон и отдельных учреждений. Документ предназначен для учреждений Государственной санитарно-эпидемиологической службы Российской Федерации и специальных служб федеральных органов исполнительной власти, осуществляющий надзор.
Опасность загрязнения почв определяется уровнем ее возможного отрицательного влияния на контактирующие среды (вода, воздух), пищевые продукты и прямо или опосредовано на человека, а также на биологическую активность почвы и процессы самоочищения.
Результаты обследования почв учитывают при определении и прогнозе степени их опасности для здоровья и условий проживания населения в населенных пунктах, разработке мероприятий по их рекультивации, профилактике инфекционной и неинфекционной заболеваемости, схем районной планировки, технических решений по реабилитации и охране водосборных территорий, при решении очередности санационных мероприятий в рамках комплексных природоохранных программ и оценке эффективности реабилитационных и санитарно-экологических мероприятий и текущего санитарного контроля за объектами прямо или косвенно воздействующими на окружающую среду населенного пункта.
Использование единых методических подходов будет способствовать получению сопоставимых данных при оценке уровней загрязнения почв.
Оценка опасности загрязненной почвы населенных пунктов определяется: 1) эпидемической значимостью; 2) ролью ее как источника вторичного загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха и при непосредственном контакте с человеком.
Санитарная характеристика почв населенных мест основывается на лабораторных санитарно-химических, санитарно-бактериологических, санитарно - гельминтологических, санитарно-энтомологических показателях.
2. Нормативные ссылки
1. Закон Российской Федерации «Основы законодательства Российской Федерации об охране здоровья граждан».
3. Термины и определения
Санитарное состояние почвы - совокупность физико-химических и биологических свойств почвы, определяющих качество и степень ее безопасности в эпидемическом и гигиеническом отношениях.
Химическое загрязнение почвы - изменение химического состава почвы, возникшее под прямымили косвенным воздействием фактора землепользования (промышленного, сельскохозяйственного, коммунального), вызывающее снижение ее качества и возможную опасность для здоровья населения.
Биологическое загрязнение почв - составная часть органического загрязнения, обусловленного диссеминацией возбудителей инфекционных и инвазионных болезней, а также вредными насекомыми и клещами, переносчиками возбудителей болезней человека, животных и растений.
Показатели санитарного состояния почв - комплекс санитарно-химических, микробиологических, гельминтологических, энтомологических характеристик почвы.
Буферная способность почвы - способность почвы поддерживать химическое состояние на неизменном уровне при воздействии на почву потока химического вещества.
Приоритетный компонент загрязнения почвы - вещество или биологический агент, подлежащий контролю в первую очередь.
Фоновое содержание (загрязнение) - содержание химических веществ в почвах территорий, не подвергающихся техногенному воздействию или испытывающих его в минимальной степени.
Предельно допустимая концентрация (ПДК) химического вещества в почве представляет собой комплексный показатель безвредного для человека содержания химических веществ в почве, т. к. используемые при ее обосновании критерии отражают возможные пути воздействия загрязнения на контактирующие среды, биологическую активность почвы и процессы ее самоочищения. Обоснование ПДК химических веществ в почве базируется на 4 основных показателях вредности, устанавливаемых экспериментально: транслокационном, характеризующим переход вещества из почвы в растение, миграционный водный характеризует способность перехода вещества из почвы в грунтовые воды и водоисточники, миграционный воздушный показатель вредности характеризует переход вещества из почвы в атмосферный воздух, и общесанитарный показатель вредности характеризует влияние загрязняющего вещества на самоочищающую способность почвы и ее биологическую активность. При этом каждый из путей воздействия оценивается количественно с обоснованием допустимого уровня содержания вещества по каждому показателю вредности. Наименьший из обоснованных уровней содержания является лимитирующим и принимается за ПДК.
4. Обозначения и сокращения
ПДК - предельно допустимая концентрация загрязнителя.
ОДК - ориентировочно допустимая концентрация вещества.
5. Общие положения
5.1. Программа обследования почвы определяется целями и задачами исследования с учетом санитарно-эпидемического состояния района, уровня и характера технологий нагрузки, условий землепользования.
5.2. При выборе объектов в первую очередь обследуют почвы территорий повышенного риска воздействия на здоровье населения (детские дошкольные, школьные и лечебные учреждения селитебные территории, зоны санитарной охраны водоемов, питьевого водоснабжения, земли занятые под сельхозкультуры, рекреационные зоны и т. д.)
Контроль за загрязнением почв населенных пунктов проводится с учетом функциональных зон города. Места отбора проб предварительно отмечаются на картосхеме, отражающей структуру городского ландшафта. Пробная площадка должна располагаться на типичном для изучаемой территории месте. При неоднородности рельефа площадки выбирают по элементам рельефа. На территорию, подлежащую контролю, составляют описание с указанием адреса, точки отбора, общего рельефа микрорайона, расположение мест отбора и источников загрязнения, растительного покрова, типа почвы и других данных, необходимых для правильной оценки и трактовки результатов анализов образцов.
5.3.1. При контроле за загрязнением почв промышленными источниками площадки для отбора проб располагают на площади трехкратной величины санитарно-защитной зоны вдоль векторов розы ветров на расстоянии 100, 200, 300, 500, 1000, 2000, 5000, м и более от источника загрязнения (ГОСТ 17.4.4.02-84).
5.3.2. Для контроля санитарного состояния почв детских дошкольных, школьных и лечебно-профилактических учреждений, игровых площадок и зон отдыха отбор проб проводят не менее 2 раз в год - весной и осенью. Размер пробной площадки должен быть не более 5
´ 5 м. При контроле санитарного состояния почв территорий детских учреждений и игровых площадок отбор проб проводится отдельно из песочниц и общей территории с глубины 0-10 см.5.3.3. С каждой песочницы отбирается одна объединенная проба, составленная из 5 точечных. При необходимости возможен отбор одной объединенной пробы из всех песочниц каждой возрастной группы, составленной из 8-10 точечных проб.
Пробы почвы отбирают либо с игровых территорий каждой группы (одна объединенная из не менее пяти точечных), либо одна объединенная проба с общей территории из 10 точечных, при этом следует учитывать наиболее вероятные места загрязнения почв.
5.3.4. При контроле почв в районе точечных источников загрязнения (выгреба, мусоросборники и т. п.) пробные площадки размером не более 5
´ 5 м закладываются на разном расстоянии от источника и в относительно чистом месте (контроль).5.3.5. При изучении загрязнения почв транспортными магистралями пробные площадки закладываются на придорожных полосах с учетом рельефа местности, растительного покрова, метео - и гидрологических условий. Пробы почвы отбирают с узких полос длиной 200-500 м на расстоянии 0-10,10-50,50-100 м от полотна дороги. Одна смешанная проба составляется из 20-25 точечных, отобранных с глубины 0-10 см.
5.3.6. При оценке почв сельскохозяйственных территорий пробы отбирают 2 раза в год (весна, осень) с глубины 0-25 см. На каждые 0-15-га закладывается не менее одной площадки размером 100-200 м 2 в зависимости от рельефа местности и условий землепользования ().
5.3.7. Геохимическое картирование территории крупных городов с многочисленными источниками загрязнения проводится по сети апробирования ( ,). Для выявления очагов загрязнения геохимиками рекомендуется плотность отбора 1-5 проб/км 2 с расстоянием между точками отбора 400-1000 м. Для дальнейшего выделения территории с максимальной степенью загрязнения сеть апробирования сгущается до 25-30 проб/км 2 и расстоянием между точками отбора около 200 м. Пробы рекомендуется отбирать с глубины 0-5 см. Размер сети апробирования может меняться в зависимости от масштаба картирования, характера использования территории, требований к уровню их загрязнения (), а также пространственной вариабельностью содержания загрязнения на отдельных участках обследуемых территорий.
Картирование осуществляется специализированными организациями.
5.3.8. Точечные пробы отбирают в соответствии с ГОСТом (), с соблюдением стерильности для санитарно-микробиологического и гельминтологического анализов и в доверху заполненные контейнеры с притертыми крышками при определении загрязнения летучими веществами,на пробной площадке методом конвертов. Объединенную пробу составляют из равных по объему точечных (не менее 5), отобранных на одной площадке. Объединенные пробы должны быть упакованы в чистые полиэтиленовые пакеты, закрыты, маркированы, зарегистрированы в журнале отбора проб и пронумерованы. На каждую пробу составляется сопроводительный талон, вместе с которым проба вкладывается во второй внешний пакет, что обеспечивает целостность и безопасность их транспортирования. Время от отбора проб до начала их исследований не должно превышать 1 суток.
Подготовка проб к анализу проводится в соответствии с видом анализа (). В лаборатории проба освобождается от посторонних примесей, доводится до воздушно-сухого состояния, тщательно перемешивается и делится на части для проведения анализа. Отдельно оставляется контрольная часть от каждой анализируемой пробы (около 200 г) и хранится в холодильнике 2 недели на случай арбитража.
5.4. Перечень показателей химического и биологического загрязнения почв определяется исходя из:
· целей и задач исследования;
·характера землепользования ();
· специфики источников загрязнения, определяющих характер (состав и уровень) загрязнения изучаемой территории ( ,);
· приоритетности компонентов загрязнения в соответствии со списком ПДК и ОДК химических веществ в почве и их класса опасности по ГОСТу 17.4.1.02-83 . «Охрана природы. Почва. Классификация химических веществ для контроля загрязнения» ().
5.5. Определение концентраций химических веществ в почве проводится методами, использованными при обосновании ПДК (ОДК) или методами, метрологически аттестованными ( , , , ).
Таблица 1
Методические принципы отбора почвы санитарного состояния почв
|
Характер анализа |
Частота отбора проб |
Размещение пробных площадок |
Необходимое количество пробных площадок |
Размер пробных площадок |
Количество объединенных проб с одной площадки |
Глубина отбора проб, см |
Масса объединенной пробы |
|
санитарно-химический |
не менее 1 раз/год |
на разных расстояниях от источника загрязнения |
не менее одной в каждом месте контроля |
одна из не менее чем 5 точек по 200 г каждая |
послойно |
||
|
в т. ч. на тяжелые металлы |
не менее 1 раза в 3 года |
||||||
|
бактериологический |
не менее 1 раз/год |
в местах возможного нахождения людей, животных, загрязнения органическими отходами |
10 из 3-х точечных по 200-250 г каждая |
послойно |
|||
|
гельминтологический |
2-3 раза/год |
то же, что и для бактериологии |
на площади 100 м 2 одна площадка |
4-10 каждая из 10 точечных по 20 г каждая |
послойно |
||
|
энтомологический |
не менее 2раз/год |
мусоросборники разных типов, свалки, иловые, площадки |
вокруг одного объекта 10 площадок |
0,2´ 2 м |
1 из 10 площадок |
||
|
Оценка биологической активности почв (динамика самоочищения) |
в течение 3 мес. (вегетационный период) 1-й мес. еженедельно, затем 1 раз/месяц |
не менее 1 экспериментальной и 1 контрольной площадки |
1 объединенная из не менее, чем 5 точечных по 200 г |
||||
6.6. При полиэлементном загрязнении оценка степени опасности загрязнения почвы допускается по наиболее токсичному элементу с максимальным содержанием в почве.
Таблица 3
Критическая оценка степени загрязнения почвы органическими веществами
6.7. Оценка уровня химического загрязнения почв как индикатора неблагоприятного воздействия на здоровье населения проводится по показателям, разработанным при сопряженных геохимических и геогигиенических исследованиях окружающей среды городов с действующими источниками загрязнения. Такими показателями являются: коэффициент концентрации химического вещества (К с). К с определяется отношением фактического содержания определяемого вещества в почве (С
i ) в мг/кг почвы к региональному фоновому (С f i ):К с =C i C f i ;
и суммарный показатель загрязнения ( Z c ) Суммарный показатель загрязнения равен сумме коэффициентов концентрации химических элементов-загрязнителей и выражен формулой:
Z c = S (К с i +...+К cn ) - (n -1), где
n - число определяемых суммируемых вещества;
К с i - коэффициент концентрации i -го компонента загрязнения.
Анализ распределения геохимических показателей, полученных в результате апробирования почв по регулярной сети, дает пространственную структуру загрязнения селитебных территорий и воздушного бассейна, и позволяет выделить зоны риска для здоровья населения ( ,).
6.8. Оценка степени опасности загрязнения почв комплексом металлов по показателю Z c , отражающему дифференциацию загрязнения воздушного бассейна городов как металлами, так и другими наиболее распространенными ингредиентами (пыль, окись углерода, окись азота, сернистый ангидрид), проводится по оценочной шкале, приведенной в таблице 4.
Определение химических веществ при оценке уровня загрязнения почв населенных пунктов по Z c проводят методом эмиссионного анализа в соответствии с методическими указаниями ( ,).
6.9. Оценка неблагоприятных последствий загрязнения почв при их непосредственном воздействии на организм человека важна для случаев геофагии у детей при играх на загрязненных почвах. Такую оценку проводят по наиболее распространенному в населенных пунктах загрязняющему веществу - свинцу, повышенное содержание которого в почвах города, как правило, сопровождается увеличением содержания и других элементов. При систематическом нахождении свинца в почве игровых площадок в пределах 300 мг/кг можно ожидать изменение психоневрологического статуса у детей (). Безопасным считается загрязнение свинцом на уровне ПДК в почве.
6.10. Оценка почв сельскохозяйственного использования проводится в соответствии с принципиальной схемой, приведенной в .
6.11. Для принятия административных решений о характереиспользования земель в разной степени загрязненных химическими веществами рекомендуется руководствоваться РД «Порядок определения ущерба от загрязнения земель химическими веществами» () с учетом характера землепользования.
|
Величина Z c |
Изменения показателей здоровья населения в очагах загрязнения |
|
|
Допустимая |
Наиболее низкий уровень заболеваемости детей и минимальная частота встречаемости функциональных отклонений |
|
|
Умеренно опасная |
Увеличение общей заболеваемости |
|
|
Увеличение общей заболеваемости, числа часто болеющих детей, детей с хроническими заболеваниями, нарушениями функционального сердечно-сосудистой системы |
||
|
Чрезвычайно опасная |
Увеличение заболеваемости детского населения, нарушение репродуктивной функции женщин (увеличение токсикозов беременности, числа преждевременных родов, мертворождаемости, гипотрофии новорожденных) |
7. Оценка санитарного состояния почвы по санитарно-химическим показателям
7.1. Санитарно-химическими показателями санитарного состояния почв является:
Санитарное число С - косвенно характеризует процесс гумификации почвы и позволяет оценить самоочищающую способность почвы от органических загрязнений.
Санитарное число С - это отношение количества «почвенного белкового (гумусного) азота «А» в миллиграммах на 100 г абсолютно сухой почвы к количеству «органического азота «В» в миллиграммах на 100 г абсолютно сухой почвы. Таким образом, частное от деления: С = А/В. Оценка санитарного состояния почвы по этому показателю проводится в соответствии с .
Оценка чистоты почвы по «Санитарному числу» (по Н. И. Хлебникову) ()
7.2. Химическими показателями процессов разложения азотсодержащего органического вещества в почве являются аммиачный и нитратный азот. Аммонийный азот, нитратный азот и хлориды характеризуют уровень загрязнения почвы органическим веществом. Оценку почв по этим показателям целесообразно осуществлять в динамике или путем сравнения с незагрязненной почвой (контроль).
8 Оценка степени биологического загрязнения почв
8.1. Санитарно-бактериологические показатели
8.1.1. В загрязненной почве на фоне уменьшения истинных представителей почвенных микробоценозов (антагонистов патогенной кишечной микрофлоры) и снижения ее биологической активности отмечается увеличениеположительных находок патогенных энтеробактерий и геогельминтов, которые более устойчивы к химическому загрязнению почвы, чем представители естественных почвенных микробоценозов. Это является одной из причин необходимости учета эпидемиологической безопасности почвы населенных пунктов. С увеличением химической нагрузки может возрастать эпидемическая опасность почвы.
8.1.2. Оценка санитарного состояния почвы проводится по результатам анализов почв на объектах повышенного риска (детские сады. игровые площадки, зоны санитарной охраны и т.п.) и в санитарно-защитных зонах по санитарно-бактериологическим показателям:
1) Косвенные, характеризуют интенсивность биологической нагрузки на почву. Это - санитарно-показательные организмы группы кишечной палочки. (БГКП (Колииндекс) и фекальные стрептококки (индекс энтерококков)). В крупных городах с высокой плотностью населения биологическая нагрузка на почву очень велика, и как следствие, высоки индексы санитарно-показательных организмов, что наряду с санитарно-химическими показателями (динамика аммиака и нитратов, санитарное число), свидетельствует об этой высокой нагрузке.
2) Прямые санитарно-бактериологические показатели эпидемической опасности почвы - обнаружение возбудителей кишечных инфекций (возбудители кишечных инфекций, патогенные энтеробактерии, энтеровирусы).
8.1.3. Результаты анализов оцениваются в соответствии с .
8.1.4. При отсутствии возможности прямого определения в почвах энтеробактерий и энтеровирусов оценка безопасности может быть проведена ориентировочно по индикаторным микроорганизмам.
8.1.5. Почву оценивают как «чистую» без ограничений по санитарно-бактериологическим показателям при отсутствии патогенных бактерий и индексе санитарно-показательных микроорганизмов до 10 клеток на грамм почвы.
О возможности загрязнения почвы сальмонеллами свидетельствует индекс санитарно-показательных организмов (БГКП и энтерококков) 10 и более клеток/г почвы.
Концентрация колифага в почве на уровне 10 БОЕ на г и более свидетельствует об информации почвы энтевирусами.
8.1.6. Санитарно-бактериологические исследования проводятся в соответствии с нормативно-методической литературой, приведенной выше в ( , ,).
Яйца геогельминтов сохраняют жизнеспособность в почве от 3 до 10 лет, биогельминтов - до 1 года, цисты кишечных патогенных простейших - от нескольких дней до 3-6 месяцев.
8.2.3. Прямую угрозу здоровью населения представляет загрязнение почвы жизнеспособности оплодотворенными и инвазионными яйцами аскарид, власоглавов, ткосокар, анкилостомид, личинками стронгилоидов, а также онкосферами тениид, цистами лямлий, изоспор, балантидий, амеб, ооцистами криптоспоридий; опосредованную - жизнеспсобными яйцами описторхисов, дифилоботриид.
· вид возбудителей;
· их жизнеспособность и инвазионность;
8.3.1. Санитарно-энтомологическими показателями являются личинки и куколки синантропных мух.
Синантропные мухи (комнатные, домовые, мясные и др.) имеют важное эпидемиологическое значение, как механические переносчики возбудителей ряда инфекционных и инвазионных болезней человека (цисты кишечных патогенных простейших, яйца гельминтов и др.).
8.3.2. На территории населенных мест в общественных и частных домовладениях, пищевых и торговых предприятиях, пунктах частного и общественного питания, в зоопарке, местах содержания служебных и спортивных животных (лошади, собаки), мясо - и молочные комбинаты и т.п. наиболее вероятными местами выплодов мух являются скопления разлагающихся органических веществ (мусоросборники разных типов, уборные, свалки, иловые площадки и др.) и почвы вокруг них на расстоянии до 1 м.
8.3.3. Критерием оценки санитарно-энтомологического состояния почвы является отсутствие или наличие преимагинальных (личинки и куколки) форм синантропных мух в ней на площадке размером 20 х 20 см.
8.3.4. Оценка санитарного состояния почв по наличию в ней личинок и куколок мух проводится в соответствии с .
Наличие личинок и куколок в почве населенных мест является показателем неудовлетворенности санитарного состояния почвы и указывает на плохую очистку территории, неправильный в санитарно-гигиеническом отношении сбор и хранение бытовых отходов и их несвоевременном удаление.
8.3.5. Санитарно-энтомологические исследования проводятся в соответствии с методическими указаниями ().
9. Показатели биологической активности почвы
9.1. Исследования по биологической активности почвы проводятся при необходимости углубленной оценки ее санитарного состояния и способности к самоочищению.
9.2. Основными интегральными показателями биологической активности почвы являются: общая микробная численность (ОМЧ), численность основных групп почвенных микроорганизмов (почвенных сапрофитных бактерий, актиномицетов, почвенных микромицетов), показатели интенсивности трансформации соединений углерода и азота в почве («дыхание» почвы, «санитарное число», динамика азота аммиака и нитратов в почве, азотофиксация, аммонификация, нитрификация и денитрификация), динамика кислотности и окислительно-восстановительного потенциала в почве, активность ферментативных систем и другие показатели.
9.3. Перечень показателей определяется целями исследования, природой и интенсивностью загрязнения, характером землепользования.
На первом этапе исследований целесообразно использование наиболее простых и быстро определяемых информативных интегральных показателей: «дыхание» почвы, общая микробная численность, окислительно-восстановительный потенциал и кислотность почв, динамика азота аммиака и нитратов.
Дальнейшее углубленное исследование проводится в соответствии с полученными результатами и общими задачами исследования.
9.4. Методики измерений и оценки биологической активности почвы приведены в «Методических указаниях по гигиеническому обоснованию ПДК химических веществ в почве» от 05.08.82 № 2609 82. Так, почву можно считать «незагрязненной» по показателям биологической активности при изменениях в микробиологических показателях не более 50% и биохимических не более 25% по сравнению с такими же для контрольных, принятых в качестве чистых незагрязненных почв.
10 Заключение о санитарном состоянии почв
Заключение о санитарном состоянии обследуемой территории дается на основании результатов проведенных комплексных исследований ( , , , , ) с учетом:
· санитарно-эпидемиологической ситуации в районе обследования;
· требований, предъявляемых к уровням загрязнения почв в зависимости от их хозяйственного использования;
· общих закономерностей, приведенных в , определяющих поведение химических элементов и соединений загрязнителей в почве.
Приложение 1
Классификация участков обследуемой территории по хозяйственному использованию и требованиям к уровню загрязнения почв ()
|
Использование |
Требования |
Картирование |
|
|
Приусадебные хозяйства, огороды, прибрежные территории, детские и лечебные учреждения |
1: 200-1: 10000 |
||
|
Сельхозугодия, зоны рекреации |
Повышенные |
1: 10000-1: 50000 |
|
|
Леса, бросовые земли, крупные промышленные объекты, городские зоны промышленной застройки |
Умеренные |
1: 50000-1: 100000 |
Нефть и нефтепродукты, мг/кг
Фенолы летучие, мг/кг
Мышьяк,мг/кг
Полихлорированные бифенилы, мкг/кг
Лактозоположительные кишечные палочки (Коли формы) , индекс
Энтерококки (фекальные стрептококки), индекс
Патогенные микроорганизмы (по эпидпоказаниям), индекс
Яйца и личинки гельминтов (жизнеспособных), экз/кг
Цисты кишечных патогенных простейших, экз/100 г
Личинки и куколки синантропных мух, экз/в почве площади 20´ 20 см
Примечания: * выбор конкретного показателя зависит от характера используемых средств химизации сельского хозяйства ; ); *** допускается определение фекальных форм
Знак «+» означает обязательность определения показателя при определении санитарного состояния почв, знак «-» - показатель необязательный, знак « ± » - показатель обязательный при наличии источника загрязнения..
Приложение 3
Перечень источников загрязнения и химических элементов,
накопление которых возможно в почве в зонах влияния этих источников
|
Вид промышленности |
Производственные объекты |
Химические элементы |
|
|
Приоритетный |
Сопутствующий |
||
|
Цветная металлургия |
Производство цветных металлов непосредственно из руд и концентратов |
Свинец, цинк, медь, серебро |
Олово, висмут, мышьяк, кадмий, сурьма, ртуть, селен |
|
Вторичная переработка цветных металлов |
Свинец, цинк, олово, медь |
||
|
Производство твердых и тугоплавких металлов |
Вольфрам |
Молибден |
|
|
Производство титана |
Серебро, цинк, свинец, бор, медь |
Титан, марганец, молибден, олово, ванадий |
|
|
Черная металлургия |
Производство легированных сталей |
Кобальт, молибден, висмут, вольфрам, цинк |
Свинец, кадмий, хром, цинк |
|
Железорудное производство |
Свинец, серебро, мышьяк, таллий |
Цинк, вольфрам, кобальт, ванадий |
|
|
Машиностроение и металлообрабатывающая промышленность |
Предприятия с термической обработкой металлов (без литейных цехов) |
Свинец, цинк |
Никель, хром, ртуть, олово, медь |
|
Производство аккумуляторов, производство приборов для электротехнической и электронной промышленности |
Свинец, никель, кадмий |
Сурьма, свинец, цинк, висмут |
|
|
Химическая промышленность |
Производство суперфосфатных удобрений |
Стронций, цинк, фтор, барий |
Редкие земли, медь, хром, мышьяк, иттрий |
|
Производство пластмасс |
Сернистые соединения |
Медь, цинк, серебро |
|
|
Промышленность строительных материалов |
Производство цемента (при использовании отходов металлургических производств возможно накопление соответствующих элементов) |
Ртуть, цинк, стронций |
|
|
Полиграфическая промышленность |
Шрифтолитейные заводы и типографии |
Свинец, цинк, олово |
|
|
Твердые бытовые отходы крупных городов, используемые в качестве удобрений |
Свинец, кадмий, олово, медь, серебро, сурьма, цинк |
||
|
Осадки канализационных сточных вод |
Свинец, кадмий, ванадий, никель, олово, хром, медь, цинк |
Ртуть, серебро |
|
|
Загрязненные поливочные воды |
Свинец, цинк |
||
|
Источник загрязнения |
Черная и цветная металлургия |
Приборостроение |
Машиностроение |
Химическая промышленность |
Автотранспорт |
|||||||||
|
Молибден |
||||||||||||||
Примечание. «О» - обязательный контроль, « W » - факультативный контроль.
Промышленность: А - завод легированных сталей;В - завод цветных металлов; C - завод сплавов; D - переработка вторцветмет; Е - аккумуляторное производство; F - радиаторное производство; G - электротехническое производство; Н - точное машиностроение; I - производство бытовых изделий; J - тяжелое машиностроение; К - легкое машиностроение; L - производство пластмасс; M - производство лакокрасок; N - сеть автодороги заправочныхстанций. Приложение 6
Принципиальная схема оценки почв сельскохозяйственного использования, загрязненных химическими веществами ()
|
Характеристика загрязненности |
Возможное использование |
Предлагаемые мероприятия |
|
|
1. Допустимая |
Использование без ограничений под любые культуры |
Снижение уровня воздействия источников загрязнения. Осуществление мероприятий по снижению доступности токсикантов для растений (известкование, внесение органических удобрений и т.п.) |
|
|
2. Умеренно опасная |
Использование под любые культуры при условии контроля качества с/х продукции |
Мероприятия, аналогичные категории 1. При наличии веществ с лимитирующим водным или воздушным миграционным показателем проводится контроль за содержанием этих веществ в зоне дыхания с/х рабочих и в воде местных водоисточников |
|
|
3. Высоко опасная |
Использование под технические культуры. Использование под с/х культуры ограничено с учетом растений концентраторов |
1. Кроме мероприятий, указанных для категории 1, обязательный контроль за содержанием токсикантов в растениях - продуктах питания и кормах 2. При необходимости выращивания растений - продуктов питания - рекомендуется их перемешивание с продуктами питания, выращенными на чистой почве 3. Ограничение использования зеленой массы на корм скоту с учетом растений - концентраторов |
|
|
4. Чрезвычайно опасная |
Использовать под технические культуры или исключить из с/х использования. Лесозащитные полосы |
Мероприятия по снижению уровня загрязнения и связыванию токсикантов в почве. Контроль за содержанием токсикантов в зоне дыхания с/х рабочих и воде местных водоисточников |
Приложение 7
Предельно допустимые концентрации (ПДК) неорганических химических веществ в почве и допустимые уровни их содержания по показателям вредности
|
Наименование вещества |
ПДК в-ва мг/кг почвы с учетом фона |
Уровни показателей вредности (К1 - К4) и максимальный из них - (К мах) в мг/кг |
Классопасности |
||||
|
Транслокационный (К1) |
Миграционный |
Общесанитарный |
|||||
|
Воздушный (К3) |
|||||||
|
Подвижные формы, извлекаемые из почвы ацетатно-аммонийным буфером с рН 4,8 |
|||||||
|
Подвижные формы, извлекаемые из почвы ацетатно-аммонийным буфером с рН 4,8 |
|||||||
|
Подвижные формы, извлекаемые из почвы ацетатно-аммонийным буфером с рН 4,8 |
|||||||
|
Марганец чернозем |
Подвижные формы, извлекаемые из почвы ацетатно-аммонийным буфером с рН 4,8 |
||||||
|
Марганец дерново-подзолистая почва с рН 1,4-5,6 |
|||||||
|
Марганец дерново-подзолистая почва с рН > 6 |
|||||||
|
Марганец черноземы |
Извлекаемый 0,1 и Н 2 SO 4 |
||||||
|
Марганец дерново-подзолистая почва с рН 4 |
|||||||
|
рН> 6 |
|||||||
|
Аммонийно-натриевый буфер рН 3,5 для сероземов и 4,7 дерново-подзолистой почвы |
> 1000 |
||||||
|
Водорастворимый |
|||||||
|
Марганец |
|||||||
|
Марганец + ванадий |
|||||||
|
Свинец + ртуть |
|||||||
|
Хлористый калий (К 2 О) |
|||||||
|
Сернистые соединения (S): Элементарная сера |
|||||||
|
Сероводород (Н 2 S) |
|||||||
|
Серная кислота |
|||||||
|
Отходы флотации угля (ОФУ)1 Комплексные гранулированные удобрения (КГУ) 2 NPK(64:0:15) |
|||||||
|
Жидкие комплексные удобрения (ЖКУ) 3 NPK (10:4:0) |
> 800 |
> 8000 |
|||||
|
Бенз(а)пирен |
|||||||
Примечания. ПДК должны корректироваться в соответствии с вновь разрабатываемыми документами.
1) ПДК ОФУконтролируются по содержанию бенз (а) пирена в почве, которое не должно превышать ПДК бенз(а)пирена.
2) ПДК КГУ состава NPK (64:0:15) контролируются по содержанию нитратов в почве, которое не должно превышать 76,8 мг/кг абс. сухой почвы.
3) ПДК ЖКУ состава NPK (10:4:0) ТУ 6-08-290-74 с добавками марганца не более 0,6% от общей массы контролируются по содержанию подвижных фосфатов в почве, которое не должно превышать 27,2 мг/кг абс. сухой почвы. 5 . ГОСТ 17.4.4.02 -84 «Охрана природы. Почва. Методы отбора и подготовки проб почвы для химического, бактериологического и гельминтологического анализа».
6 . ГОСТ 17.4.3.06 -86 (СТ СЭВ 5101-85) «Охрана природы. Почвы. Общие требования к классификации почв по влиянию на них химических загрязняющих веществ».
7. Методические указания по оценке степени опасности загрязнения почвы химическими веществами № 4266-87. Утв. МЗ СССР 13.03.87.
8. Оценочные показатели санитарного состояния почв населенных мест № 1739-77 Утв. МЗ СССР 7.07.77.
9. Методические указания по санитарно-микробиологическому исследованию почвы № 1446-76. Утв. МЗ СССР 4.08.76.
10. Методические указания по санитарно-микробиологическому исследованию почвы № 2293-81. Утв. МЗ СССР 19.02.81.
11. Методические указания по гельминтологическому исследованию объектов внешней среды и санитарным мероприятиям по охране от загрязнения яйцами гельминтов и обезвреживанию от них нечистот, почвы, ягод, овощей, предметов обихода № 1440-76. Утв. МЗ СССР.
12. Методические рекомендации по геохимической оценке загрязнения территорий городов химическими элементами. - М.: ИМГРЭ, 1982.
13. Перечень предельно допустимых концентраций (ПДК) химических веществ в почве № 6229-91. Утв. МЗ СССР 19.11.91.
14 . Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) тяжелых металлов и мышьяка в почвах: ГН 2.1.7.020-94 (Дополнение № 1 к перечню ПДК и ОДК № 6229-92). Утв. ГКСЭН РФ 27.12.94.
15. Методические рекомендации по оценке степени загрязнения атмосферного воздуха населенных пунктов металлами по их содержанию в снежном покрове и почве № 5174-90. Утв. МЗ СССР 15.05.90.
16 . Методические указания по борьбе с мухами № 28-6.3. Утв. МЗ СССР 27.01.84.
18 . Предельно допустимые концентрации химических веществ в почве (ПДК): МЗ СССР. - М., 1979, 1980, 1982, 1985, 1987.
19. Методика выполнения измерений массовой доли кислото-растворимых форм металлов (меди, свинца, цинка, никеля, кадмия) в пробах почвы атомно-абсорбиционным анализом: Методические указания: РД 52.18.191-89 . Утв. ГКГМ СССР. - М., 1989.
20. Дмитриев М.Т., Казнина Н.И., Пинигина И.А.: Справочник: Санитарно-химический анализ загрязняющих веществ в окружающей среде. - М.: Химия, 1989.
21. Методы почвенной микробиологии и биохимии./ Под ред. проф. Д.Г. Звягинцева. - М.: МГУ, 1980.
22 . ГОСТ 26204-84, 26213-84 «Почвы. Методы анализа».
23. ГОСТ 26207-91 «Почвы. Определение подвижных форм фосфора и калия по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО».
24 . Порядок определения параметров ущерба от загрязнения земель химическими веществами. Утв. Председателем Комитета Федерации по земельным ресурсам и землеустройству 10.11.93 Министерством охраны окружающей среды и природных ресурсов 18.11.93. Согласовано: 1-й замминистра сельского хозяйства РФ 6.09.93, Председатель ГКСЭН РФ 14.09.93 и Президент Российской академии сельскохозяйственных наук 8.09.93.
6.1. Основным критерием гигиенической оценки загрязнения почв химическими веществами является предельно допустимая концентрация (ПДК), или ориентировочно допустимая концентрация (ОДК) химических веществ в почве.
6.2. Оценка степени опасности загрязнения почвы химическими веществами проводится по каждому веществ с учетом следующих общих закономерностей:
Опасность загрязнения тем выше, чем больше фактическое содержание компонентов загрязнения почвы превышает ПДК, что может быть выражено коэффициентом К о = С/ПДК, т. е. опасность загрязнения тем выше, чем больше К о превышает единицу.
Опасность загрязнения тем выше, чем выше класс опасности контролируемого вещества, его персистентность, растворимость в воде и подвижность в почве и глубина загрязненного слоя.
Опасность загрязнения тем больше, чем меньше буферная способность почвы, которая зависит от механического состава, содержания органического вещества, кислотности почвы. Чем ниже содержание гумуса, рН почвы и легче механический состав, тем опаснее ее загрязнение химическими веществами.
6.3. При загрязнении почвы одним веществом неорганической природы оценка степени загрязнения проводится в соответствии с таблицей 2 (27, 28) с учетом класса опасности компонента загрязнения, его ПДК и максимального значения допустимого уровня содержания элемента (К max) по одному из четырех показателей вредности (приложение 7).
Таблица 2
Критерии оценки степени загрязнения почв неорганическими веществами
При загрязнении почв одним веществом органического происхождения его опасность определяется исходя из его ПДК (13) и класса опасности (таблица 3).
Таблица 3
Критерии оценки степени загрязнения почв органическими веществами
6.6. При полноэлементном загрязнении оценка степени опасности загрязнения почвы допускается по наиболее токсичному элементу с максимальным содержанием почвы.
6.7. Оценка уровня химического загрязнения почв как индикатора неблагоприятного воздействия на здоровье населения проводится по показателям, разработанным при сопряженных геохимических и геогигиенических исследованиях окружающей среды городов с действующими источниками загрязнения. Такими показателями являются: коэффициент концентрации химического вещества (К с). К с определяется отношением фактического содержания определяемого вещества в почве (С i) в мг/кг почвы к региональному фоновому (Сф i):
К с =С i /Cф i
и суммарный показатель загрязнения почвы (Z с). Суммарный показатель загрязнения равен сумме коэффициентов концентраций химических элементов – загрязнителей и выражен формулой:
Z с =(K ci + … + K cn) – (n – 1)
n – число определяемых суммируемых веществ;
K ci – коэффициент концентрации i-го компонента загрязнения.
Анализ распределения геохимических показателей, полученных в результате апробирования почв по регулярной сети, дает пространственную структуру загрязнения селитебных территорий и воздушного бассейна, и позволяет выделить зоны риска для здоровья населения (7, 12).
6.8. Оценка степени опасности загрязнения почв комплексом металлов по показателю Z с, отражающему дифференциацию загрязнения почвы городов как металлами, так и другими наиболее распространенными ингредиентами (пыль, окись углерода, окислы азота, сернистый ангидрид), проводится по оценочной шкале, приведенной в таблице 4.
Таблица 4
Ориентировочная оценочная шкала опасности загрязнения почв
по суммарному показателю загрязнения (Z c)
|
загрязнения почв |
Величина (Z c) |
Изменения показателей здоровья |
|
Допустимая |
Наиболее низкий уровень заболеваемости детей и минимальная частота встречаемости функциональных отклонений |
|
|
Умеренно опасная |
Увеличение общей заболеваемости |
|
|
Увеличение общей заболеваемости, числа часто болеющих детей, детей с хроническими заболеваниями, нарушениями функционального состояния сердечно-сосудистой системы |
||
|
Чрезвычайно опасная |
Увеличение заболеваемости детского населения, нарушение репродуктивной функции женщин (увеличение токсикозов беременности, числа преждевременных родов, мертворождаемости, гипотрофий новорожденных) |
Определение химических веществ при оценке уровня загрязнения почв населенных пунктов по Z с проводят методом эмиссионного анализа в соответствии с методическими указаниями (7, 12).
6.9. Оценка неблагоприятных последствий загрязнения почв при их непосредственном воздействии на организм человека важная для случаев геофагии у детей при играх на загрязненных почвах. Такую оценку проводят по наиболее распространенному в населенных пунктах загрязняющему веществу свинцу, повышенное содержание которого в почвах города, как правило, сопровождается увеличением содержания и других элементов. При систематическом нахождении свинца в почве игровых площадок в пределах 300 мг/кг можно ожидать изменение психоневрологического статуса у детей (15). Безопасным считается загрязнение свинцом на уровне ПДК в почве.
6.10. Оценка почв сельскохозяйственного использования проводится в соответствии с принципиальной схемой, приведенной в приложении 6.
6.11. Для принятия административных решений о характере использования земель, в разной степени загрязненных химическими веществами рекомендуется руководствоваться РД «Порядок определения ущерба от загрязнения земель химическими веществами» (24) с учетом характера землепользования.
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.
При оценке качества почв в практике экологического нормирования широко используется показатель суммарного загрязнения почв (Z C). Расчет производится по уравнению
Z C = - (n -1),
где C i – фактическое содержание загрязняющего вещества в почве; C iФ – фоновое содержание вредного вещества в почве или его ПДК (ОДК); n – количество аномальных (превышающих фоновые содержания или ПДК) веществ.
Определение категории загрязнения производится по показателю суммарного загрязнения почвы (табл. 26). Все градации имеют привязку к качественной характеристике здоровья населения, проживающего на изучаемой территории.
Необходимо иметь в виду, что численное значение Z C при условии загрязненности почв зависит от состава и количества ингредиентов, используемых в расчетах. Увеличение количества поллютантов приводит к завышению результата. Первоначально авторами этого показателя (Сает Ю.Е., Ревич Б.А., Янин Е.П. и др.) предлагался перечень металлов (Cu, Zn, Pb, Cd, Ni, Fe, Co, Hg), содержания которых следует использовать при расчетах. Позже в различных рекомендациях по оценке степени загрязнения почв это условие не учитывалось, что снижает информативность и достоверность рассчитываемого по свободному перечню поллютантов суммарного показателя загрязнения почв, особенно при проведении сравнительного анализа. Кроме того, данный подход не позволяет учитывать современные разработки по токсикологии веществ. Поэтому использование величины Z C в сравнительном плане целесообразно лишь на уровне региональных и территориальных исследований, проводимых по единой методике.
Таблица 26 . Оценка экологического состояния почв
При размещении, проектировании, строительстве, реконструкции и эксплуатации объектов различного назначения, в том числе и тех, которые могут оказывать неблагоприятное воздействие на состояние почв, в соответствии с СанПиН 2.1.7.1287-03 «Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы» проводится изучение почв с использованием химических и санитарно-эпидемиологических критериев (табл. 27, 28).
Таблица 27 . Классы опасности химических загрязняющих веществ
Контроль качества почв проводится на стадиях проектирования и строительства. При выборе земельного участка, выполнении проектных работ, строительстве и приемке объекта в эксплуатацию контроль осуществляется с использованием стандартного перечня показателей, который включает тяжелые металлы (Pb, Cd, Zn, Cu, Ni, As, Hg), 3,4-бенз(а)пирен, нефтепродукты, pH, а также рассчитанной величины Z c . Оценка качества проводится в соответствии с данными табл. 28.
Таблица 28 . Оценка степени химического загрязнения почвы и рекомендации по их использованию (по: СанПиН 2.1.7.1287-03)
| Категории загрязнения | Санитарное число Хлебникова | Суммарный показатель загрязнения (Zc) | Содержание в почве (мг/кг) | Рекомендации по | ||||||||||
| I класс опасности | II класс опасности | III класс опасности | использованию почв | |||||||||||
| Органич. соединения | Неорганич. соединения | Органич. соединения | Неорганич. соединения | Органич. соединения | Неорганич. соединения | при строительстве | ||||||||
| Чистая | 0,98 и > | - | от фона до ПДК | от фона до ПДК | от фона до ПДК | от фона до ПДК | от фона до ПДК | от фона до ПДК | Использование без ограничений | |||||
| Допустимая | 0,98 и > | < 16 | от 1 до 2 ПДК | от 1 до 2 ПДК | от 2 фоновых значений до ПДК | от 1 до 2 ПДК | от 2 фоновых значений до ПДК | Использование без ограничений, исключая объекты повышенного риска | ||||||
| Умеренно опасная | 0,85 - 0,98 | 16 - 32 | от 2 до 5 ПДК | от ПДК до К max | Использование в ходе строительных работ под отсыпки котлованов и выемок, на участках озеленения с подсыпкой слоя чистого грунта не менее 0,2 м | |||||||||
| Опасная | 0,7 - 0,85 | 32 - 128 | от 2 до 5 ПДК | от ПДК до К max | от 2 до 5 ПДК | от ПДК до К max | > 5 ПДК | > К max | 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 с последующим лабораторным контролем | |||||
| Чрезвычайно опасная | < 0,7 | > 128 | > 5 ПДК | > К max | > 5 ПДК | > К max | Вывоз и утилизация на спе-циализированных полигонах. При наличии эпидемиологической опасности – использование после проведения дезинфекции | |||||||
К max - максимальное значение допустимого уровня содержания элемента по одному из четырех показателей вредности.
В настоящее время разработаны критерии значительного ухудшения экологической обстановки в результате использования земель сельскохозяйственного назначения с нарушением установленных земельным законодательством требований рационального использования земли. К ним относятся два показателя:
Загрязнение почв химическими веществами, при котором суммарный показатель содержания в почве поллютантов, концентрация которых выше установленных для них ПДК, равна или превышает значение 30 (данный показатель – это сумма отношений фактического содержания каждого загрязняющего вещества к величине его норматива ПДК);
Размещение отходов производства и потребления 1–4 классов опасности в пределах земельного участка на суммарной площади от 0,5 гектара и выше.
Значительное ухудшение экологической обстановки дает право изъятия у собственника земельного участка из земель сельскохозяйственного назначения в судебном порядке.
