ХІМІЧНІ ПОКАЗНИКИ

РЕГЛАМЕНТАЦІЯ ТА КОНТРОЛЬ ЗАБРУДНЕННЯ ГРУНТІВ

Відповідно до Держстандарту 17.4.1.03-84 під хімічним забрудненням грунту розуміють зміну її хімічного складу в результаті антропогенної діяльності, здатне викликати погіршення її якості. Принцип контролю забруднення грунтів - перевірка відповідності концентрацій забруднюючих речовин встановленим нормам і вимогам у вигляді ГДК і ОДК (орієнтовно допустимої кількості).

ГДК в грунті - це максимальна концентрація забруднюючої речовини, яка не викликає прямого або опосередкованого негативного впливу на здоров'я людини і самоочищаються здатність грунтів. Відповідно до Держстандарту 17.4.1.03-84 ГДК - максимальна масова частка забруднюючої грунт речовини, що не викликає прямого або непрямого впливу, включаючи окремі наслідки на навколишнє середовище та здоров'я людини.

ГДК пестицидів являє собою максимальний вміст залишків пестицидів, при якому вони мігрують в суміжні середовища в кількостях, які перевищують гігієнічних нормативів, а також не впливають негативно на біологічну активність самого грунту.

Крім ГДК у нормуванні дій використовують тимчасовий норматив ОДК, який отримують розрахунковим шляхом. ОДК переглядають кожні три роки або замінюють на ГДК. ГДК і ОДК хімічних речовин для грунту розроблені і затверджені в Росії приблизно для 200 речовин.

ГДК служать критерієм для класифікації грунтів за впливом на них хімічних забруднюючих речовин ГОСТ 17.4.3.06-86, а також для ранжирування забруднюючих речовин по класах небезпеки для грунтів ГОСТ 17.4.1.02-83.

Забруднення грунтів, як і інших природних середовищ, є комбінованим (множинним), у зв'язку з чим при хімічному контролі забруднення виникає необхідність виділити пріоритетні забруднюючі речовини, що підлягають контролю в першу чергу. При визначенні пріоритетних забруднюючих речовин враховують класи їх небезпеки (за ГОСТом 17.4.1.02-83).

ГДК розробляють головним чином на основі принципів, прийомів і методів токсикометрії. Для грунту ці принципи полягають у встановленні таких концентрацій в контактують з грунтом середовищах (рослинах, воді, повітрі), які не становлять небезпеки для здоров'я людей і не впливають негативно на общесанітарние стан грунту. При цьому використовують такі показники шкідливості:

- Общесанітарний, характеризує вплив речовини на самоочищаються здатність грунту і грунтовий мікробіоценоз у кількостях, що не змінюють зазначені процеси;

- Транслокаційний, характеризує здатність речовини переходити з орного шару грунту через кореневу систему рослин і накопичуватися в зеленій масі та плодах у кількості, що не перевищує ГДК для даної речовини у харчових продуктах;

- Міграційний повітряний, характеризує здатність речовини переходити з орного шару грунту в атмосферне повітря та поверхневі вододжерела в кількості, при міграції якого не відбувається перевищення величини ГДК для атмосферного повітря.

Систему контролю забруднення грунтів на основі гігієнічної регламентації не можна визнати досконалою. Зустрічаються великі труднощі в інтерпретації та об'єктивної оцінки забрудненості комплексом токсичних або інших речовин, для яких не розроблені нормативи. У цих випадках рівень хімічного забруднення порівнюють з фоновим. Найбільш важливою в сучасних умовах сільськогосподарського виробництва є оцінка пестицидного забруднення грунтів.

Пестициди включають велику групу хімічних речовин різних класів і хімічної природи. Щорічно в світі застосовується більше 1 млн. т одних тільки гербіцидів, що включають 900 найменувань; майже 90% цих речовин у кінцевому рахунку потрапляє в грунт.

Застосування пестицидів, поряд з позитивним результатом, дає ряд негативних наслідків. Багато пестициди володіють кумулятивним ефектом, тобто накопичуються в грунті і в рослинах, в результаті чого відбувається отруєння людей і тварин. Вважають, що свої прямі ефекти пестициди проявляють лише протягом 1-2% часу їх перебування в навколишньому середовищі, тоді як 98% часу вони викликають негативні ефекти внаслідок забруднення.

Прояв токсичних ефектів пестицидів у грунті і процеси накопичення залежать від ряду факторів: обсягів і термінів внесення, властивостей пестициду, сорбції, механічного складу і структури грунту, наявності органічної речовини, рН, вологості та ін

Асортимент пестицидів величезний, і встановлення нормативів ГДК для всіх їх найменувань вимагає великих фінансових витрат і часу. Так, розробка ГДК для одного пестициду може зайняти від 3 до 5 років, а витрати тільки на оцінку токсичності становлять близько 350 тис. доларів.

Слід зазначити, що величини ГДК для пестицидів в Україні в більшості випадків у декілька разів нижче, ніж регламенти в інших країнах, тобто наші регламенти більш жорсткі.

САНІТАРНІ ПОКАЗНИКИ

Для всіх видів земель єдиного державного земельного фонду проводиться контроль санітарного стану грунтів.

Під санітарним станом розуміють сукупність фізико-хімічних і біологічних властивостей грунту, що визначають її безпеку в епідеміологічному і гігієнічному відносинах (ГОСТ 17.4.2.01-81). Мета контролю - попередження забруднення грунтів побутовими та промисловими викидами і відходами, а також речовинами, цілеспрямовано застосовуваними в сільському і лісовому господарстві.

У перелік контрольованих показників, згідно із зазначеним ГОСТу, входять санітарно-бактеріологічні, санітарно-гельмінтологічні та санітарно-ентомологічні показники. До них відносяться санітарне число (відношення азоту білкового до загального органічного азоту), показники концентрацій амонійного і нітратного азоту, хлоридів, залишкових кількостей пестицидів та інших забруднюючих речовин (важких металів, нафти і нафтопродуктів, фенолів, сірчистих сполук), канцерогенів, радіоактивних речовин, макро-і мікродобрив, термофільних бактерій, бактерій групи кишкової палички, патогенних мікроорганізмів, яєць і личинок гельмінтів і мух.

Перелік показників для різних видів землекористування: населених пунктів, курортів і зон відпочинку, зон джерел водопостачання, територій підприємств, сільгоспугідь та лісів - різний.

У чистих грунтах організми, що характеризують санітарно-бактеріологічні показники, відсутні. Навпаки, їх присутність вказує на специфічне органічне, фекальне та інші види забруднення.

Показники санітарного стану грунтів використовуються не тільки за прямим призначенням, але й для оцінки придатності порушеного родючого шару для землювання (ГОСТ 17.4.2.02-83).

БІОЛОГІЧНІ ПОКАЗНИКИ

Ступінь забрудненості грунтів залежить як від антропогенного навантаження, так і від інших факторів: здатності грунтів до самоочищення, розкладання і трансформації забруднюючих речовин в ході мінералізації і гуміфікації.

Здатність до самоочищення визначається насамперед активністю грунтової мікрофлори і грунтових тварин, фізико-хімічними умовами і властивостями грунту.

Антропогенні впливи: внесення добрив, обробка пестицидами, режим меліорації і висушування, а також фактори навколишнього середовища (температура, опади, топографія території) - впливають на активність грунтової мікрофлори і фауни.

У руйнуванні хімічних речовин у грунті беруть участь різні групи організмів, у тому числі бактерії, гриби, актиноміцети, рослини. Останні поглинають і переробляють забруднюючі речовини в ході свого метаболізму.

В екологічних дослідженнях грунтів використовують різні біологічні показники: «дихання», показники целлюлозоразлагающей активності, активність ферментів (уреази, дегідрогенази, фосфатази), чисельність грибів, дріжджів та ін Зазвичай застосовують декілька показників, так як їх чутливість до різних забруднюючих речовин істотно відрізняється.

В оцінці екологічного стану грунтів в роботах з виявлення зон екологічного неблагополуччя основними показниками є критерії фізичної деградації, хімічної та біологічної забрудненості.

Ознакою біологічної деградації в результаті токсичного впливу служить зниження рівня активної мікробної маси; менш точним є показник дихання грунту.

Як комплексного показника забруднення грунту рекомендують використовувати показник фітотоксичності. Це тестовий інтегральний показник, який визначають за властивістю забрудненого грунту пригнічувати проростання насіння, ріст і розвиток вищих рослин.

Показник фітотоксичності почали застосовувати поряд з традиційними показниками при розробці ГДК гербіцидів з 1982 р. Зниження числа проростків насіння порівняно з контролем при біотестування вважають показником наявності фітотоксичності грунту.

КЛАСИФІКАЦІЇ ГРУНТІВ ПО ВПЛИВУ НА НИХ хімічні забруднюючі речовини

Відповідно до Держстандарту 17.4.3.06-86 класифікацію грунтів проводять за ступенем забрудненості і за ступенем стійкості до забруднюючих речовин.

Виділяють три ступені забрудненості грунтів:

- Сильнозабруднені;

- Среднезагрязненного;

- Слабозабруднених.

Ранжування проводять за ГДК хімічних речовин у грунтах та їх фоновому вмісту, а також іншими показниками. Розраховують кілька коефіцієнтів: коефіцієнт концентрації забруднення, показник поліелементного забруднення, коефіцієнт відповідної реакції.

Якщо грунт містить забруднюючі речовини у кількостях, у кілька разів перевищують ГДК, має низьку біологічну продуктивність і сильно змінені фізико-механічні, хімічні та біологічні характеристики, в результаті чого вміст хімічних речовин в вирощуваних культурах перевищує встановлені нормативи, грунт відносять до сильнозагрязненная. Якщо перевищення ГДК у грунті має місце, але не викликає видимих ​​змін її властивостей, грунт відносять до среднезагрязненного.

Якщо вміст хімічних речовин не перевищує ГДК, але вище природного фону, грунт вважають слабозабруднених.

По стійкості до хімічних забруднюючих речовин виділяють три рангу стійкості грунтів:

- Дуже стійкі;

- Среднеустойчівой;

- Малостійкі.

Стійкість характеризується наступними показниками: гумусного стану грунту, кислотно-основними властивостями, окислювально-відновні властивості, катионо-обмінними властивостями, біологічною активністю, рівнем грунтових вод, часток речовин в розчинній формі.

Важкі метали.

Якщо концентрація елемента в організмі перевищує 10 ^-2%. то його вважають макроелементом. Мікроелементи знаходяться в організмі в концентраціях 10 ^-5 -10 ^-3%. Якщо концентрація елемента нижче 10 ^-5%, то його вважають ультрамікроелементи.

По впливу на організм людини розроблена наступна класифікація мікроелементів:

- Мікроелементи, що мають значення у харчуванні (Со, Сг, Се, F, Fe, I, Mn, Mo, ​​N, Se, Si, V, Zn);

- Мікроелементи, що мають токсикологічне значення (As, Be, Cd, Co, Cr, F, Hg, Mn, Mo, ​​Ni, Pb, Pd, Se, Sn, Ti, V, Zn).

Як бачимо, 10 з перерахованих елементів віднесені в обидві групи, токсичні метали в низьких дозах не надають шкідливої ​​дії, і, одночасно, всі метали можуть виявляти токсичність, якщо вони споживаються в надлишковій кількості. Крім того, токсичність металів залежить від взаємодії, наприклад, вплив кадмію залежить від присутнього цинку, а заліза від міді, кобальту.

Разом з тим існують метали, які сильно токсичні при найнижчих концентраціях і не виконують будь-якої корисної функції (ртуть, кадмій, свинець, миш'як).

Існує думка, що причина дії цих отрут пов'язана з блокуванням окремих груп в молекулах протеїнів або ж з витісненням з деяких ферментів міді і цинку.

Ртуть, кадмій, свинець, миш'як, мідь, стронцій, цинк, залізо Об'єднана комісія ФАО і ВООЗ по харчовому кодексу (Codex Alimentarius) включила в число компонентів, зміст яких контролюється при міжнародній торгівлі. В Україну і СНД підлягають контролю ще 7 елементів (сурма, нікель, хром, алюміній, фтор, йод).

По токсичності важкі метали поділяються на 3 класи:

I - найбільш токсичні (Cd, Hg, Ni, Pb, Co, As);

II - помірно токсичні (Сі, Zn, Mn);

III - інші важкі метали.

Слід зазначити також, що свинець і кадмій потенційно канцерогенні.

Концентрація токсичних елементів в окремих овочах і плодах пояснюється особливостями їх будови, екологічного стану конкретного регіону, агротехнічними заходами під час вирощування сільськогосподарських рослин. Вміст важких металів неоднаково в плодах різного розміру. У дрібних плодах моркви, буряка, кабачків, гарбуза міститься більше свинцю і менше міді, миш'яку, цинку. У великих коренеплодах моркви і буряка міститься миш'яку в 1,2 рази менше, в кабачках - у 1,6 рази відповідно, цинку - в 1,4, 1,5; 2,0 рази.

В покривних тканинах моркви важких металів більше, ніж у м'якоті на
15,8%, в буряку - на 53,8%, цинку на 15,0 і 59,2%.

Таблиця
ГДК важких металів у харчових продуктах, мг / кг

У соку моркви, буряка, кабачків, гарбузів, яблук свинцю більше, ніж в віджимання. Кадмію більше в соку моркви і кабачків, ніж в віджимання, а в буряковому, гарбузовому і яблучному соках його, навпаки, менше. Для всіх соків концентрація міді вище, ніж для вичавок.

У насінні томатів нікелю, свинцю, олова, хрому, титану, міді, цинку, вісмуту, молібдену акумулюється в десятки разів більше, ніж у м'якоті. У насінні кабачків свинцю, нікелю, міді, хрому міститься більше, ніж у м'якоті, а в шкірці гарбуза хрому і нікелю більше, ніж у соку, а міді - у 10 разів менше.

Вплив різних токсичних елементів на організм різна. Як видно з табл. 19, найбільш жорсткі нормативи встановлені для ртуті.

Миш'як (As) широко поширений в навколишньому середовищі. Світове виробництво миш'яку складає приблизно 50 тис. т на рік. Миш'як застосовується в металургії, хімічної промисловості (виробництво фарбувальних речовин) та в сільському господарстві.

В результаті широкого розповсюдження в навколишньому середовищі та застосування в сільському господарстві миш'як присутній у більшості харчових продуктів. Зазвичай його зміст менше 0,5 мг / кг, зрідка перевищує 1 мг / кг; в хлібних виробах складає до 2,4 мг / кг, фруктах до 0,17 мг / кг, напоях до 1,3 мг / кг, м'яса до 1,4 мг / кг, молочних продуктах до 0,23 мг / кг, в морських продуктах 1,5-15,3 мг / кг. Мабуть, цей елемент становить небезпеку тільки в м'ясі, рибі і птиці. Риба - головне джерело As в раціоні і висока концентрація його в деяких рибних продуктах виникає виключно через його здатності накопичуватися в деяких морських тварин, особливо донних видів, таких як донна камбала і креветки (табл. 20).

Таблиця 20 Зміст миш'яку в морських продуктах [9]

Неорганічний миш'як вважається більш токсичним порівняно з органічними формами.

При проведенні контролю забруднення грунтів хімічні речовини відповідно до ГОСТ 17.4.1.02-83 поділяють на три класи за ступенем небезпеки:

- перший - високонебезпечні;

- другий - помірно небезпечні;

- третій - малонебезпечні.

Клас небезпеки встановлюють не менше ніж за трьома показниками з переліку, наведеного в Таблиці

Класи небезпеки забруднюючих речовин для грунту

З пестицидів

до першого класу віднесено: атразин, ГХЦГ, ДНОК, ДДТ, метафос, севин та ін..;

до другого класу віднесені: далапон, карбофос, кельтан, нітрафен, пропанід, симазин, хлорофос і ін;

до третього класу віднесено: Ділором, полікарбацин, прометрин, цинеб та ін..

З речовин, що потрапляють у грунт з викидами, скидами, відходами,

до першого класу віднесено: миш'як, кадмій, ртуть, селен, свинець, цинк, фтор, бенз (а) пірен;

до другого класу віднесені: бор, кобальт, нікель, молібден, мідь, сурма, хром;

до третього класу віднесено: барій, ванадій, вольфрам, марганець, стронцій, ацетофенолу.

До педохімічні активним формам токсинів відносяться луги, мінеральні кислоти, фізіологічно кислі солі, сірководень, метан та ін Вони здатні змінювати кислотно-лужні і окислювально-відновлювальні умови, від яких залежить рухливість в грунті багатьох хімічних сполук.

До активних біохімічним токсинам відноситься ряд органічних речовин: пестициди, Hg, As, Se, Pb, Cd, Cr, Ni та їх солі, важкі метали, вуглеводні, радіонукліди та ін Вони діють насамперед на грунтові організми і геохімічну складову грунтів.

Самооочіщеніе грунтів від токсикантів здійснюється в ході наступних процесів:

а) винесення у складі водних розчинів за межі грунтового профілю;

б) депонування на геохімічних бар'єрах в недоступних для живих організмів формах;

в) переведення до малоактивні або неактивні форми.

Слід зазначити, що забруднення грунтів деякими токсинами істотно гальмує процес самоочищення грунтів від бактерій групи кишкової палички. Так наприклад, при утриманні бенз (а) пірену 100мкг/кг грунту чисельність цих бактерій в грунті в 2,5 рази більше, ніж у контролі.

Табл.

Примітка:> 0,8 - дуже сильна, 0,8-0,61 - інтенсивна, 0,6-0,41 - помірна, 0,4-0,2 - слабка, <0,2 - дуже слабка.

Питання для самококтролю

1. Що таке грунти і чим зумовлена необхідність їх захисту? 2. Охаракпщ)изуйте основні причини і наслідки ерозії ґрунтів. З- Які меліоративні заходи з попередження ерозії ґрунтів Вам відомі?

4. Охарактеризуйте механізм розвитку і причини вторинного засолення ґр

5. Які меліоративні заходи з попередження вторинного засолення ґрунтів В відомі?

6. Проведіть класифікацію хімічних речовин за ступенем небезпеки забруд-ня ґрунтів. Які фактори визначають класифікацію хімічних речовин-за руднювачів ґрунтів?

7. Охарактеризуйте основні показники забрудненості фунтів: коефіцієнт к центрації забруднення ґрунту, інтегральний показник поелементпого з руднення фунтів, коефіцієнт зворотної реакції ґрунтів на динаміку забр нення.

8. Поясніть оціночну шкалу небезпеки забруднення ґрунтів за сумарним по' ішком.

9. За якими критеріями щюводиться оцінка санітарного стану ґрунтів?

10. Проведіть і охарактеризуйте гігієнічну класифікацію неутилізованих мислових відходів.

11. Які принципи розрахунку граничної кількості промислових відходів, шр рігаються на території підприємств?

12. Охарактеризуйте принципи організації полігонів твердих відходів.

13. З якою метою використовуються хімічні меліоранти ґрунтів?

14. Охаракпщіизуйте основні напрямки рекультивації порушених земель.

15. Яка послідовність проведення рекультиваційних робіт і які критерії виб напрямку рекультивації порушених земель?