Нормирование загрязнения почв

Принцип контроля загрязненности почв – это проверка соответствия концентраций загрязняющих веществ установленным нормам и требованиям в виде ПДК и ОДК (ориентировочно допустимого количества).

Понятие ПДК для почвы несколько отличается от такового для других сред.

ПДК загрязняющих веществ в почве – это максимальная массовая доля загрязняющего почву вещества, не вызывающая прямого или косвенного влияния, включая отдельные последствия на окружающую среду и здоровье человека (ГОСТ 17.4.1.02-83 «Охрана природы. Почвы. Классификация химических веществ для контроля загрязнения»).

Например, ПДК пестицидов в почве представляет собой максимальное содержание остатков пестицидов, при котором они мигрируют в сопредельные среды в количествах, не превышающих

гигиенические нормативы, а также не влияют отрицательно на биологическую активность самой почвы.

Помимо ПДК в нормировании воздействий используют временный норматив – предельное ориентировочно допустимое количество (ОДК), которое получают расчетным путем. ОДК рассматривают каждые 3 года или заменяют на ПДК.

ПДК и ОДК химических веществ для почвы в России разработаны и утверждены примерно для 200 веществ. Они служат критерием для классификации почв по влиянию на них химических загрязняющих веществ, а также для ранжирования загрязняющих веществ на классы опасности для почв.

По степени загрязненности почвы подразделяются: на сильно-; средне- и слабозагрязненные.

Сильнозагрязненные – почвы, содержание загрязняющих веществ в которых в несколько раз превышает ПДК, имеющие под воздействием химического загрязнения низкую биологическую продуктивность, существенное изменение физико-механических, химических и биологических характеристик, в результате чего содержание химических веществ в выращиваемых культурах превышает установленные нормы.

Среднезагрязненные – почвы, в которых установлено превышение ПДК без видимых изменений в свойствах почв.

Слабозагрязненные – почвы, содержание химических веществ в которых не превышает ПДК, но выше естественного фона.

Коэффициент концентрации загрязнения почвы Н_С вычисляют по формуле

Н_С = С/С_ф или Н_С = С/С_ПДК, (4)

где С – общее содержание загрязняющих веществ;

С_ф – средне фоновое содержание загрязняющих веществ;

С_ПДК – содержание предельно допустимых количеств загрязняющих веществ.

Интегральный показатель поэлементного загрязнения почвы Н_CS вычисляют по формуле

, (5)

где - сумма контролируемых загрязняющих веществ;

- сумма фонового содержания загрязняющих веществ.

Довольно часто при оценке загрязненности почвы используют понятие «кларк » . Кларк элемента – это единица измерения, обозначающая распространенность данного химического элемента в земной коре в процентах массовой концентрации.

Степень устойчивости почвы к химическим загрязняющим веществам (ХЗВ) оценивают по отношению к конкретному ХЗВ или группе веществ, которыми загрязнена исследуемая почва. При этом различают:

1) геохимически активные вещества, создающие кислотно-щелочные и окислительно-восстановительные условия в почвах и воздействующие таким образом на общую почвенно-геохимическую обстановку. Это преимущественно макроэлементы и их соединения, ухудшающие качество почвы и ее плодородие;

2) биохимически активные вещества, воздействующие, в первую очередь, на организмы (микрофлору, растения, животных);

3) вещества, способные находиться в почве в таких формах, которые ведут к миграции в атмосферный воздух, растительность, поверхностные, грунтовые и подземные воды.

По степени устойчивости к ХЗВ и по характеру ответных реакций почвы подразделяются: на очень устойчивые; среднеустойчивые; малоустойчивые.

Коэффициент ответной реакции К_р по влиянию химического загрязнения на состояние почв согласно ГОСТ 17.4.3.06-86 «Охрана природы. Почвы. Общие требования к классификации почв по влиянию на них химических загрязняющих веществ» вычисляют по формуле

К_р = (А – А_ф)/А_ф, (6)

где А и А_ф – контролируемые параметры свойств в загрязненной и фоновой пробе, соответственно.

Степень устойчивости почвы к ХЗВ характеризуется основными показателями:

1) гумусное состояние почвы;

2) кислотно-основные свойства;

3) окислительно-восстановительные свойства;

4) катионно-обменные свойства;

5) биологическая активность;

6) уровень грунтовых вод;

7) доля веществ в почве, находящихся в растворимой форме.

Загрязнение почв, как и других природных сред, является комбинированным (множественным), в связи с чем при химическом контроле загрязнения возникает необходимость выделение приоритетных загрязняющих веществ, подлежащих контролю в первую очередь. При определении приоритетных загрязняющих веществ учитывают классы их опасности согласно ГОСТ 17.4.1.02-83 «Охрана природы. Почвы. Классификация химических веществ для контроля загрязнения»:

1) высокоопасные;

2) умеренно опасные;

3) малоопасные.

ПДК разрабатывают, главным образом, на основе принципов, приемов и методов токсикометрии: устанавливают такие концентрации в контактирующих с почвой средах (растениях, воде, воздухе), которые не представляют опасности для здоровья людей и не влияют отрицательно на общесанитарные показатели почвы. При этом используют показатели вредности:

1) общесанитарный показатель вредности для почвы характеризует влияние вещества на самоочищающуюся способность почвы и почвенный микробиоценоз[12] в количествах, не изменяющих указанные процессы;

2) транслокационный показатель вредности характеризует способность вещества переходить из пахотного слоя почвы через корневую систему растений и накапливаться в его зеленой массе и плодах в количествах, не превышающих ПДК для данного вещества в пищевых продуктах;

3) миграционный воздушный показатель вредности характеризует способность вещества переходить из пахотного слоя почвы в атмосферный воздух и поверхностные водоисточники в количествах, при миграции которого не происходит превышения ПДК для атмосферного воздуха.

Система нормирования загрязненности почв по сравнению с другими системами не считается достаточно успешной. Для многих химических веществ ПДК не разработаны в связи с тем, что судьба их весьма сложна.

В основном оценку проводят путем сравнения с фоновыми концентрациями. При этом под фоновым чаще всего понимают содержание химических элементов и веществ в почвах, достаточно удаленных от источников загрязнений, то есть удаленных настолько, что трудно предположить изменения, обусловленные антропогенным влиянием.

Для всех видов земель единого государственного земельного фонда проводится контроль санитарного состояния почв. Под санитарным состоянием понимают совокупность физико-химических и биологических свойств почвы, определяющих ее безопасность в эпидемиологическом и гигиеническом отношениях (ГОСТ 17.4.2.01-81 «Охрана природы. Почвы. Номенклатура показателей санитарного состояния»).

Цель контроля – предупреждение загрязнения почв бытовыми и промышленными выбросами и отходами, а также веществами, целенаправленно применяемыми в сельском и лесном хозяйствах.

В перечень контролируемых показателей входят санитарно-бактериологические, санитарно-гельминтологические и санитарно-энтомологические показатели. В их состав входят санитарное число[13], показатели аммонийного и нитратного азота, хлоридов, остаточных количеств пестицидов и другие загрязняющих веществ (тяжелых металлов, нефти и нефтепродуктов, фенолов, сернистых соединений), канцерогенов[14], радиоактивных веществ, макро- и микроудобрений, термофильных бактерий, бактерий группы кишечной палочки, патогенных[15] микроорганизмов, яйца и личинки гельминтов и мух (ГОСТ 17.4.2.01-81 «Охрана природы. Почвы. Номенклатура показателей санитарного состояния»).

Присутствие организмов, характеризующих санитарно-бактериологические показатели, указывает на специфическое органическое, фекальное и другие загрязнения.

Перечень показателей для различных видов землепользования различен.

Показатели санитарного состояния почв используются не только по прямому назначению, но и для оценки пригодности нарушенного плодородного слоя почв для землевания (ГОСТ 17.4.2.02-83 «Охрана природы. Почвы. Номенклатура показателей пригодности нарушенного плодородного слоя почв для землевания»).

Степень загрязненности почв зависит как от антропогенной нагрузки, так и от других факторов: способности почв к самоочищению; разложению; трансформации загрязняющих веществ в ходе минерализации и гумификации.

В разрушении химических веществ в почве участвуют различные группы организмов, в том числе бактерии, грибы, растения. Последние

поглощают и перерабатывают загрязняющие вещества в ходе своего метаболизма.

Способность к самоочищению определяется, прежде всего, активностью почвенной микрофлоры и других почвенных организмов, физико-химических условий и свойств почвы.

Антропогенное воздействие (внесение удобрений, обработка пестицидами, режим мелиорации и иссушения), а также факторы окружающей среды (температура, осадки, топография территории) влияют на активность почвенной микрофлоры и фауны.

В экологических исследованиях почв используют различные биологические показатели: «дыхание», показатели целлюлозоразлагающей активности, активность ферментов (цреазы, дегидрогеназы, фософтазы), численность грибов, дрожжей и др. Обычно используют несколько показателей, так как их «чувствительность» к различным загрязняющим веществам существенно отличается.

В оценке экологического состояния почв в работах по выявлению зон экологического неблагополучия основными показателями являются критерии физической деградации, химической и биологической загрязненности.

Признаком биологической деградации в результате токсического воздействия является снижение уровня активной микробной массы; менее точным является показатель «дыхания» почвы.

В качестве комплексного показателя токсического загрязнения почвы рекомендуют использовать показатель фитотоксичности. Фитотоксичность – это биотестовый интегральный показатель, который понимают как свойство загрязненной ранее (например, гербицидами) почвы подавлять прорастание семян, рост и развитие высших растений. Показатель фитотоксичности применяют наряду с традиционными показателями при разработке ПДК гербицидов с 1982 г.

При биотестировании снижение числа проростков семян по сравнению с контрольным образцом считают показателем наличия фитотоксичности почвы.