6. Нормирование загрязняющих веществ в

ПОЧВЕ

Ключевым вопросом нормирования антропогенной нагрузки на почву является оценка их загрязненности. По величине зон и уровню загрязнения выделяют фоновое, локальное, региональное и глобальное загрязнение почвы. Фоновымсчитается такое содержание загрязняющих веществ в почве, которое отвечает или является близким к природному химическому составу почвы.Локальнымсчитается загрязнение почвы вблизи одного или совокупности нескольких источников загрязнения.Региональнымявляется такое загрязнение, которое возникает вследствие переноса загрязняющих веществ на расстояние не более 40км от техногенных и не более 10км от сельскохозяйственных источников загрязнения.Глобальнымназывается такое загрязнение, которое возникает вследствие дальнего переноса загрязняющих веществ на расстояние свыше 1000км от каких-либо источников загрязнения.

Нормирование загрязняющих веществ в почве имеет три направления: во-первых, нормирование содержания ядохимикатов в пахотном (корнеобитаемом) слое почвы сельскохозяйственных угодий; во-вторых, нормирование накопления токсичных веществ на территории предприятия; в третьих, – нормирование загрязненности почвы в жилых районах, преимущественно в местах временного хранения бытовых отходов.

В пахотном слое почвы вредные вещества нормируются по двум показателям: предельно допустимым (ПДК_п) и временно допустимыми концентрациями (ВДК_п). Для установления ПДК_п используют данные о фоновых концентрациях исследуемых веществ, их физико-химических свойствах, параметрах стойкости, токсичности. При этом экспериментально устанавливают:

– допустимую концентрацию вещества в почве, при которой его содержание в пищевых и кормовых растениях не превысит некоторых допустимых остаточных количеств (ДОК), иначе называемых ПДК в продуктах питания (ПДК_пр);

– допустимую (для летучих веществ) концентрацию, при которой поступление вещества в воздух не превысит установленных ПДК для атмосферного воздуха (ПДК_а.в.);

– допустимую концентрацию, при которой поступление вещества в грунтовые воды не превысит ПДК для водных объектов;

– допустимую концентрацию, не влияющую на микроорганизм и процессы самоочищения почвы.

Наиболее жесткие из ряда названных показателей принимаются в качестве ПДК_п, причем сравнение идет по одноименным показателям вредности, т.е. по сходному действию разных веществ.

Таким путем нормируется содержание в почве пестицидов (веществ, применяемых для уничтожения вредителей, возбудителей болезней, сорняков) и ряда химических элементов – преимущественно тяжелых металлов, галогенов (например, хлора), а также микроэлементов. Причем содержание примесей нормируется в зависимости от вида пищевых продуктов, выращиваемых на данной почве или в данном хозяйстве (мясных, молочных, рыбных, растительных).

По степени загрязненности почвы подразделяются на сильно загрязненные, средне загрязненные и слабо загрязненные. В сильно загрязненных почвахсодержание загрязнителей в несколько раз превышает ПДК. Такие почвы характеризуются низкой биологической продуктивностью и существенными изменениями их физико-химических, химических и биологических характеристик. При выращивании сельскохозяйственной продукции на таких почвах в растениях наблюдается превышение нормы токсичных веществ. Длясреднезагрязненных почвхарактерно незначительное превышение ПДК загрязняющих веществ, которое не приводит к заметному изменению их свойств. Вслабо загрязненных почвахсодержание вредных веществ не превышает ПДК, но превышает фоновую концентрацию.

Для оценки степени загрязнения почвы используют следующие характеристики:

1. Коэффициент концентрации загрязнения почвы

К_с=илиК_с=(6.1)

где С – общее содержание загрязняющего вещества, мг/кг;

С_ф – среднее фоновое содержание загрязняющего вещества, мг/кг;

С_пдк–предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества, мг/кг.

2. Интегральный показатель поэлементного загрязнения почвы

(6.2)

где С_j– cумма контрольных загрязняющих веществ;

С_фj– сумма фонового содержания загрязняющих веществ.

3. Коэффициент обратной реакции почв на динамику загрязнения

(6.3)

где А, А_ф– параметры, которые контролируются в загрязненной и фоновой пробах.

Принципы нормирования ПДК вредных веществ в почве значительно отличаются от принципов, положенных в основу нормирования их для водоемов, атмосферного воздуха и пищевых продуктов. Разница обусловлена тем, что прямое поступление вредных веществ через почву в организм человека невелико и ограничено случаями прямого контакта с ней (ручная обработка земли, почвенная пыль, игра детей в песочницах и т.п.). Химические вещества, попавшие в почву, могут поступать в организм человека главным образом через контактирующие с почвой среды: воду, воздух и растения; по биологическим цепям: почва – растение – человек; почва – растение – животное – человек и т.д. Поэтому при нормировании химических веществ в почве учитывается не только та опасность, которую представляет почва при непосредственном контакте с ней, но главным образом последствия загрязнения контактирующих с почвой сред. При этом имеются в виду такие факторы, как тип почвы, механический состав, морфология, микробиоценоз, рН, температура, влажность и т.п. Обоснована также необходимость нормирования таких стабильных химических веществ, как соли тяжелых металлов (свинец, ртуть, кадмий, мышьяк) и микроэлементов (цинк, молибден, медь, бор, ванадий), применяемых как микроудобрения в сельском хозяйстве.

Загрязнение почв, как и других природных сред, является комбинированным (множественным), поэтому при химическом контроле загрязнения возникает необходимость выделить приоритетные загрязняющие вещества, подлежащие контролю в первую очередь. При определении приоритетных загрязняющих веществ учитывают классы их опасности.

ПДК разрабатывают главным образом на основе принципов гигиенического нормирования химических веществ. Для почвы эти принципы заключаются в установлении таких концентраций 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 следующие показатели.

1. Общесанитарный показатель вредности. Для почвы характеризует влияние вещества на самоочищающую способность почвы и почвенный микробиоценоз в количествах, не изменяющих указанные процессы.

2. Транслокационный показатель вредности. Характеризует способность вещества переходит из пахотного слоя почвы через корневую систему растений и накапливаться в его зеленой массе и плодах в количестве, не превышающем 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 количестве, при миграции которого не происходит превышение величины ПДК для атмосферного воздуха.

Систему контроля загрязненности почв на основе гигиенической регламентации нельзя признать совершенной. Встречаются большие трудности в интерпретации и объективной оценке загрязненности комплексом токсичных или других веществ, для которых не разработаны нормативы. В этих случаях уровень химического загрязнения сравнивают с фоновым значением.

Вопрос установления ПДК загрязняющих веществ в почвах весьма сложен. С одной стороны, почвенный покров – среда, гораздо менее подвижная, чем поверхностные воды и атмосфера, и аккумуляция поступающих в почву химических соединений может происходить в течение долгого времени, постепенно приближаясь к ПДК. Поэтому основным фактором определения ПДВ для какого-либо предприятия или группы предприятий должно быть предполагаемое время работы, в течение которого в почве прилегающих территорий накопится количество выбрасываемого загрязняющего вещества, достигающее ПДК. С другой стороны, активная микробиологическая жизнь почвы и протекающие в ней физико-химические процессы способствуют трансформации посторонних веществ, поступающих в почву, причем направление и глубина этого процесса определяются многими факторами. В ряде случаев разрушение загрязняющих веществ и их миграция столь незначительны, что ими можно пренебречь. В других случаях результаты протекания процессов деградации и миграции химических соединений в почве сопоставимы с темпами их поступления, и предел их накопления в почве обусловливается равновесием между процессом поступления загрязняющих веществ и их удалением в результате разрушения или миграции.

Таким образом, ПДК загрязняющих веществ в почвах определяются не только их химической природой и токсичностью, но иособенностями самих почв.

Почва обладает некоторыми свойствами, отсутствующими у воздушной и водной сред. Частицы почвы образуют «мелкоячеистый фильтр», который весьма эффективно задерживает твердые взвеси их вод, просачивающихся в почву. В то же время поры почвы служат копилкой питательных веществ. Всю систему «цементируют» частицы глины и гумуса, которые адсорбируют целый ряд веществ. Таким образом, почвы в течение ряда лет или десятилетий могут удерживать вредные вещества, не давая последним возможности перейти в грунтовые воды. По исчерпании адсорбционной емкости наступает проскок – внешне неожиданное загрязнение грунтовых вод даже без поступления вредных веществ. В то же время почвы обладают значительной способностью к регенерации. Многие обитатели почвы служат источником ферментов, в присутствии которых вредные вещества расщепляются быстрее, чем в воде или на воздухе.

Согласно Госстандарту, ПДК в почве – это максимальная массовая доля загрязняющего почву вещества, которая не вызывают прямого или косвенного влияния, включая отдаленные последствия, на окружающую среду и здоровье человека.

ПДК пестицидов представляет собой максимальное содержание остатков пестицидов, при котором они мигрируют в сопредельные среды в количествах, не превышающих гигиенических нормативов, а также не влияют отрицательно на биологическую активность самой почвы.

Помимо ПДК в нормировании воздействий используют временный норматив – ВДК_п(иногда называемый ОДК – ориентировочно допустимое количество), который получают расчетным путем. ВДК_ппересматривают каждые 3 года или заменяют на ПДК.

ПДК и ВДК химических веществ для почвы разработаны и утверждены примерно для 130 веществ.

Расчет ВДК_ппроводится в настоящее время лишь для пестицидов. ВДК_пустанавливаются для тех препаратов, которые находятся на стадии государственных производственных испытаний, а также для пестицидов, допущенных к опытно-производственному применению, когда ПДК_пдля них еще не обоснованы или экспериментальное обоснование их нецелесообразно (ограниченный объем применения, малая – менее 2-х месяцев – стойкость в почве и др.). Обязательным условием утверждения ВДК_пявляется наличие метода химического контроля остаточных количеств пестицидов в почве.

Расчет ВДК_ппроводится на основе ПДК соответствующего пестицида в овощах или плодовых культурах по следующему уравнению:

ВДК_п=1,23+0,48^.lgПДК_пр (6.4)

Если для овощных и плодовых культур установлено несколько нормативов, то в расчет берется минимальное значение. Уравнение (6.4) позволяет рассчитывать ВДК_ппри величине ПДК_прили чувствительности метода определения, начиная от 0,003 мг/кг.

Если после установления ПДК_прпрепарата в пищевых продуктах были выявлены отдельные эффекты его действия (эмбриотоксичность, мутагенность, канцерогенность), необходимо вводить в расчет коэффициент запаса, в котором учитывается степень выраженности отдельных эффектов и данные о фактическом загрязнении почв остаточными количествами препарата.

Наиболее важной в современных условиях сельскохозяйственного производства является оценка пестицидного загрязнения почв.

Пестициды включают обширную группу химических веществ различных классов и химической природы. Ежегодно в мире применяется более 1 млн т одних только гербицидов, включающих 900 наименований; почти 90% этих веществ, в конечном счете, попадает в почву.

Применение пестицидов, наряду с положительным результатом, дает ряд негативных последствий. Многие пестициды обладают кумулятивным эффектом, т.е. накапливаются в почве и в растениях, в результате чего происходит отравление людей и животных. Полагают, что свои прямые эффекты пестициды проявляют лишь в течение 1-2% времени их нахождения в окружающей среде, тогда как 98% времени они вызывают негативные эффекты вследствие загрязнения.

Проявление токсических эффектов пестицидов в почве и процессы накопления зависят от ряда фактов: объемов и сроков внесения, свойств пестицида, сорбции, механического состава и структуры почвы, наличия органического вещества, рН, влажности и др.

Ассортимент пестицидов огромен, и установление нормативов ПДК для всех их наименований требует больших финансовых затрат и времени. Так, разработка ПДК для одного пестицида может продолжаться 3…5 лет, а затраты на оценку токсичности составляют более 350 тыс долларов.

Нормативы ПДК вредных веществ в почве приведены в приложении 3.