Задание 2. Оценка качества природной среды по интегральным геохимическим показателям.
Определение гидрохимического индекса загрязнения воды (ИЗВ)
Гидрохимический ИЗВ является аддитивным показателем и представляет собой среднюю долю превышения ПДК по строго лимитированному числу индивидуальных ингредиентов и вычисляется по формуле:
где n – число показателей, используемых для расчета индекса; С i – концентрация химического вещества в воде, мг/л; ПДК i – предельно допустимая концентрация вещества в воде, мг/л.
При определении ИЗВ для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового видов водопользования расчет ведут по величине ПДК в для шести компонентов, имеющих наибольшую кратность превышения (С/ПДК в ), т.е. n = 6. В число шести основных, так называемых «лимитируемых» показателей, входят в обязательном порядке концентрация растворенного кислорода и значение БПК 5 .
Учитывая, что показатель биохимического потребления кислорода (БПК 5) является интегральным показателем наличия легкоокисляемых органических веществ (ПДК для БПК полн − 3 мг О 2 /л), а также то, что с увеличением содержания легкоокисляемых органических веществ (уменьшением содержания растворенного кислорода) качество вод снижается более резко, ПДК для этих показателей принимается по табл. 1.6.
Внимание! Для кислорода находится отношение ПДК i к C i .
В зависимости от величины ИЗВ участки водных объектов подразделяются по качеству на 7 классов, представленных в табл. 1.1.
Таблица 1.1
Классификация качества воды водоемов в зависимости от комплексного ИЗВ
| Качественное состояние воды | Значения ИЗВ | Класс качества воды |
| Очень чистые | < 0,2 | |
| Чистые | 0,2 – <1,0 | |
| Умеренно загрязненные | 1,0 – <2,0 | |
| Загрязненные | 2,0 – 4<,0 | |
| Грязные | 4,0 – <6,0 | |
| Очень грязные | 6,0 – <10,0 | |
| Чрезвычайно грязные | ≥ 10,0 |
Задание к работе
Река Т. используется по многоцелевому назначению. На различных участках реки вода используется для хозяйственно-питьевых и культурно-бытовых нужд населения. Загрязнение воды может быть от недостаточно очищенных сбросов сточных вод различных предприятий, а также от смыва с полей части почвы, содержащей различные агрохимикаты. Необходимо определить экологическое состояние и пригодность водоема для указанных видов водопользования, а также предложить способы решения возникающих проблем.
1. Определить индекс загрязнения воды (ИЗВ):
1.1. Используя данные ГН 2.1.5.1315-03 заполнить таблицу 1.4
1.3. Выбрать шесть компонентов для расчета: концентрация растворенного кислорода, значение БПК 5 , а также значения 4 показателей, имеющих наибольшую кратность превышения.
1.5. Результаты расчетов представить в виде таблицы 1.5.
1.6. Указать качественное состояние воды в соответствии с данными таблицы 1.1
1.7. Дать характеристику 3 веществам, наиболее сильно загрязняющим воду (по превышению ПДК)
В табл. 1.2 приведены результаты стандартного анализа воды. В табл. 1.3 и 1.5 приведены данные химического анализа воды по содержанию в ней токсичных металлов и справочные данные для определения величины ИЗВ.
Таблица 1.2
Стандартный анализ воды
| № вар | Показатели | |||||||||
| Коли- индекс | Запах, баллы | БПК 5 , мг О 2 /л | рН | Растворенный кислород, мг/л | Цвет-ность, град | Взвешенные вещества, мг/л | Общая минерализация, мг/л | Хлориды, мг/л | Сульфаты, мг/л | |
| 10 8 | 1,5 | 7,2 | ||||||||
| 10 7 | 9,4 | |||||||||
| 1888 8,3 | ||||||||||
| 3,5 | ||||||||||
| 10 | 5,2 | |||||||||
| 7,1 | ||||||||||
| 10 6 | 9,8 | |||||||||
| 10 6 | 1,5 | 1,5 | ||||||||
| 1,5 | 3,4 | |||||||||
| 0,5 | 5,5 | |||||||||
| 7,6 | ||||||||||
| 10 5 | 9,1 | |||||||||
| 10 8 | 1,8 | |||||||||
| 3,6 | ||||||||||
| 1,5 | 5,4 |
Таблица 1.3
Результаты химического анализа воды по содержанию в ней катионов токсичных металлов
| № вар | Концентрация С, мг/л | ||||||||
| Al 3+ | As 3+ | Cu 2+ | Fe 3+ | Hg 2+ | Mn 2+ | Ni 2+ | Pb 2+ | Zn 2+ | |
| 0,15 | 0,03 | 2,0 | 0,1 | 0,001 | 0,05 | 0,35 | 0,05 | 0,2 | |
| 0,03 | 0,02 | 1,0 | 0,2 | 0,001 | 0,07 | 0,16 | 0,70 | 0,1 | |
| 0,02 | 0,01 | 0,5 | 0,1 | 0,001 | 0,20 | 0,25 | 0,05 | 1,0 | |
| 0,02 | 0,07 | 0,5 | 0,2 | 0,001 | 0,30 | 0,46 | 0,02 | 2,0 | |
| 0,30 | 0,01 | 2,0 | 0,5 | 0,001 | 0,05 | 0,34 | 0,02 | 0,05 | |
| 0,02 | 0,10 | 0,2 | 0,1 | 0,001 | 0,05 | 0,33 | 0,02 | 0,5 | |
| 0,01 | 0,02 | 0,1 | 0,2 | 0,001 | 0,07 | 0,08 | 0,05 | 7,0 | |
| 0,002 | 0,01 | 0,5 | 0,1 | 0,003 | 0,03 | 0,37 | 0,03 | 2,0 | |
| 0,01 | 0,03 | 2,0 | 2,0 | 0,001 | 0,50 | 0,03 | 0,05 | 0,5 | |
| 0,02 | 0,02 | 0,1 | 0,1 | 0,001 | 0,05 | 0,05 | 0,02 | 0,5 | |
| 0,03 | 0,05 | 1,5 | 0,6 | 0,001 | 0,30 | 0,31 | 0,05 | 1,5 | |
| 0,01 | 0,10 | 1,8 | 0,2 | 0,002 | 0,05 | 0,25 | 0,03 | 1,0 | |
| 0,02 | 0,05 | 0,5 | 0,15 | 0,001 | 0,10 | 0,10 | 0,07 | 0,5 | |
| 0,01 | 0,02 | 0,1 | 0,3 | 0,001 | 0,03 | 0,48 | 0,02 | 1,0 | |
| 0,30 | 0,03 | 0,3 | 1,6 | 0,001 | 0,25 | 0,36 | 0,03 | 0,5 |
Таблица 1.4
Предельно допустимые концентрации и класс опасности химических веществ в воде
Таблица 1.5
Индекс загрязнения воды
| Компоненты | Концентрация С, мг/л | ПДК в, мг/л | С/ПДК в | Участвуют в расчете ИЗВ |
| БПК 5 , мг О 2 /л | ||||
| Растворенный кислород, мг/л | ||||
| Сl - | ||||
| SO 4 2- | ||||
| Al 3+ | ||||
| As 3+ | ||||
| Cu 2+ | ||||
| Fe 3+ | ||||
| Hg 2+ | ||||
| Mn 2+ | ||||
| Ni 2+ | ||||
| Pb 2+ | ||||
| Zn 2+ | ||||
| - | ИЗВ |
Таблица 1.6
Нормативные величины БПК5 и растворенного кислорода
Суммарный показатель химического загрязнения Zc
Химическое загрязнение грунтов и донных отложений оценивают по суммарному показателю химического загрязнения Zc, являющимся индикатором неблагоприятного воздействия на здоровье населения.
Суммарный показатель химического загрязнения Zc характеризует степень химического загрязнения грунтов, обследуемых участков металлов I-III классов опасности, и определяется как сумма коэффициентов концентрации Kc, отдельных компонентов загрязнения по формуле
Zс = Кci + … + Кcn - (n - 1), (2.1)
где: n - количество учитываемых химических элементов;
Кci - коэффициент концентрации i-го компонента загрязнения, превышающий единицу.
Задание к работе
1.1. Используя данные СанПиН 2.1.7.1287-03, ГН 2.1.7.2041-06, ГН 2.1.7.2511-09 заполнить таблицу 2.2. В случае отсутствия установленного ПДК (ОДК), указать кларк элемента в городских почвах (по Алексеенко).
1.3. Выбрать для расчета компоненты, Кс которых превышает 1 .
1.5. Результаты расчетов представить в виде таблицы 2.3.
1.6. Сделать вывод об уровне суммарного загрязнения и привести рекомендации по использованию почв в соответствии с СанПиН 2.1.7.1287–03.
1.7. Дать характеристику 3 веществам, наиболее сильно загрязняющим почву (по превышению ПДК)
Таблица 2.1
Результаты химического анализа почвы по содержанию в ней токсичных металлов
| № вар. | Концентрация вещества в почве, мг/кг | ||||||||
| Pb | Zn | Cu | Ni | Co | Mn | V | As | Sr | |
| 152,3 | 461,1 | 30,0 | 32,3 | 3,7 | 583,1 | 35,0 | 35,5 | 209,5 | |
| 18,7 | 91,0 | 24,7 | 23,9 | 2,8 | 509,9 | 24,3 | 12,2 | 139,9 | |
| 44,8 | 117,7 | 24,4 | 22,5 | 1,9 | 422,2 | 16,7 | 15,8 | 169,6 | |
| 26,3 | 82,7 | 32,3 | 23,5 | 0,9 | 491,4 | 35,0 | 12,7 | 193,1 | |
| 30,4 | 75,0 | 37,9 | 23,9 | 0,9 | 401,0 | 36,7 | 12,8 | 129,3 | |
| 31,2 | 109,1 | 39,4 | 28,2 | 3,5 | 725,1 | 59,1 | 13,1 | 166,0 | |
| 133,7 | 219,6 | 26,8 | 22,1 | 2,7 | 484,4 | 23,4 | 31,9 | 155,1 | |
| 29,0 | 89,5 | 31,5 | 20,4 | 1,5 | 404,5 | 20,4 | 35,0 | 165,8 | |
| 49,6 | 142,3 | 26,8 | 22,8 | 1,8 | 485,8 | 26,3 | 24,3 | 140,4 | |
| 169,8 | 26,8 | 30,1 | 2,1 | 521,3 | 31,4 | 16,7 | 123,8 | ||
| 44,5 | 205,6 | 38,4 | 30,4 | 1,6 | 525,3 | 33,8 | 35,0 | 174,0 | |
| 67,8 | 200,0 | 31,0 | 36,8 | 3,5 | 300,0 | 25,4 | 36,7 | 178,9 | |
| 72,3 | 350,7 | 24,0 | 28,7 | 0,8 | 298,0 | 27,8 | 27,8 | 165,0 | |
| 40,1 | 99,8 | 22,0 | 25,5 | 0,4 | 425,0 | 26,3 | 26,3 | 123,8 | |
| 18,9 | 95,0 | 36,6 | 24,0 | 2,6 | 523,6 | 18,5 | 18,5 | 114,5 |
Таблица 2.2
Предельно допустимые концентрации и класс опасности элементов в почве
Таблица 2.3
Показатель химического загрязнения
| Элемент | Концентрация, мг/кг | ПДК (ОДК), мг/кг | Кс | Участвуют в расчете Zc |
| Pb | ||||
| Zn | ||||
| Cu | ||||
| Ni | ||||
| Co | ||||
| Mn | ||||
| V | ||||
| As | ||||
| Sr | ||||
| Zc | ||||
| Вывод (уровень суммарного загрязнения, рекомендации) |
Примечание:
1) Для Pb, Zn, Cu, Ni, As использовать ОДК. Тип почв – кислые (суглинистые и глинистые), рН КСl<5,5
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.
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.);
I. Санитарно-химические показатели санитарного состояния почв:
Основным санитарно-химическим показателем является санитарное число , которое косвенно характеризует процесс гумификации почвы и позволяет оценить самоочищающую способность почвы от органических загрязнений.
Санитарное число - частное от деления количества почвенного белкового азота (азота гумуса) в мг в 100,0 абсолютно сухой почвы к общему содержанию органического азота в тех же единицах. Почва считается чистой, если санитарное число приближается к 1.
II. Биогеохимические показатели:
Основным критерием гигиенической оценки загрязнения почв химическими веществами является предельно допустимая концентрация (ПДК) или ориентировочно допустимая концентрация (ОДК) химических веществ в почве (табл. 3).
Коэффициент концентрации химического вещества (К с ) . К с определяется отношением фактического содержания определяемого вещества в почве (С i )
в мг/кг почвы к ПДК (табл. 3) с учетом регионального фонового (С пдк):
K c = C i / C пдк
Суммарный показатель загрязнения (Z с ), который равен сумме коэффициентов концентраций химических элементов-загрязнителей и выражен формулой: Z c = Σ (K ci + … + K cn) – (n - 1),
где n - число определяемых суммируемых веществ;
К сi - коэффициент концентрации i-го компонента загрязнения.
Оценка степени опасности загрязнения почвы химическими веществами проводится по санитарному числу, суммарному показателю загрязнения (табл. 2).
Таблица 2
Оценка степени химического загрязнения почвы
Таблица 3
Предельно-допустимые концентрации экзогенных химических веществ
| Наименование веществ | ПДК, мг/кг | Класс опасности |
| Металлы | ||
| Ванадий | ||
| Кобальт (подвижная форма) | 5,0 | |
| Медь (подвижная форма) | 3,0 | |
| Никель | 4,0 | |
| Ртуть | 2,1 | |
| Свинец | ||
| Хром | 6,0 | |
| Цинк | ||
| Неорганические соединения | ||
| Нитраты | ||
| Мышьяк | 2,0 | |
| Сероводород | 0,4 | |
| Фосфор (суперфосфат) | ||
| Фториды (водорастворимая форма) | ||
| Ароматические углеводороды | ||
| Бензол | 0,3 | |
| Изопропилбензол | 0,5 | |
| Ксилолы | 0,3 | |
| Стирол | 0,1 | |
| Толуол | 0,3 | |
| Удобрения и ПАВ (поверхностно-активные вещества) | ||
| Жидкие комплексные удобрения с добавками марганца | ||
| Азотно-калийные удобрения | ||
| ПАВ | 0,2 | |
| Бенз(а)пирен | 0,02 | |
| ДДТ | 0,05 |
Оценка показателей санитарно-эпидемиологической безопасности почвы
I. Санитарно - бактериологические показатели
1. Косвенные, характеризуют интенсивность биологической нагрузки на почву. Это - санитарно-показательные организмы группы кишечной палочки (коли-индекс) и фекальные стрептококки (индекс энтерококков).
2. Прямые санитарно-бактериологические показатели эпидемической опасности почвы - обнаружение возбудителей кишечных инфекций (возбудители
кишечных инфекций, патогенные энтеробактерии, энтеровирусы). Концентрация колифага в почве на уровне 10 КОЕ/г и более свидетельствует об инфицировании почвы энтеровирусами.
Число яиц геогельминтов (аскарид, власоглавов, токсокар, анкилостомид и др.), яиц биогельминтов (описторхов, дифиллоботриидов и др.), а также цист кишечных патогенных простейших (криптоспоридий, изоспор, лямблий, балантидий, дизентерийной амебы).
II.Санитарно - энтомологические показатели
Наличие синантропных мух и их личинок является прямым показателем загрязнения почвы и позволяет судить о загрязнении почвы отдельными видами отбросов и неудовлетворительном состоянии очистки в целом или определенных ее этапов (табл. 4). На территории населенных мест в общественных и частных домовладениях, пищевых и торговых предприятиях, пунктах общественного питания, в зоопарке, местах содержания служебных и спортивных животных), мясо- и молочных комбинатах и т.п. наиболее вероятными местами выплода мух являются скопления разлагающихся органических веществ и почвы вокруг них на расстоянии до 1 м.
Таблица 4
Оценка степени эпидемической опасности почвы
| Категория загрязнения почв | ОМЧ, г | Индекс БГКП | Титр анаэробов, г | Патоген. бактерии | Яйца гео-гельминтов, экз/кг | Личинки /куколки мух в почве с S20×20 см |
| Чистая | Менее 1000 | 1 - 10 | ≥ 0,1 | |||
| Умеренно опасная | Десятки тысяч | 10 - 100 | 0,1-0,001 | до 10 | до 10 / 0 | |
| Опасная | Сотни тысяч | 100 - 1000 | 0,001-0,0001 | до 100 | до 100 / 10 | |
| Чрезвычайно опасная | Миллионы | 1000 и выше | < 0,0001 | > 100 | > 100 / > 10 |
Здоровой почвой называют легкопроницаемую, крупнозернистую незагрязненную почву, если содержание глины и песка в ней составляет 1:3, отсутствуют возбудители болезней, яйца гельминтов, а микроэлементы содержатся в количествах, не вызывающих эндемические заболевания.
Результаты обследования почв учитывают при разработке мероприятий по их рекультивации, профилактике инфекционной и неинфекционной заболеваемости, схем районной планировки и в др. целях (табл. 5).
| Категории загрязнения почв | Рекомендации по использованию почв |
| Чистая | Использование без ограничений |
| Допустимая | Использование без ограничений, исключая объекты повышенного риска |
| Умеренно опасная | Использование в ходе строительных работ под отсыпки котлованов и выемок, на участках озеленения с подсыпкой слоя чистого грунта не менее 0,2 мИспользование под любые культуры при условии контроля качества с/х продукции |
| Опасная | Ограниченное использование под отсыпки выемок и котлованов с перекрытием слоем чистого грунта не менее 0,5 м. При наличии эпидемиологической опасности - использование после проведения дезинфекции (дезинвазии) по предписанию органов госсанэпидслужбы с последующим лабораторным контролемИспользование под технические культуры. Использование под с/х культуры ограничено с учетом растений концентраторов |
| Чрезвычайно опасная | Вывоз и утилизация на специализированных полигонах. При наличии эпидемиологической опасности - использование после проведения дезинфекции (дезинвазии) по предписанию органов госсанэпидслужбы с последующим лабораторным контролемИспользовать под технические культуры или исключить из с/х использования. Лесозащитные полосы |
1. На основании данных ситуационной задачи оценить:
1) физические свойства почвы и ее способность к самоочищению;
2) степень загрязнения почвы химическими веществами;
3) санитарное состояние почвы.
2. Дать заключение о степени загрязнения и опасности почвы данного участка, указать рекомендации о возможном использовании данной почвы.
Ситуационные задачи по оценкестепени загрязнения и опасности почвы
| Показатель Вариант | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Механический состав | |||||
| Посторонние примеси, % | |||||
| Частицы песчаные >0,01 мм, % | |||||
| Частицы глинистые <0,01мм,% | |||||
| Химический состав | |||||
| Свинец, мг/кг | 0,03 | 0,09 | |||
| Медь, мг/кг | 0,11 | 0,45 | 0,17 | ||
| Фториды, мг/кг | 0,8 | 3,2 | 0,1 | ||
| Ксилолы, мг/кг | - | - | 4,6 | - | 0,6 |
| Нитраты, мг/кг | - | - | |||
| ПАВ, мг/кг | 0,12 | 0,4 | - | 0,28 | - |
| ДДТ, мг/кг | 0,5 | - | - | - | 0,3 |
| Бенз(а)пирен, мг/кг | - | 0,14 | 0,7 | 0,02 | 0,08 |
| Общее число бактерий в 1 г. | 3 10 4 | 6,8 10 5 | 2 10 5 | 6 10 4 | 2,3 10 3 |
| Коли-титр, г | 7,6 | 0,05 | 0,012 | 0,01 | |
| Титр анаэробов, г | 0,1 | 1,0 | 0,001 | 0,0005 | 0,3 |
| Число яиц гельминтов | - | - | - | ||
| - | - | - | |||
| Показатель Вариант | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| Механический состав | |||||
| Посторонние примеси, % | 0,5 | 0,9 | |||
| Частицы песчаные>0,01 мм,% | |||||
| Частицы глинистые>0,01мм,% | 12,5 | 17,1 | |||
| Химический состав | |||||
| Общее содержание органического азота в 100,0 г почвы, мг | |||||
| Содержание азота гумуса в 100,0 г | 8,5 | ||||
| Свинец, мг/кг | 2,6 | 24,5 | |||
| Медь, мг/кг | 0,9 | 0,6 | 0,02 | 2,1 | 3,6 |
| Фториды, мг/кг | 0,25 | 5,4 | 0,2 | ||
| Ксилолы, мг/кг | - | 2,8 | - | 0,05 | |
| Нитраты, мг/кг | |||||
| ПАВ, мг/кг | 0,1 | - | 0,06 | 0,12 | 0,01 |
| ДДТ, мг/кг | - | - | 3,8 | 0,7 | |
| Бенз(а)пирен, мг/кг | - | 0,15 | 0,1 | 0,002 | 0,4 |
| Показатели санитарно-эпидемиологической безопасности почвы | |||||
| Общее число бактерий в 1 г. | 3,1 10 4 | 4 10 5 | 1,2 10 5 | 5,2 10 3 | 1,3 10 4 |
| Коли-титр, г | 0,006 | 0,3 | 0,03 | 0,8 | 0,02 |
| Титр анаэробов, г | 0,008 | 0,02 | 0,5 | 0,016 | 0,08 |
| Число яиц гельминтов | - | - | |||
| Число личинок и куколок мух на 25 м² | - | - |
При оценке экологического состояния почв/грунтов очень важным представ¬ляется оценка содержания как естественных элементов и соединений, так и соединений-ксенобиотиков. Оценка загрязненности почв и грунтов проводится путем сравнения (сопоставления) содержания загрязняющих элементов и веществ в изучаемых почвах, с их фоновым содержанием с одной стороны, и с другой - с их предельно-допустимым содержанием (ПДК).
ПДК какого-либо вещества в почве — это концентрация, не вызывающая при длительном воздействии на почву и растения патологических изменений (аномалий) в ходе биологических процессов, не приводящая к накоплению токсических элементов в растениях и не представляющая опасность для здоровья и жизни человека. Значения ПДК определяют экспериментально, как правило, на песчаных почвах, по нескольким показателям вредности, в основном для валовых форм, что не позволяет сделать вывод о мощности потока и доступности загрязняющих веществ растениям. Это делает применение таких стандартов спорным как с экологической, так и экономической точки зрения. Более того, в настоящее время практически везде признается, что покомпонентная оценка экосистем не дает удовлетворительных результатов. Необходимы комплексные экосистемные нормативы, которые могли бы охарактеризовать состояние рассматриваемой экосистемы в целом.
Поскольку гигиеническая опасность той или иной концентрации загрязняющих веществ зависит от почвенных условий, создание унифицированных норм ПДК встречает значительные трудности. Не случайно, в настоящее время установлены ПДК всего лишь немногим более сотни веществ, по которым контролируется качество почв.
Принципы нормирования химических веществ в почвах тоже отличаются от таковых для водоемов, атмосферного воздуха, пищевых продуктов. Это связано, главным образом, с тем, что в основе норматива ПДК для почвы положено опосредованное ее воздействие на организм человека через продукты питания.
Прямое поступление вредных веществ из почвы в организм человека ограничено и чаще всего происходит через другие среды, сопредельные с почвой. Так, поступление загрязняющих веществ в организм человека про¬исходит по путям: почва-растение-человек, почва-растение-животное-человек, почва-вода-человек, почва-атмосферный воздух-человек.
Поэтому вопрос оценки загрязненности почв на основе ПДК весьма непрост. В настоящее время во многих урбанизированных регионах России, и особенно в Москве, состояние почв и грунтов, оцененное по принятым санитарно-гигиеническим методам (ПДК), близко к критическому, когда содержания многих загрязняющих веществ превышают эти ПДК от нескольких до десятков раз. Кроме того, эта ситуация осложняется пространственной неоднородностью содержания загрязняющих веществ и дискретностью источников загрязнения.
Перечень показателей химического загрязнения почв и грунтов определяется исходя из приоритетности компонентов химического загрязнения в соответствии с требованиями ГОСТ 17.4.2.01-81 «Охрана природы. Почвы. Номенклатура показателей санитарного состояния», СанПиН № 2.1.7.1287-03 «Санитарно-Эпидемиологические требования к качеству почвы», ГОСТ 17.4.1.02-83 «Охрана природы. Почвы. Классификация химических веществ для контроля загрязнения».
Классы опасности химических элементов и веществ в почвах и грунтах
В настоящее время в соответствии с СанПиН 2.1.7.1287-03 «Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы» химическое исследование почв и грунтов при проведении инженерно-экологических изысканий включает в себя стандартный и расширенный перечень показателей.
Стандартный перечень химических исследований почв и грунтов включает в себя определение:
- содержания тяжелых металлов 1 и 2 класса опасности: свинца (Pb), кадмия (Cd), цинка (Zn), ртути (Hg), меди (Cu), никеля (Ni) и мышьяка (As);
- содержания 3,4-бенз(а)пирена и нефтепродуктов.
Расширенный перечень исследований проводится при наличии определенных специфических источников загрязнения почв и грунтов путем определения более полной номенклатуры загрязняющих химических веществ. Выбор показателей химического загрязнения зависит от предполагаемого состава загрязняющих веществ с учетом характера источника загрязнения почв и грунтов.
Основным критерием оценки уровня загрязнения почв и грунтов химическими веществами является предельно допустимая концентрация (ПДК) или ориентировочно допустимая концентрация (ОДК) химических элементов (веществ) в почвах и грунтах (ГН 2.17.2041-06 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве» и ГН 2.1.7.2511-09 «Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) химических веществ в почве»).
Для эколого-геохимической оценки состояния почв и грунтов используются следующие показатели:
- коэффициент концентрации относительно ОДК (ПДК), характеризующий превышение содержания элемента в почвах и грунтах над его ОДК (ПДК). Коэффициент концентрации относительно ОДК(ПДК) равен отношению содержания элемента в исследуемом объекте к его ОДК(ПДК):
К ОДК(ПДК) =С i /ОДК(ПДК), - коэффициент концентрации (К сi) относительно фона, характеризующий интенсивность техногенной аномалии. Коэффициент концентрации равен отношению содержания элемента в исследуемом объекте к его фоновому содержанию
К сi = С i / С ф, где
С i — фактическое содержание i-го химического элемента в почвах и грунтах, мг/кг;
С фi — фоновое содержание i-го химического элемента в почвах и грунтах, мг/кг.
Фоновые содержания валовых форм тяжелых металлов и мышьяка в почвах (мг/кг)
| Почвы | Zn | Cd | Pb | Hg | Cu | Со | Ni | As |
| Дерново-подзолистые песчаные и супесчаные | 28 | 0,05 | 6 | 0,05 | 8 | 3 | 6 | 1,5 |
| Дерново-подзолистые суглинистые и глинистые | 45 | 0,12 | 15 | 0,10 | 15 | 10 | 20 | 2,2 |
| Серые лесные | 60 | 0,20 | 16 | 0,15 | 18 | 12 | 35 | 2,6 |
| Черноземы | 68 | 0,24 | 20 | 0,20 | 25 | 25 | 45 | 5,6 |
| Каштановые | 54 | 0,16 | 16 | 0,15 | 20 | 12 | 35 | 5,2 |
| Сероземы | 58 | 0,25 | 18 | 0,12 | 18 | 12 | 40 | 4,5 |
- суммарный показатель загрязнения (Z c), характеризующий эффект воздействия группы элементов. Суммарный показатель загрязнения равен сумме коэффициентов концентрации химических элементов
Z с = К ci + … + К cn — (n — 1) , где
n - количество учитываемых химических элементов;
К ci - коэффициент концентрации i-го компонента загрязнения, превышающий единицу.
Оценка опасности химического загрязнения почв и грунтов тяжелыми металлами и мышьяком проводится по суммарному показателю загрязнения (Zc) (таблица 4.10). Для расчета Z c следует использовать не менее семи химических элементов — Pb, As, Cd, Zn, Hg, Cu, Ni.
Оценочная шкала уровней химического загрязнения почв и грунтов тяжелыми металлами и мышьяком по суммарному показателю загрязнения (Zс)
Оценка опасности химического загрязнения почв и грунтов веществами органического происхождения проводится исходя из его ПДК (или допустимого уровня) и класса опасности. Для органических соединений их фоновое содержание в почвах и грунтах приравнивается к 0,1ПДК
Оценочная шкала уровней химического загрязнения почв и грунтов веществами органического происхождения
| Содержание | Категория загрязнения почв и грунтов | ||
| Класс опасности
вещества |
1 класс | 2 класс | 3 класс |
| > 5 ПДК | Чрезвычайно опасная | Чрезвычайно опасная | Опасная |
| От 2 до 5 ПДК | Опасная | Опасная | Умеренно опасная |
| От 1 до 2 ПДК | Допустимая | Допустимая | Допустимая |
При многокомпонентном загрязнении оценка уровня химического загрязнения почв и грунтов допускается по наиболее токсичному веществу с максимальным содержанием в почвах и грунтах. В таблице приведен пример установления категории загрязнения с учетом всех показателей загрязнения.
Почвы и грунты, характеризующиеся чрезвычайно опасной категорией загрязнения, в соответствии с требованиями СанПиН 2.1.7.1287-03, подлежат вывозу и утилизации на специализированных полигонах.
Отнесение отходов к классу опасности для окружающей природной среды осуществляется на основании показателя К, который характеризует степень опасности отходов при его воздействии на окружающую природную среду и определяется расчетным путем, в соответствии с Критериями отнесения опасных отходов к классу опасности для окружающей природной среды, утвержденными приказом МПР России от 15.06.2001 № 511, по следующей формуле:
К=К 1 + К 2 +……+ К n ,
где: К – показатель степени опасности отходов для окружающей природной среды;
К 1 , К 2 , К n – показатели степени опасности отдельных компонентов отходов, рассчитанные по уравнению: К i = С i / W i
С i — фактическое содержание загрязняющего химического компонента в почве (грунте), мг/кг;
W i – коэффициент степени опасности i-го компонента опасных отходов, мг/кг;
n — число определяемых загрязняющих химических компонентов.
Решение об отнесении почв/грунтов к классу опасности отходов определяется по величине индекса опасности по таблице 4.12.
