На чем базируется обоснование пдк загрязняющих веществ в почве
Перейти к содержимому

На чем базируется обоснование пдк загрязняющих веществ в почве

  • автор:

КОМПЛЕКСНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВЫ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

Похожие темы научных работ по экологическим биотехнологиям , автор научной работы — Б.А. Неменко, Э.И. Грановский, У.И. Кенесариев

ИЗУЧЕНИЕ СТАБИЛЬНОСТИ КОМПОНЕНТОВ ДЕЗОКСОНА-3 В ВОДЕ ВОДОЕМОВ
Анализ экологического мониторинга территорий Курской области
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СУПЕРФОСФАТОВ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ НА ОСНОВЕ АЛЖИРСКИХ ФОСФОРИТОВ
ПДК И ОДК В ПОЧВЕ
Тяжелые металлы в пастбищных цепях сельскохозяйственных животных при техногенной нагрузке
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «КОМПЛЕКСНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВЫ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ»

Содержание компонентов дезоксона-3 в речной воде в разные сроки исследования

Концентрация Расчет- Срок исследовании, сут

Основной ное со-

препарата, мг/л компо- ЦСНТ держание, мг/л тотчас 1-е 2-е 3-й 4-е 6-е 7-е 8-е Э-е 10-е

190 ПВ 18,49 12,80 12,80 12,0 10,9 10,9 10,9 10,3 9,9 8,1 7,9

ПОУК 13,92 12,00 7,80 5,6 5,3 5,1 4,6 4,4 4,4 3,» 2,8

УК 56,70 18,27 3,60 3,0 2,7 2,1 2,1 1,2 1,2 0,9 0,72

5350 ПВ 520,0 600,0 660,5 601,8 607,0 580,0 584,0 585,0 585,0 594,0 616,0

ПОУК 392,0 360,0 354,0 342,0 330,0 312,0 318,0 309,0 300,0 264,0 246,0

УК 1600,0 1060,0 860,0 860,0 860,0 860,0 840,0 840,0 840,0 880,0 900,0

парата в воде 5350 иг/л происходит, вероятно, за счет гидролиза ПОУК-

Таким образом, результаты гигиенической оценки стабильности дезоксона-3 в-водной среде позволяют при концентрации 0,76 мг/л отнести его к нестабильным веществам, при 7,6 мг/л — к умеренно стабильным но ПОУК и стабильным по ПВ, при 190 мг/л — к стабильным по ПВ а ПОУК, при 5350 мг/л — к стабильным по всем компонентам.

Учитывая, что дсзоксон-З при содержании 0,75 мг/л в воде является нестабильным соединением и эта концентрация препарата является недействующей по токсикологическому признаку вредности [11, она может быть рекомендована как предельно допустимая для исследуемого вещества в воде водоемов.

1. Козярин И. П., Масленке А. А.. Шмутер Г. М. и др.// Гигиена населенных мест.— Киев, 1984. — Вып. 23. — С. 28—32.

2. Мазаев В. Т. Гигиенические аспекты охраны водоемов при производстве и применении оловоорганических соединений: Автореф. дис. д-ра мед. наук. — М., 1978.

3. Мерка В., Шита Ф.. Зикеш В.// Гиг., эпидемиол. мнк-робиол. — 1965. — Т. 9, № 1_з. _ С. 196—202.

4. Методические рекомендации по гигиенической оценке стабильности и трансформации химических веществ в водной среде. — М., 1980.

Б. А. Неменко, Э. И. Грановский, У. И. Кенесариев

КОМПЛЕКСНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВЫ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ

НИИ краевой патологии Минздрава Казахской ССР, Алма-Ата

Советскими гигиенистами разработаны основные принципы гигиенического нормирования экзогенных химических веществ в почве. Они значительно отличаются от принципов нормирования вредных веществ в воде, воздухе и пищевых продуктах, так как в этом случае химические вещества поступают в организм человека не прямым путем, а через контактирующие с ней среды — воздух, воду и растения — по биологическим цепям. ПДК нормируемого химического вещества в почве базируется на следующих лимитирующих показателях: транслокацнонном, характеризующем переход из почвы в растения; миграционном воздушном (переход из почвы в воздух); миграционном водном (переход в воду) и общесанитарном (влияние на самоочшцаю-щую способность почвы и почвенный микробиоценоз) [2, 6, 7].

Однако, если в настоящее время для атмосферного воздуха установлены ПДК более чем 500 веществ, в воде водоемов нормировано около 1000 химических соединений, для почвы разработаны только десятки гигиенических регламентов. Поэтому регламентация вредных веществ в почве, а также комплексная оценка степени ее загрязнения являются весьма актуальной гигиенической проблемой.

Широко распространенными загрязнителями окружающей среды в настоящее время являются тяжелые металлы.

Поскольку их летучесть в большинстве случаев мала, миграционный воздушный показатель не является лимитирующим при их гигиеническом нормировании. Тяжелые металлы достаточно прочно удерживаются почвой и миграция их в грунтовые воды незначительна, вследствие чего миграционный водный показатель также не является лимитирующим [5, 11). Лимитирующими показателями для различных тяжелых металлов являются траислокационный и общесанитарный. Рядом авторов [10] предложена усовершенствованная схема экспериментального нормирования тяжелых металлов в почве по общссанитарному показателю вредности.

В тех случаях, когда лимитирующим является транслокационный показатель (что характерно для ряда металлов |2, 5, 8|), ориентировочная оценка ПДК в почве может быть осуществлена с использованием известных значений ф предельно допустимого остаточного количества химического вещества в пищевых продуктах и транслокацнонного коэффициента перехода этого вещества из почвы в данный продукт.

Между содержанием металла в почве (Си) и в растениях (Ср) существует связь, описываемая формулой:

где к — так называемый транслокационный коэффициент

(коэффициент биологического поглощения данного металла растением).

Эта связь справедлива и для ПДК металлов в почве и растениях. Заменяя в формуле (1) Ср на ПДКр И С/п из ПДКи получим:

где ПДКр — известное нормативное значение содержания элемента в пищевом продукте, мг/кг; /г — транслокационный коэффициент, равный отношению концентраций металла в пищевом продукте и почве; ПДКп — искомое значение предельно допустимой концентрации металла в почве, мг/кг. откуда

В качестве тест-растений, обладающих умеренной чувствительностью к исследуемому химическому веществу и способных к максимальному накоплению экзогенного вещества, для тяжелых металлов рекомендовано использовать наряду с другими зерновые культуры [6].

Для зерновых культур в настоящее время установлены гигиенические нормативы содержания ряда приоритетных металлов [1]. Располагая этими данными, а также экспериментально установленными значениями транслокационных коэффициентов перехода металлов из почвы в зерновые растения, можно вычислить значение ПДК металла в почве по формуле (3). Используя данные проведенных нами натурных исследований содержания ряда металлов в почве и зерне пшеницы и ячменя, выращенных на этих почвах [3, 4|, можно вычислить усредненные значения коэффициентов транслокации для этих элементов. Они равны для цинка 0,26, для меди 0,14, для езинца, кадмия и никеля 0,04, для 9 кобальта 0,02, что согласуется с данными А. И. Перельмана [9| и значениями коэффициентов транслокации, приведенными в работе [16]: для цинка 0,90, для меди 0,13, для никеля 0,03 и для кобальта 0,02 [12]. ПДКр в зернонродуктах равны для цинка 25 мг/кг, для меди 5 мг/кг, для свинца 0,2 мг/кг, для кадмия 0,02 мг/кг и для никеля 2 мг/кг [1].

Рассчитанные по формуле (3) значения ПДК. в почве равны: для свинца 5 мг/кг, для меди 36 мг/кг, для цинка 96 мг/кг, для никеля 50 мг/кг, экспериментально установленные— соответственно 20, 23, 110, 35 мг/кг. Таким образом, расчетные значения ПДК этих металлов в почве близки к экспериментально найденным и в большинстве случаев оказываются величинами одного порядка с показателями естественного содержания этих элементов в почве. Так, в почве в среднем содержится свинца 10 мг/кг, меди 20 мг/кг, цинка 50 мг/кг, никеля 40 мг/кг. Для некоторых приоритетных загрязнителей, например кадмия, значение ПДК в почве пока не установлено. В качестве первого приближения для ориентировочной оценки этой величины может быть использован предложенный нами подход. Рассчитанная по в формуле (3) ПДК кадмия в почве оказалась равной 0,5 мг/кг, тогда как естественное его содержание в почве находится на уровне 0,5—0,6 мг/кг. Очевидно, полученное значение может рассматриваться в качестве первого приближения к «истинному» значению. Оно достаточно хорошо согласуется с другими данными, имеющимися в литературе. Так, в работе [8] показано, что по тесту фнтотоксичиостм пороговая концентрация кадмия равна 5 мг/кг, а развитие картофеля ухудшается при более низком содержании элемента в почве. Анализ данных, приведенных в этой работе, показывает, что уже при концентрации 1 мг/кг наблюдаются изменения в тесте торможения и урожайности. В работе [13] в качестве ПДК кадмия в почве предлагается 1 — 2 мг/кг. Учитывая наши расчетные данные и результаты указанных работ, можно считать, что ПДК кадмия в почве 0 находится на уровне 1 мг/кг.

* Комплексную оценку загрязнения почвы тяжелыми металлами, относящимися к одному классу опасности и обладающими аддитивным действием, можно проводить используя (К):

где К — комплексный показатель загрязнения почвы металлами; С,- — среднее значение концентрации 1-го металла в почве, мг/кг;

ПДК; — предельно допустимая концентрация 1-го металла в почве, мг/кг.

Значения где п — количество изучаемых эле-

ментов, можно считать «допустимыми» так как естественное содержание металлов в почве обычно составляет 0,5— 1,0 ПДК. При пСК^Зп загрязнение является «умеренным», при Зи10л — «чрезвычайно высоким». Использование предложенного критерия позволило нам оценить загрязнение почвы свинцом, кадмием, цинком, никелем и кобальтом в районе размещения крупных предприятий цветной металлургии в радиусе до 5 км как «чрезвычайно высокое» (/(>50), до 10 км — как «высокое» (15

Выводы. 1. Предложена формула определения ориентировочной величины ПДК металлов в почве по транслока-цнонному коэффициенту и нормативному значению содержания металла в растительных пищевых продуктах.

2. ПДК большинства изученных металлов являются величинами одного порядка с показателями естественного содержания этих элементов в почве.

3. Предложен комплексный показатель загрязнения почвы тяжелыми металлами.

1. Временные гигиенические нормативы содержания некоторых химических элементов в основных пищевых продуктах.— М., 1981.

2. Гигиена окружающей среды / Под ред. Г. И. Сидоренко. — М„ 1985.

3. Грановский Э. И., Чеплиева Т. Н. и др. // Вопросы охраны внешней среды. — Алма-Ата, 1977. — С. 106— 109.

4. Грановский Э. И. Ц Объединенный съезд гигиенистов, эпидемиологов, микробиологов и инфекционистов Казахстана, 4-й: Материалы. — Чимкент, 1985. — Т. 2. — С. 67—69.

5. Григорьева Т. И., Перцовская А. Ф.. Перелыгин В. М. и др. // Научное обоснование гигиенических мероприятий по оздоровлению объектов окружающей среды. — М„ 1983, —С. 78—85.

6. Методические рекомендации по установлению ПДК химических веществ в почве. — М., 1976.

7. Методические рекомендации по гигиеническому обоснованию ПДК химических веществ в почве. — 2-е изд.— М„ 1982.

8. Меллер Ф. //Гиг. и сан,— 1983. — № 2. — С. 56—58.

9. Переломан А. И. Геохимия эпигенетических процессов (зона гипергенеза). — 3-е изд. — М., 1968.

10. Перцовская А. Ф.. Панникова Е. Л., Тонкопий Н. И. и др.//Химия в сельск. хоз.-вс.— 1982. — № 3.— С. 12—13.

11. Тонкопий Н. И.. Перелыгин В. А. Шестопалова Г. Е. и др.//Научное обоснование гигиенических мероприятий по оздоровлению объектов окружающей среды.— М.. 1983. —С. 75—78.

12. Фортескыо Дж. Геохимия окружающей среды. — М., 1985.

13. \Foggon И., ЦиаЬ М.. 1еМе О. // ЫзИгип^;. — 1982. — В(1 26, N 5. — Б. 477—483.

На чем базируется обоснование пдк загрязняющих веществ в почве

ПО ГИГИЕНИЧЕСКОМУ ОБОСНОВАНИЮ ПДК ХИМИЧЕСКИХ

ВЕЩЕСТВ В ПОЧВЕ

Методические рекомендации по гигиеническому обоснованию предельно допустимых концентраций химических веществ в почве представляют собой второе издание ранее выпущенных рекомендаций (МЗ СССР, 19 мая 1976 г. N 1427-76), переработанное и дополненное рядом новых положений в соответствии с современным уровнем знаний.

Первый выпуск Методических рекомендаций сыграл положительную роль в разработке первых 28 ПДК для различных химических загрязнителей почвы (1976 — 1980).

Пользуясь утвержденными предельно допустимыми концентрациями химических веществ в почве, осуществляется контроль за уровнем ее загрязнения: плановый выборочный контроль санитарно-эпидемиологическими станциями; постоянный контроль ведомственными санитарными лабораториями промышленных предприятий за уровнем техногенного загрязнения; систематический контроль ведомственными лабораториями органов коммунального хозяйства по очистке территорий городов, полигонов складирования бытовых и смешанных промышленных отходов при совместном обезвреживании; постоянный контроль токсикологическими лабораториями и группами Всесоюзного объединения Союзсельхозхимия Министерства сельского хозяйства.

Наличие научно обоснованных нормативов позволяет оценить существующие уровни загрязнения почвы химическими веществами и эффективность осуществляемых мероприятий по охране почвы от загрязнения; стимулирует развитие прогрессивных технологических процессов и санитарной техники. Соблюдение норматива обеспечивается контролем за уровнями внесения или поступления химических веществ в почву и гарантирует безопасность для здоровья населения.

Переиздание Методических рекомендаций будет способствовать накоплению фактических данных по специфике поведения химических загрязнителей в почве, что необходимо для последующего совершенствования методических приемов и их унификации, а также дальнейшему развитию работ по гигиеническому нормированию химических веществ в почве.

Секция гигиены почвы Всесоюзной проблемной комиссии «Научные основы гигиены окружающей среды» с большим вниманием будет рассматривать все научно аргументированные предложения, направленные на дальнейшее усовершенствование методических приемов гигиенического нормирования химических загрязнителей почвы и учитывать их в последующей работе.

Разработка предложений в методическом плане предполагается при постановке научно-исследовательских работ наиболее углубленного плана, касающегося как совершенствования показателей и критериев гигиенического нормирования, так и изучения состояния здоровья населения при прямом и опосредованном воздействии загрязнения почвы.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Гигиеническое нормирование в почве химических техногенных загрязнителей, химических средств защиты растений и минеральных удобрений является одним из важных мероприятий в санитарной охране почвы и здоровья населения.

1.1. Разработку предельно допустимых концентраций (ПДК) для химических загрязнителей в почве осуществляют лаборатории или группы по гигиене почвы НИИ гигиенического профиля, кафедры коммунальной гигиены медвузов , институтов усовершенствования врачей, лаборатории крупных санэпидстанций.

1.1.1. Выбор химического вещества для гигиенического нормирования в почве должен согласовываться с бюро секции гигиены почвы проблемной комиссии союзного значения «Научные основы гигиены окружающей среды», а для химических средств защиты растений — с проблемной комиссией «Научные основы гигиены и токсикологии пестицидов, полимеров и пластических масс».

1.1.2. Разработанные ПДК для химических загрязнителей почвы рассматриваются в учреждениях-разработчиках, согласовываются на пленумах секций, после чего утверждаются МЗ СССР.

1.1.3. Нормированию в почве по приоритетности в первую очередь подлежат: стойкие пестициды и их метаболиты, соли тяжелых металлов, микроэлементы, нефтепродукты, сернистые соединения, минеральные удобрения и другие вещества, которые могут систематически поступать в почву.

1.1.4. Разработку ПДК в почве целесообразнее проводить, прежде всего, для наиболее изученных химических загрязнителей, имеющих утвержденные ПДК в атмосферном воздухе, в воде водоемов и ПДОК в пищевых продуктах.

1.2. ПДК химического вещества в почве — это то максимальное количество химического вещества (исчисляемого в мг/кг пахотного слоя абсолютно сухой почвы), которое не вызывает прямого или опосредованного отрицательного влияния на здоровье человека и самоочищающую способность почвы.

1.2.1. Гигиеническое обоснование ПДК для химического загрязнителя почвы базируется на четырех основных показателях вредности, определяемых экспериментально: транслокационном (переход в растения), миграционном водном, миграционном воздушном, общесанитарном .

1.2.2. Транслокационный показатель вредности характеризует способность химического вещества переходить из почвы через корневую систему в сельскохозяйственные растения и накапливаться в их зеленой массе и плодах.

1.2.3. Миграционный водный показатель вредности характеризует способность химического вещества переходить из почвы в подземные грунтовые воды и поверхностные водоисточники .

1.2.4. Миграционный воздушный показатель вредности характеризует способность химического вещества переходить из почвы в атмосферный воздух.

1.2.5. Общесанитарный показатель характеризует влияние химического вещества на самоочищающую способность почвы и ее биологическую активность.

Оценка каждого из указанных показателей вредности проводится путем определения подпороговой концентрации химического вещества в почве по соответствующему показателю.

Подпороговая концентрация — это максимальное количество химического вещества в почве, выраженное в мг/кг абс . сух . п очвы, которое:

не влияет на процессы самоочищения и почвенный микробоценоз ( общесанитарный показатель) и обусловливает переход этого вещества:

— в растения в количестве, не превышающем к моменту сбора урожая ПДОК для продуктов питания ( транслокационный показатель);

— в подземные и поверхностные воды в количестве, не превышающем ПДК для воды водоемов (миграционный водный показатель);

— в атмосферный воздух в количестве, не превышающем ПДК для атмосферного воздуха (миграционный воздушный показатель).

1.2.6. Из четырех установленных для данного химического вещества количественных величин показателей вредности лимитирующей является наименьшая, которая принимается, как его ПДК в почве.

1.3. Предельно допустимые концентрации химических веществ в почве устанавливаются экспериментально в лабораторных опытах. При необходимости опыты проводятся также в натурных (полевых) условиях с использованием данных агрохимического паспорта почвы, отражающего ее основные параметры (тип и подтип почвы, механический состав, pH , содержание гумуса, емкость поглощения, влажность).

1.3.1. Лабораторные исследования проводятся на естественном типе почвы, преобладающей в данной местности (крае, области, республике), наиболее легкого механического состава (песчаные, супесчаные) с содержанием гумуса не выше 2%, определенным значением pH .

1.3.2. При отсутствии ПДОК в пищевых продуктах, ПДК для воды водоемов и атмосферного воздуха или недостаточно полной токсикологической характеристики нормируемых веществ в опубликованной литературе проводится токсикологический эксперимент на теплокровных животных по сокращенной схеме для последующего расчета ПДК химического вещества в почве.

2. МЕТОДИКА ПОСТАНОВКИ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ОБОСНОВАНИЮ

ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ХИМИЧЕСКИХ

ВЕЩЕСТВ В ПОЧВЕ

Разработка гигиенического норматива химического вещества в почве является многосторонним комплексным исследованием, методической схемой которого предусмотрено обоснование четырех показателей вредности (1.2.1).

Проведение исследований по гигиеническому нормированию химического вещества в почве начинается со сбора информации, позволяющей оценить его значение в санитарной практике и выяснить его физико-химические константы.

2.1. Санитарная и физико-химическая характеристика

вещества и принцип выбора препаративных форм

Следует выявить, в каких количествах изучаемое вещество встречается в природе, в каких производственных процессах и в каких количествах оно используется в промышленности, пути поступления его в почву, уровни загрязнения почвы, параметры токсичности вещества и механизм токсического действия, данные о нормативах в смежных средах, методы обнаружения вещества и его метаболитов в почве, воде, воздухе и растениях, а при необходимости и в биологическом материале .

Сведения о физико-химических параметрах должны включать данные о молекулярной массе, растворимости вещества (и его соединений) в воде при 20 °C, мг/л, давлении паров. Очень важно иметь данные о процессах и продуктах трансформации вещества в почве и возможном изменении его свойств под влиянием почвенной среды.

Для проведения исследований по гигиеническому нормированию должны использоваться лишь такие образцы вещества, физико-химические свойства которых соответствуют показателям химически чистого ( х.ч .) или чистого для анализа ( ч.д.а .) вещества.

Использование для нормирования смесей веществ возможно в том случае, если известно применение их в народном хозяйстве (например, средства защиты растений). В данном случае для решения вопроса о целесообразности нормирования необходимо иметь сведения о содержании примесей, их постоянстве и свойствах.

2.2. Стандартизация условий проведения исследований

2.2.1. Подготовка почвенных образцов

Как указывалось в пункте 1.3.1, экспериментальное обоснование ПДК химических веществ в почве проводится в лабораторных условиях при комнатной температуре +18 — +20 °C на естественном типе почвы, преобладающем в данной местности (крае, области, республике), наиболее легкого механического состава (песчаные, супесчаные) с содержанием гумуса от 0,5 до 2%, влажности 60% от общей влагоемкости.

Для постановки лабораторных опытов отбирается почва пахотного слоя (0 — 25 см) с заведомо незагрязненных участков, в которой предварительно определены основные агрохимические свойства: pH , KCl , гумус, емкость поглощения, влагоемкость и содержание нормируемых веществ. При постановке исследований с микроэлементами, тяжелыми металлами необходимо наличие данных о содержании валовых и подвижных форм изучаемых элементов. Свежеотобранная почва доводится до воздушно-сухого состояния путем просушивания в хорошо вентилируемом помещении в течение 3 — 4 дней при комнатной температуре на рассеянном свету. Высушенная почва освобождается от посторонних включений (камни, корни растений и пр.) и просеивается через сито с диаметром отверстий 2 — 3 мм. Подготовленную таким образом почву используют для постановки опытов.

2.2.2. Расчет количества воды, необходимой для создания

влажности почвы, равной 60% от полной влагоемкости

Лабораторные и вегетационные опыты рекомендуется проводить при оптимальной для микробиологических процессов и растений влажности почвы, равной 60% от полной влагоемкости. Расчет количества воды, необходимой для создания и поддержания влажности почвы на этом уровне, проводится по следующей методике.

Вначале определяется лабораторным путем полная влагоемкость почвы, затем рассчитывается количество добавляемой воды, обеспечивающее увлажнение до 60% влажности от полной влагоемкости.

Определение полной влагоемкости почвы проводится в стеклянных трубках диаметром 3 — 5 см и высотой 15 — 20 см. Нижний конец трубки обвязывают марлей, на которую помещают кружок фильтровальной бумаги. Почву в воздушно-сухом состоянии помещают в трубку слоем 10 см, уплотняя ее легким постукиванием, и взвешивают на технических весах. Затем трубку помещают в сосуд, на дно которого наливают тонким слоем воду.

Полноту насыщения почвы влагой проверяют ежесуточным взвешиванием. Для этого трубку с почвой извлекают из сосуда с водой, осторожно промокают фильтровальной бумагой излишки влаги и взвешивают. Получение близких результатов предыдущего и последующего взвешивания, не превышающих 0,05 — 0,1 г, указывает на установление постоянного веса почвы. После этого почву из трубки переносят в фарфоровую чашку, тщательно перемешивают и из разных мест отбирают 10 — 15 г почвы для определения содержания влаги. Навеску почвы помещают в тарированный стеклянный бюкс и определяют вес бюкса с почвой с точностью до 0,01 г. Затем бюкс ставят в открытом виде в термостат, где почва сушится при температуре 105° до постоянного веса. Первый раз почву взвешивают после шестичасового высушивания, последующие взвешивания проводятся через каждые 2 часа до постоянного веса. Перед каждым взвешиванием бюкс охлаждают в эксикаторе. Результаты взвешивания записываются следующим образом:

1. Вес бюкса пустого (в г) — а.

2. Вес бюкса с почвой до сушки (в г) — в .

3. Вес бюкса с почвой после сушки (в г) — с .

4. Вес испарившейся воды (в г) — в — с.

5. Вес сухой почвы (в г) — с — а.

Сухая почва — почва, высушенная при 100 — 105 °C.

Расчет полной влагоемкости проводится по формуле:

Определение полной влагоемкости для каждого образца почвы проводится в трехкратной повторности. Затем находят 60% от полной влагоемкости. Например, если полная влагоемкость почвы равна 42,1%, то 60% от нее составит 25,3%. Это значит, что при постановке опытов на каждый кг сухой почвы необходимо добавить 253 г (мл) воды.

Для пересчета данных с воздушно-сухой на сухую почву определяют гигроскопическую воду в почве. С этой целью отвешивают на аналитических весах 5,0 грамм воздушно-сухой почвы, помещают ее в предварительно взвешенный бюкс и затем высушивают образец почвы в сушильном шкафу при температуре 105° в течение 5 часов.

После высушивания бюкс охлаждают в течение 40 минут в эксикаторе и взвешивают на аналитических весах. Разница в весе до и после высушивания дает количество гигроскопической воды во взятой навеске. Содержание гигроскопической воды в почве вычисляют по формуле:

P — процент гигроскопической воды;

а — вес стаканчика с почвой до высушивания (г);

в — вес стаканчика с почвой после высушивания (г);

с — вес стаканчика (в г).

Пересчет на сухую почву производят по формуле:

n — навеска воздушно-сухой почвы;

P — процент гигроскопической воды.

Перед закладкой опыта вегетационный сосуд с определенной навеской почвы, доведенной по влажности до 60% от полной влагоемкости, взвешивают. Заданная влажность поддерживается в течение опыта путем полива дехлорированной водопроводной водой до начального веса.

2.2.3. Принцип выбора рабочих концентраций

Концентрации нормируемого вещества выражаются в мг/кг почвы. При подборе рабочих концентраций химических веществ, которые следует испытывать в опытах, необходимо учитывать следующие рекомендации.

1. Для биоцидов , минеральных удобрений и микроудобрений испытывают концентрации, создающиеся при максимальных нормах расхода препаратов, принятых в практике сельского хозяйства. Если стойкость вносимых в почву веществ больше срока вегетационного периода, целесообразно кроме концентраций, создающихся при максимальных нормах расхода, учитывать возможность суммарного накопления вещества в почве и испытывать более высокие нагрузки, в 2 — 5 — 10 раз и более превышающие нормы расхода вещества. В связи с тем, что нормы расхода (P) препаратов выражаются в кг /га, то для пересчета содержания химических соединений в почве в мг/кг (C) следует воспользоваться следующей формулой:

C — содержание препарата в почве, мг/кг;

P — норма расхода препарата, мг/кг;

H — глубина слоя почвы в дм ;

d — объемный вес почвы, кг /куб. дм .

Средняя величина объемного веса почвы равна 1,2 кг/куб. дм .

2. Для химических веществ, загрязняющих почву (использование сточных вод для орошения, осадков сточных вод для удобрения, выбросы промышленных предприятий), при выборе рабочих концентраций исходят из уровня естественного содержания вещества в почве, исчисляемого в кларках , и увеличивают этот уровень в 5, 10 и т.д. раз в соответствии с нормами использования сточных вод и осадков и уровнем существующего загрязнения.

Кларки элементов — числа, выражающие среднее содержание химических

элементов в земной коре, гидросфере, Земле в целом, космических телах и

других геохимических или космохимических системах. Так, например,

содержание свинца в эталонных почвах соответствует 1 кларку и составляет

1 х 10 %, или 10 мг на 1 кг сухой почвы.

2.2.4. Способ внесения химического вещества в почву

Способ внесения химического вещества в почву определяется условиями его поступления в почву в природных условиях. Если нормируемое вещество поступает в почву с осадками, шлаками, выбросами промышленных предприятий или преднамеренно вносится в почву (пестициды, минеральные удобрения), то оно вносится в виде раствора или эмульсии при помощи пульверизатора в весь объем почвы из расчета на 1 кг воздушно-сухой почвы. Если вещество поступает в почву со сточными водами, то его вносят в почву с поливной водой, в которой содержится определенная концентрация вредного вещества. При внесении химического вещества в почву в виде растворов общее количество влаги не должно превышать расчетного количества жидкости на данную навеску воздушно-сухой почвы, обеспечивающей влажность 60% от полной влагоемкости.

2.3. Изучение стабильности химического вещества в почве

Определение критерия стабильности химических веществ в почве не относится к числу лимитирующих показателей вредности, однако он имеет большое значение при решении вопроса о целесообразности нормирования вещества, т.к. позволяет судить о скорости и полноте разрушения его, выявить факторы, влияющие на этот процесс, и прогнозировать возможный уровень его накопления в почвах. Изучение стабильности химического вещества проводится как в экстремальных условиях, определяющих минимальную скорость деструкции и детоксикации соединений в почве, так и в условиях, имитирующих различные региональные почвенно-климатические условия.

Изучение стабильности химического вещества проводится с тремя концентрациями: первая выбирается исходя из указаний раздела 1.1; вторая — в десять, а третья — в n х 10 раз превышает первую. Величина n зависит от результатов натурных наблюдений и литературных данных по изучению уровня загрязнения почвы химическими веществами или от прогностических расчетов. Необходимые количества химического вещества вносятся во всю навеску почвы (100 г). При этом количество добавляемой жидкости должно обеспечить создание в почве влажности, равной 60% от полной влагоемкости.

Затем навеску почвы (100 г) помещают в коническую колбу емкостью 700 мл, которую закрывают ватно-марлевой пробкой. Таких ко лб с пр обами одного типа почвы на каждую концентрацию химического вещества готовится не менее шести, а с учетом трехкратной повторности опыта общее количество колб на одну концентрацию составляет 18. С целью повышения точности исследования для анализа берется вся навеска почвы.

Если изучаемое вещество встречается в природе в незначительных количествах, например в микрограммах на кг почвы, возникают неудобства при его внесении в маленькие объемы почвы (100 г). В этом случае опыты по изучению стабильности вещества проводятся в сосудах большой емкости, вмещающих килограмм и более почвы. Навеска почвы для постановки опыта берется с учетом количества и кратности последующего отбора проб и срока наблюдения. Величина навески почвы для анализа изучаемого вещества определяется требованиями метода его определения в почве. Колбы с пробами содержатся в помещении на рассеянном свету при комнатной температуре 18 — 20 °C.

Периодичность определения химического вещества устанавливается на основании процента деструкции, определенного в течение первого дня эксперимента. Ориентировочные сроки исследований представлены в табл. 2.3.1.

│Процент деструкции за 1 сутки│Периодичность исследований (сутки)│

│30% и более │К аждые сутки │

│10 — 30% │1 5 15 30 45 60 │

│10% и менее │1 15 30 60 90 120 │

Снижение содержания вредного вещества в почве подчиняется экспоненциальной зависимости, которая выражается формулой:

C — содержание вредного вещества в период времени;

C — начальное содержание вредного вещества в почве;

K — постоянная скорость протекания процессов;

l — основание натурального логарифма (2,73).

В качестве критерия стойкости вредного вещества в почве предложено использовать период времени, в течение которого содержание вещества уменьшается на 99%, т.е. практически период полного разрушения. Для этого необходимо прологарифмировать равенство 2.3.2:

ln C = ln C — K t, (2.3.2)

где ln C = ln 1 (%) = 0; ln C = ln 100 (%) = 4,6.

Таким образом, равенство 2.3.2 примет вид 0 = 4,6 — K, отсюда

t — период времени, в течение которого содержание вещества уменьшится на 99%;

4,6 — логарифм 100 при основании 2,7;

K — константа скорости процессов разрушения.

Константу скорости процесса деструкции (K) рассчитывают для каждой концентрации по методу наименьших квадратов. С этой целью равенство 2.3.2 следует записать в виде:

где ln C = Y; ln C = B; K t = A X,

n SUM X Y — SUM X SUM Y

i=1 i i i=1 i i=1 i

n — количество измерений;

Если в процессе расчетов окажется, что константы скорости процесса деструкции для трех изучаемых концентраций примерно одинаковы, то можно сделать вывод, что кинетика разрушения вещества подчиняется закономерностям реакций первого порядка. В этом случае период разрушения не зависит от начальной концентрации и определяется величиной константы скорости реакции.

Если в процессе расчетов окажется, что константа скорости процесса деструкции для трех изучаемых концентраций различна, то можно сделать вывод, что кинетика разрушения вещества подчиняется закономерностям реакции второго или третьего порядка. В этом случае период разрушения зависит от начальной концентрации и, как правило, в обратно пропорциональном отношении.

│ N │Содержание вещества│X (t) (сутки)│ Y ( ln C ) │ 2│ X Y │

│ п / п│в пробе почвы (мкг)│ │ n │ X │ │

│1 │93 │1 │4,53 │1 │4,53 │

│2 │62 │5 │4,12 │25 │20,60│

│3 │20 │10 │2,99 │100│29,90│

│4 │8 │20 │2,07 │400│41,40│

4 x 96,43 — 36 x 13,71 -110

Следовательно, в нашем примере t = —— = 34,6 суток.

С целью унификации трактовки величины периода разрушения рекомендуется

записывать его с индексом, показывающим, при какой концентрации он

установлен . Например, T = —. Это значит, что величина T определена при

концентрации вещества 2,0 мг/кг почвы.

При оценке результатов стабильности химических веществ в почве необходимо руководствоваться следующим: вещества с периодом полного распада в 5 — 6 дней, если они нелетучи и продукты деструкции нетоксичны, не являются перспективными для нормирования.

При изучении стабильности веществ в зависимости от региональных почвенно-климатических условий эксперимент проводится на таких типах почв, характерных для региона исследований, с моделированием соответствующих климатических параметров (температуры, относительной влажности воздуха и почвы и др.) в микроклиматических камерах или термостатах.

При отсутствии каких-либо литературных данных о поведении химического вещества в почве изучение его стабильности целесообразно проводить на нескольких типах почв, отличающихся по своим физико-химическим характеристикам (например, чернозем, дерново-подзолистая почва, сероземы).

Для изучения влияния различных физико-химических факторов почвы на деструкцию вещества исследования проводят на почве с различным содержанием гумуса (2%, 4 — 5%, 8%), различной кислотностью ( pH < 7, pH = 7, pH >7), различной влажностью (40 — 60 — 80% от полной влагоемкости), различной температуре (от -2 °С до +60 °C).

При необходимости изучения влияния pH почвы на скорость деструкции химических веществ наиболее целесообразным способом изменения кислотности почвы является известкование кислой почвы известью (углекислым кальцием), доза которой определяется по гидролитической кислотности (А.Д. Петербургский. «Практикум по агрохимической химии», М., «Колос», 1968).

Следует иметь в виду, что для большинства неорганических соединений (например, тяжелые металлы, микроудобрения и т.д.) нет оснований ожидать их деструкцию в почве. Следовательно, этот этап исследований может быть опущен. В этом случае приобретает большое значение изучение изменения подвижности элементов и процесса их трансформации в связи с возможностью изменения валентности и в зависимости от физико-химических свойств почвы ( pH , содержание гумуса, окислительно -восстановительный потенциал и др.).

2.4. Определение допустимой концентрации химического

вещества в почве по величине его миграции в растения

Опыты по обоснованию транслокационного показателя вредности рекомендуется проводить в два этапа. Первый этап — предварительный эксперимент, целью которого является определение в краткосрочном опыте фитотоксичности изучаемого вещества, тест-растений и рабочих концентраций для постановки основного опыта. Второй этап — опыты полевые и вегетационные, целью которых является обоснование допустимого уровня химического вещества в почве, обеспечивающего безопасный для здоровья человека уровень накопления остатков химических веществ в сельскохозяйственных растениях (не превышающий ПДОК).

2.4.1. Постановка и проведение

Для проведения предварительных исследований могут быть использованы различные принятые методы: метод фитотест претендентов, тест на прорастание семян, опыты с проростками и др.

Принцип метода фитотест претендентов основан на проведении

исследований в экспериментальных условиях, моделирующих максимальный

эффект транслокации химического вещества из почвы в растения. При этом для

выращивания растений используется широко применяемый в агрохимии метод

песчаных культур. С этой целью к структурному скелету модельного

почвенного эталона (МПЭ) добавляют питательную смесь Прянишникова ( г /кг)

следующего состава: NH NO — 0,24; CaHPO — 0,172; MgSO — 0,6; CaO

х 2H O — 0,344; KCl — 0,16; FeCl — 0,025. Структурным скелетом МПЭ

является среднезернистый карьерный песок, отобранный с глубины 3 м,

просеянный через сито с диаметром отверстий 2 мм, промытый от всевозможных

включений органических и минеральных соединений, доведенный до воздушно-

сухого состояния («Методические рекомендации по установлению ПДК

химических веществ в почве», N 1424-76).

Созданный на его основе МПЭ характеризуется следующими физико-химическими свойствами:

— содержание органического углерода по Тюрину — 0;

— pH водной вытяжки — 6,5;

— емкость поглощения — 2 мг/ экв ./100 г почвы;

— сумма обменных оснований — 1,5 мг/ экв ./100 г почвы;

физический песок d частиц > 0,01 мм — 88%;

физическая глина d частиц < 0,01 мм - 2%;

преобладающих d частиц 0,25 — 0,05 мм — 55%;

максимальный d частиц < 2 мм.

Выращивание изучаемых растений на этой культуре позволит выбрать наиболее чувствительные растения для дальнейшего опыта, действующие концентрации и т.д.

Биологический тест на прорастание более простой, доступный и высокочувствительный.

Принцип теста на прорастание основан на наличии зависимости между концентрацией вещества в почве и степенью воздействия на биотест. В качестве биотестов используются семена и проростки сельскохозяйственных растений. Для выращивания проростков и проращивания семян используется почва, на которой проводится исследование (п. 1.3.1). Опыты закладываются в чашках Петри, заполненных 50 г почвы, доведенной до полной влагоемкости. Перед посевом в каждую чашку, заполненную почвой, вносят растворы изучаемого вещества и тщательно перемешивают, после чего засевают по 10 — 30 семян.

Засеянные чашки закрывают крышками и термостатируют при t° +23 °C в течение 7 суток. Результаты опыта учитываются на 3 и 7 сутки. На 3 сутки проводится визуальный учет прорастания семян, на 7 — измеряется длина предварительно отмытых от почвы корней. Показателями воздействия являются: всхожесть семян в процентах по отношению к контролю и длина корней проростков, выраженная в процентах торможения их развития относительно контроля. При этом учитывается прежде всего отрицательное влияние на корни проростков, т.е. торможение их развития.

Действующей может быть признана такая концентрация вещества, которая вызвала торможение развития корней проростков не менее чем на 20% относительно контроля.

Если по сравнению с контрольными исследуемые семена не прорастают или длина корней не достигает и половины длины корней контрольных ростков, то и без измерения можно констатировать, что испытуемая концентрация вещества оказывает фитотоксическое действие. Без всяких измерений можно считать концентрацию действующей, если по отношению к общей длине проросших корней подсемядольное колено растет быстрее. В таких случаях на концах корней обыкновенно наблюдается побурение или почернение.

Наиболее удобными в работе при использовании теста на проращивание являются следующие культуры: злаковые (пшеница, ячмень, овес), бобовые (горох), овощные (огурцы) и горчица белая. Нецелесообразно использование культуры редиса в связи с хрупкостью и изогнутостью корней и моркови вследствие длительного периода прорастания семян.

На основании проведенного исследования для последующих вегетационных опытов выбираются те виды растений, по отношению к которым не обнаружено фитотоксического действия. При выборе рабочих концентраций максимальной берется концентрация, при которой наблюдается угнетение роста корней на 20%. Остальные концентрации составляют 25, 50 и 75% от этой максимальной дозы.

2.4.2. Постановка и проведение полевых

и вегетационных опытов

Исследования в полевых условиях проводятся на делянках площадью 10 — 50 кв. м. Повторность опытов для каждой изучаемой концентрации должна быть не менее трехкратной. Для выбора опытного поля необходимо удостовериться в том, что данная почва не содержит испытуемое вещество (если оно не присуще естественной почве) или содержит его в количестве, не превышающем естественный фон (т.е. 1 кларк ). При отсутствии возможности проведения исследований в полевых условиях опыты с растениями ставятся в вегетационных сосудах (Соколов М.С. и др.). Отбор почвы для постановки этих опытов проводится в соответствии с разделом 2.2.1.

Поскольку для опыта требуется значительное количество почвы, то она не высушивается до воздушно-сухого состояния, как обычно (раздел 2.2.1), а при естественной влажности просеивается через сита (грохоты) с ячейкой 2 — 4 см.

Непосредственно перед постановкой опытов почва тщательно перемешивается. Из нее берется образец для определения влажности. Почва закрывается пленкой, чтобы не происходила потеря влаги. На основании определения исходной влажности проводится расчет количества воды, которое необходимо добавлять на каждый кг почвы, чтобы при наполнении сосудов влажность ее была равна 60% от полной влагоемкости (2.2.2).

В качестве вегетационных сосудов могут быть использованы различные емкости (пластиковые, стеклянные, эмалированные или др.) на 5 — 10 кг почвы с отверстиями в дне для стока излишней влаги, из стенок которых не происходит вымывания химических веществ.

Рассчитанная навеска почвы взвешивается на технических весах. В почву вносятся исследуемые вещества, вода и удобрения: азотные, фосфорные и калийные. Способ внесения вещества должен соответствовать условиям поступления его в почву (2.2.4). Количество вносимых удобрений рассчитывается в соответствии с нормами, рекомендованными агрохимической службой для данного типа почвы.

После внесения всех указанных веществ почва тщательно перемешивается и помещается в сосуды. При наполнении сосудов необходимо следить за уплотнением почвы вдоль стенок, чтобы впоследствии не образовалось трещин.

При выборе индикаторных растений для обоснования ПДК химического вещества в почве по транслокационному показателю предпочтение следует отдавать растениям-концентраторам и растениям, широко представленным в пищевом рационе человека: злаки (лучше пшеница), картофель, морковь, свекла, горох, листовые овощи. При изучении транслокаций удобрений и пестицидов выбор конкретных растений определяется видом изучаемого вещества. Берутся те растения, на которых этот пестицид применяется, а также те сельскохозяйственные культуры, которые выращиваются на полях после применения пестицидов в течение 2 — 3 лет в зависимости от стойкости препарата. При постановке опытов с микро- и макроэлементами и другими веществами, для которых отсутствует ПДОК в пищевых продуктах, берутся растения, которые широко используются в питании человека: злаки (лучше пшеница), картофель, морковь, свекла, горох, редис, листовые овощи. Этот набор растений по окончании опыта даст возможность рассчитать количество изучаемого вещества, которое поступает в организм человека с растительным рационом.

Выбор рабочих концентраций для биоцидов , минеральных удобрений и микроудобрений проводится в соответствии с результатами предварительного этапа исследований и общей методикой (п. 2.2.3). Повторность опытов трехкратная. Контролем служат сосуды с почвой без внесения изучаемого вещества.

Посев сельскохозяйственных растений проводится наклюнувшимися семенами. Для этого семена предварительно замачивают и проращивают на фильтровальной бумаге. В каждый сосуд высевается по 20 семян пшеницы, гороха, редиса, моркови. Для посадки картофеля отбираются клубни примерно одинакового веса (50 — 100 г), предварительно проращенные на свету. Высаживают по одному клубню на сосуд. После появления всходов проводится прореживание растений, т.е. удаляются больные, поврежденные растения с таким расчетом, чтобы на каждый сосуд осталось по 10 растений пшеницы, по 5 растений гороха, редиса и моркови.

В течение опыта проводится полив растений, норму и сроки которого определяют визуально по состоянию почвы. Целесообразно вносить в каждый сосуд за один полив такое количество воды, чтобы она начала вытекать из отверстия в дне сосуда. Эту воду собирают в поддоны, установленные под сосудами, и затем по мере подсыхания почвы ее снова вносят в сосуды, чтобы не допускать вымывания из почвы растворимых веществ. Уборка растений проводится по достижении растениями фазы товарной спелости. Сразу же после уборки определяется их влажность и проводится подготовка к анализу в соответствии с методикой определения изучаемого вещества.

Величина накопления вредного вещества в растении выражается в мг на кг товарного и воздушно-сухого продукта, что позволяет производить перерасчет содержания вредного вещества на продукт любой влажности. Такие расчеты необходимы для определения количества вредного вещества, поступающего в организм человека с продуктами питания.

Величина пороговой и подпороговой концентраций изучаемого вещества по транслокационному показателю устанавливается на основании сопоставления данных полевого или вегетационного опытов с величиной ПДОК в пищевых продуктах (Временные гигиенические нормативы содержания некоторых химических элементов в основных пищевых продуктах. Москва, 1982).

В случае отсутствия ПДОК в пищевых продуктах для изучаемого вещества пользуются расчетным методом. Рассчитывается количество вещества, которое может поступить в организм человека с растительной пищей в сутки, исходя из рекомендованного суточного среднедушевого набора пищевых продуктов, утвержденного Главным государственный санитарным врачом СССР 16.04.1968. При наличии ПДК изучаемого вещества для питьевой воды полученные данные сравниваются с количеством вещества, которое может поступить в организм человека с питьевой водой в сутки.

При отсутствии ПДК изучаемого вещества для питьевой воды суточное поступление его с продуктами питания сравнивается с литературными данными, касающимися токсикологических характеристик данного вещества, а при отсутствии последних безопасность изучаемых уровней по транслокационному показателю определяется в токсикологическом эксперименте.

2.5. Определение допустимой концентрации химического

вещества в почве по величине его миграции в источники

водоснабжения (миграционный водный показатель)

2.5.1. Прогнозирование опасности загрязнения грунтового

потока химическими веществами

Прогноз опасности загрязнения грунтовых вод химическими веществами осуществляется на основании определения уровня миграции химического вещества в грунтовый поток.

Задача этих исследований — установить содержание химического вещества в почве, гарантирующее переход его в подземные воды в количестве, не превышающем ПДК вещества в воде водоемов.

Исследования по обоснованию миграционного водного показателя проводятся на фильтрационных установках или в фильтрационных колонках. В качестве последних могут использоваться стеклянные или пластмассовые трубы диаметром не менее 9 — 10 см. Трубы разрезаются на отрезки по 25 см длиной и из них с помощью фиксаторов собирается колонка длиной 1 метр. Колонка наполняется почвой, отобранной в полевых условиях послойно: 0 — 25 см; 25 — 50 см; 50 — 75 см; 75 — 100 см и подготовленной в соответствии с разделами 2.2.1 и 2.2.2. Каждым слоем почвы заполняется одно кольцо. При заполнении каждого кольца почва уплотняется до объемного веса, близкого к объемному весу почвы в естественных условиях. Это обеспечивает равномерную фильтрацию влаги через весь слой почвы. Особенно необходимо следить за уплотнением почвы вдоль стенок колонки, чтобы в ходе опыта не образовывалось трещин, по которым может свободно проникать вода.

Для удобства полива в верхнем сегменте почва не должна доходить до края кольца на 3 см. Чтобы не происходило подсыхания почвы и образования трещин, поверхность почвы мульчируется белым кварцевым песком слоем в 1 см.

К нижнему концу собранной колонки с помощью фиксатора крепится воронка, заполненная для дренажа битым стеклом. Между почвой и стеклом помещается слой марли и кружок фильтровальной бумаги. Под воронку ставится колба для сбора фильтрата, который анализируется на содержание изучаемого вещества. Концентрации химических веществ, целенаправленно вносимых в почву и поступающих в нее с выбросами промышленных предприятий, создаются во всем объеме 0 — 25 см гумусного слоя почвы. Вещества, поступающие в почву со сточными водами, целесообразно вносить с водой, подаваемой на фильтрационную установку. Продолжительность опытов 3 месяца. Расчет количества воды, подаваемой в колонки, проводится исходя из нормы осадков, равной 600 мм (средняя годовая норма осадков для средней полосы СССР). Полив осуществляется дистиллированной или водопроводной дехлорированной водой, подаваемой из специального дозатора небольшими порциями (20 — 25 мл) с двухдневным перерывом через каждые 5 дней. Например, при диаметре колонки 10 см ее площадь равна 79 кв. см, при норме осадков 600 мм в каждую колонку должно быть влито 60 мл х 79 = 4740 мл воды. Исходя из режима полива (пять дней — два дня перерыва), в течение месяца полив проводится 21 раз, а в течение 3 месяцев — 63 раза. Отсюда средняя поливная норма на одну колонку составляет 4740 мл : 63 = 75 мл воды. В тех случаях, когда изучается миграция вещества применительно к условиям орошаемого земледелия, количество воды, подаваемой на полив, определяется поливной нормой и режимом полива.

Выбор испытуемых концентраций изучаемых веществ осуществляется на основании общих положений (раздел 2.2.3).

Уровень миграции нормируемого вещества в грунтовые воды определяется путем количественного определения его в каждых 100 мл фильтрата.

Та доза нормируемого вещества в почве, при которой его количество в фильтрате (100 мл) не будет превышать ПДК этого вещества для воды водоемов, является допустимой по водно-миграционному показателю вредности.

Исследования в колонках позволяют также определить распределение нормируемого химического вещества по профилю почвы. Для этого после окончания опыта колонки разбираются на отдельные сегменты, почва из которых анализируется на содержание изучаемого вещества.

При наличии условий и необходимости лабораторные опыты по миграции вещества вглубь почвы можно дополнить наблюдениями в натурных условиях. Величина пороговой и подпороговой концентрации по миграционному водному показателю устанавливается на основании сопоставления экспериментальных данных с величиной ПДК нормируемого вещества для воды водоемов.

В случае , если экспериментатор не располагает данными о поведении изучаемого вещества в почве, целесообразно перед постановкой основного эксперимента провести предварительный опыт в колонках длиной 25 см, заполненных почвой, взятой из пахотного слоя. На таких колонках удобно проводить исследования по выявлению влияния количества воды, дозы препарата на его миграцию.

Вещества, целенаправленно вносимые в почву (пестициды, минеральные удобрения, микроудобрения, шламы, осадки), а также поступающие в нее с выбросами промышленных предприятий, вносятся в поверхностный слой почвы 0 — 5 см. Вещества, поступающие в почву со сточными водами, целесообразно вносить с водой, подаваемой на фильтрационную установку. В остальном постановка предварительного эксперимента аналогична основному опыту. Продолжительность этого опыта 1 месяц. За это время в колонки подается вода в количестве, равном 3-месячной норме осадков (годовая норма осадков принимается равной 600 мм), что составляет при диаметре колонки 10 см 150 мл за месяц. Исходя из принятого режима полива, суточная поливная норма в этом опыте равна 50 мл воды.

Если в ходе предварительного опыта устанавливается, что вещество не мигрирует из 25 см слоя почвы или мигрирует в очень незначительном количестве, то отпадает необходимость в постановке основного эксперимента в колонках длиною 1 метр.

2.5.2. Прогнозирование опасности загрязнения

поверхностных водоемов химическими веществами

При определении водно-миграционного показателя вредности желательно учитывать и уровни поверхностного смыва изучаемых веществ с почвы в открытые водоемы. Этот показатель не является лимитирующим при установлении ПДК химического вещества в почве, но дает представление о возможном загрязнении открытых водоемов. Для того , чтобы учесть большинство факторов, влияющих на поступление химического вещества в открытые водоемы с поверхностным смывом, проводится эксперимент на лабораторной модельной установке Н.А. Поповича. Последняя представляет собой емкость, загруженную почвой и снабженную дренажем в месте поступления поверхностного смыва в сборный лоток. Для регулирования угла наклона установки используется специальное устройство. Установка имитирует заборонованный участок пашни площадью 0,25 кв. м, который может быть расположен под углом 5, 10 и 15°. Поверхностный смыв создается за счет орошения в установке почвы дистиллированной водой из расчета 50 мм/час (эта величина соответствует уровню максимально-разового выпадения атмосферных осадков на территории Европейской части СССР).

Концентрация химического вещества в поверхностном смыве определяется в последовательно отбираемых пробах смыва, равных по объему. Исследованию на содержание химического вещества подвергается как жидкая, так и твердая часть смыва. Полученный результат выражается в мг/л (мг/кг почвы).

Пороговая концентрация препарата в почве по поверхностному смыву должна обеспечивать его миграцию в водоем в количествах, не превышающих уровня ПДК данного вещества для воды водоемов.

2.6. Определение допустимой концентрации химического

вещества в почве по величине его миграции в атмосферный

воздух (миграционный воздушный показатель)

Проведение исследований по определению воздушно-миграционного показателя вредности необходимо лишь тогда, когда установлено на основании литературных данных или специальных исследований, что концентрация или давление насыщенных паров исследуемого вещества, создающихся в приземном слое воздуха при температуре 50 °C вследствие его летучести, больше, чем ПДК этого вещества в атмосферном воздухе.

Если известно давление насыщенных паров при температуре 20 °C, то максимально возможную концентрацию при этих условиях можно рассчитать по следующей формуле:

M — молекулярный вес вещества;

P — давление насыщенных паров при 20 °C в мм рт. столба.

Если давление насыщенных паров установлено при других температурах, то расчет производится по следующей формуле:

16 x M x P x 1000

где М и Р указаны выше, Т — абсолютная температура в K, при которой производилось определение давления насыщенных паров.

Экспериментальные исследования проводятся в специальных микроклиматических камерах или переоборудованных для этих целей тепловых камерах (термостатах), удовлетворяющих следующим условиям:

1. Диапазон изменения влажности от 10 до 100 +/- 5%.

2. Диапазон изменения температуры от 20 до 50 +/- 1,0 °C.

3. Объем камеры должен быть не менее 0,05 куб. м.

Этим условиям лучше всего отвечают стандартные камеры отечественного и зарубежного производства: фитотрон-71 (СССР), » Фейтроа » (ГДР), » Каттерман » (ФРГ), микроклиматическая камера 200/25 (ПНР). Все вышеперечисленные камеры дооборудуются источником УФ-излучения , аппаратурой для отбора проб воздуха, регулирования кратности воздухообмена и скорости движения воздуха.

Методика постановки опытов заключается в следующем: лоток, занимающий по форме всю площадь дна камеры и имеющий высоту 20,5 — 21,0 см, заполняется слоем почвы в 20 см, в котором предварительно создана равномерная концентрация нормируемого химического вещества. Подбор исследуемых концентраций происходит исходя из реально встречаемых в почве концентраций (раздел 2.2.3). Для химических веществ, преднамеренно вносимых в почву (пестициды, минеральные удобрения), испытательному обследованию подвергаются две концентрации. Одна концентрация, которая создается при внесении препарата при максимально рекомендуемой норме внесения, другая — в 20 раз превышающая первую. Необходимость испытания второй концентрации объясняется тем, что в первый момент после внесения токсикантов в поверхностном слое почвы их содержание в 20 раз превышает концентрации, создающиеся при распределении вносимого вещества на весь пахотный горизонт. После этого в камере устанавливают заданные параметры микроклимата, обеспечивающие максимальный переход вредного вещества из почвы в приземной слой воздуха. Для нахождения этих параметров необходимо провести предварительный эксперимент, в котором изучается влияние сочетания высокой температуры (50 °C) с другими показателями микроклимата, способствующими максимальной степени миграции вредного вещества из почвы в воздух. Так, целесообразно испытать следующие сочетания.

│ Показатели микроклимата │ Эксперименты │

│1. Температура (в град.) │50 │50 │50 │

│2. Влажность (в %) │10 │65 │Условия по влажности те,│

│ │ │ │в которых переход был │

│3. Интенсивность УФ-излучения (мг/кв. см│ │13 │ │

│щавелевой кислоты в сутки) │ │ │ │

Отбор проб воздуха в процессе проведения исследований осуществляется с помощью аспираторов различного типа (электрических, водяных) через систему поглотительных приборов. При отсутствии стандартных камер для изучения миграции химических веществ из почвы в атмосферный воздух опыты могут быть проведены в 200-литровых камерах Б.А. Курляндского (кн. «Методы определения токсичности и опасности химических веществ» под ред. И.В. Саноцкого , 1970), широко используемых в токсикологической практике, или в лабораторной микроклиматической установке проф. Е.И. Гончарука («Санитарная охрана почвы от загрязнения химическими веществами», Киев , 1977). Обе камеры позволяют моделировать необходимый микроклимат. Лабораторная микроклиматическая установка имеет ограниченный объем, не требует сложного и дорогостоящего оборудования и может быть использована в условиях любых лабораторий. Она состоит из камеры, термостата, где размещена герметическая рабочая камера с помещенной в нее почвой. На корпусе термостата размещена панель управления, штативы с поглотителями и ротаметром, фильтр для очистки воздуха, микрокомпрессор и трубки для отбора проб воздуха и подачи атмосферного воздуха в рабочую камеру. Для измерения температуры воздуха внутри рабочей камеры установлен термометр. Почва нагревается до необходимой температуры с помощью нагревательных элементов. Степень нагрева регулируется с помощью реле, управляемого термодатчиком, помещенным в почву.

Установка работает следующим образом: атмосферный воздух поступает в рабочую камеру через трубку. Затем, увлекая с собой пары вредного вещества, находящегося в почве, он протягивается с помощью микрокомпрессора через поглотитель. Скорость протягивания воздуха регулируется при помощи ротаметра. Температура в камере регулируется с панели управления, а контроль температуры осуществляется с помощью термометра. Почва нагревается до необходимой температуры электронагревательным прибором.

Отбор проб воздуха в процессе проведения исследований осуществляется с помощью микрокомпрессора МК-11 или аспираторов различного типа (электрических, водных) через систему поглотительных приборов. Выбор поглотителей, поглощающих растворов и сорбентов зависит от изучаемого вещества, ожидаемых концентраций и методов анализа. Отбор проб воздуха производится через сутки после загрузки рабочей камеры и достижения необходимых температурных параметров, а затем на 2, 3 и т.д. сутки до достижения его концентрации в анализируемом воздухе на уровне ПДК, но не менее недели.

Следует регламентировать время протягивания воздуха через рабочую камеру прибора. Наиболее оптимальным является отсасывание воздуха электроаспиратором из закрытого объема при скорости движения воздуха 0,5 л/мин. в течение 30 минут. При этом в камере создается отрицательное давление. Процесс откачки воздуха стимулирует испарение химического вещества из почвы. Потому более длительная откачка (> 30 минут) увеличивает погрешность эксперимента.

Расчет концентрации нормируемого вещества в атмосферном воздухе проводится на объем рабочей камеры. В случае , если в почве необходимо создать определенную влажность, то ее увлажнение проводится со дна рабочей камеры рассчитанным количеством воды.

На основании полученных экспериментальных данных определяется подпороговая концентрация химического вещества в почве по данному показателю вредности. Эта величина обеспечивает миграцию препарата в воздух при самых неблагоприятных микроклиматических условиях в количествах, близких к максимальной разовой ПДК для атмосферного воздуха. Величина ПДК химических веществ в атмосферном воздухе содержится в «Списке предельно допустимых концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе», периодически издаваемом МЗ СССР.

2.7. Определение допустимой концентрации химического

вещества в почве по общесанитарному показателю вредности

Экспериментальные исследования по определению ПДК химических веществ по общесанитарному показателю вредности ведутся в следующих направлениях: 1. Учет изменения интенсивности биохимических процессов под влиянием различных концентраций нормируемых веществ в почве и в особенности процессов аммонификации, нитрификации и разложения углеродосодержащих веществ. 2. Учет численности микроорганизмов как наиболее чувствительной к изучаемому веществу группы почвенного микробоценоза , учитывая необходимость проведения ранней диагностики, так и динамики сапрофитных бактерий. Последние являются наиболее многочисленной и активной группой почвенного микробоценоза , играющей существенную роль в любых процессах самоочищения.

2.7.1. Методика постановки опытов по определению ПДК

химического вещества в почве по общесанитарному

Определение допустимой концентрации химических веществ в почве по общесанитарному показателю вредности целесообразно проводить в 2 этапа: 1. Предварительные ориентировочные исследования. 2. Основные экспериментальные исследования.

Опыты ставятся на почве, подготовленной в соответствии с положениями раздела 2.2.1 и 2.2.2.

2.7.1.1. Предварительные ориентировочные исследования

Цель данного этапа исследований: а) выбор рабочих концентраций для проведения основных экспериментальных исследований; б) определение необходимости подключения в схему исследований санитарно-показательных микроорганизмов; в) определение наиболее чувствительной группы почвенного микробоценоза . Продолжительность предварительного этапа исследований — 14 дней. При этом первые две задачи решаются путем постановки кратковременного опыта капельным методом с использованием культуры кишечной палочки. Выбор наиболее чувствительной группы микробоценоза осуществляется методом реплик.

Капельный метод. Для выполнения исследований капельным методом достаточно 0,5 кг почвы на сосуд. В почву опытных сосудов (кроме контрольных) вносят водный раствор нормируемого вещества в количествах, соответствующих изучаемым концентрациям, и одновременно суспензию клеток кишечных палочек, после чего все тщательно перемешивают. При этом необходимо, чтобы количество добавляемого в почву водного раствора нормируемого вещества и суспензии тест-организма входило в общий объем влаги, необходимой для создания в почве экспериментального сосуда влажности, равной 60% от общей влагоемкости, которая в течение опыта поддерживается на постоянном уровне путем ежедневного полива дехлорированной водопроводной водой. При проведении этих исследований для приготовления суспензии клеток кишечной палочки желательно иметь не менее 3 — 5 штаммов, чтобы индивидуальная чувствительность отдельных штаммов не отразилась на результатах исследований. Модельный штамм кишечных палочек (музейные или свежевыделенные) выращивают в течение суток на мясопептонном агаре (МПА) при 37 °C. Затем на стерильной водопроводной воде готовят бактериальную суспензию, плотность которой по стандарту мутности должна быть равной 10 ед. Из суспензии каждого штамма отбирают равные количества и смешивают в одном объеме (сосуде), который и является исходным для проведения опыта. На один кг почвы вносят 1 мл исходной суспензии с плотностью 10 ед. по стандарту мутности. Наблюдения за поведением кишечных палочек в почве, загрязненной нормируемым веществом, проводят в течение 7 дней. При этом на 1, 2, 5, 7 сутки из каждого варианта опыта, включая контроль, проводят посев капельным методом.

Для этого в чашки Петри, заполненные плотной, хорошо высушенной средой Э ндо, наносят микропипеткой по 6 — 8 капель (0,01 мл) из децимальных разведений почвенной суспензии каждого варианта, прошедшей предварительную обработку. В первые дни посев начинают с 5 — 6 разведения, затем понижают с учетом полученных результатов. Посевы до подсыхания капель выдерживают на столе, а затем чашки со средой помещают в термостат крышкой вверх. При работе этим методом нужно строго соблюдать режим подсушивания среды в чашке Петри. Рекомендуется подсушивание проводить не менее 1 часа при 60 — 70 °C или одни сутки при комнатной температуре (18 — 20 °C). В опыте изучается широкий интервал концентраций нормируемых веществ от величины фона до максимально установленных уровней по литературным или собственным данным или с использованием логарифмической зависимости, начиная от фона.

Результаты опыта оцениваются путем сопоставления числа жизнеспособных клеток в почве опытных и контрольных сосудов. Действующей концентрацией химического вещества считают ту, которая оказывает выраженное угнетающее действие не менее чем на 50% по отношению к контролю. В случае установления угнетающего действия химического вещества в отношении клеток кишечных палочек дальнейшие исследования в основном эксперименте по изучению нормируемого вещества на динамику численности этих микроорганизмов в почве проводить нецелесообразно. Установление же тенденции к стимуляции жизнедеятельности индикаторных микроорганизмов под влиянием нормируемого вещества служит основанием для включения их в исследования на основном заключительном этапе.

Метод реплик. Этим методом посев из почвы производят на твердые селективные среды для основных групп микробоценоза (актиномицетов, грибов, споровых бактерий и др.), содержащие различные количества изучаемого вещества. Сравнивая численность анализируемых микроорганизмов на средах с нормируемым веществом и без него, определяют наиболее чувствительную к изучаемому веществу группу микробов. После этого из почвы делается высев на селективную среду для максимально чувствительной группы микроорганизмов. После появления на твердой питательной среде четко различимых колоний — 100 — 200 на чашке диаметром около 1 мм — с помощью специального штампа, изготовленного из нейлонового вельвета или другой ворсистой ткани, микроорганизмы методом реплик (отпечатков) переносятся на твердую питательную среду, селективную для данной группы микроорганизмов, в которую предварительно внесены различные количества нормируемого химического вещества. Контролем является та же среда, но без внесения изучаемого вещества.

Если вещество не оказало воздействия на изучение группы микроорганизмов, то в опыте и в контроле появляются одинаково расположенные идентичные колонии; если вещество оказывает воздействие, то на среде, содержащей его, обнаруживаются дополнительные колонии (в случае стимуляции) или более слабый, чем в контроле, рост (в случае угнетающего действия). В дальнейших исследованиях учитывается только наиболее чувствительная группа почвенного микробоценоза .

2.7.1.2. Основные экспериментальные исследования

Для опытов берется 2 — 3 кг подготовленной почвы на сосуд, что является оптимальным объемом. В каждый экспериментальный сосуд, кроме контрольных, вносят нормируемое вещество в концентрациях, уточненных на предварительном этапе исследования. Одновременно, чтобы создать условия для нормального процесса нитрификации, в почву вносят соли из расчета на 100 г почвы: сернокислый аммоний — 21,53 мг, калий фосфорнокислый однозамещенный — 7,84 мг, магний сернокислый — 3,9 г, гидрат окиси кальция — 100 мг и для обогащения почвы бактериями- нитрификаторами — болтушка перегнойной почвы (листовой перегной) в количестве 1% от веса почвы. Болтушка вносится при соотношении: почва :в ода как 1:50. Например, на 1 кг почвы для приготовления болтушки берут 10 г перегнойной почвы и готовят из нее болтушку в 50 мл воды. Для каждого варианта опыта применяется не менее чем 3-кратная повторность. Для тех веществ, для которых на предварительном этапе исследования была установлена целесообразность подключения кишечных палочек, в основные исследования в опытные сосуды вносят их суспензию. При приготовлении суспензии используют приемы, описанные ранее (2.7.1.1). Влажность почвы в течение опыта поддерживается на постоянном уровне (60% от полной влагоемкости) путем регулярного (не менее 3 раз в неделю) добавления дехлорированной стерильной водопроводной воды. Все сосуды с почвой выдерживают при комнатной температуре. Продолжительность опыта 60 дней. Отбор проб на все показатели проводится в следующем порядке: первый отбор — только из контрольных сосудов в день закладки опыта для снятия фона по микробиологическим и биохимическим показателям, затем отбор из всех сосудов на 3, 7, 10, 14, 20, 30 сутки от начала опыта и далее регулярно через каждые 14 дней до конца опыта.

В отобранных образцах почвы определяются следующие показатели. Для

учета изменения интенсивности биохимических процессов рекомендуется

определять в динамике: 1) ферменты — протеаза, целлюлаза ; 2) дыхание

почвы — по уровню CO ; 3) содержание аммиака и нитратов.

Из микробиологических показателей определяют динамику численности сапрофитных бактерий, кишечных палочек и численность наиболее чувствительной группы почвенного микробоценоза , которая была выявлена в результате предварительных опытов методом реплик.

Если предварительные опыты указывают на необходимость такого определения.

Данный набор показателей может быть дополнен экспериментатором в зависимости от природы нормируемого вещества.

Так, при нормировании тяжелых металлов целесообразно определение инвертазы. Кроме перечисленных ферментов высокочувствительным и информативным показателем является азотфиксация (ацетиленовый метод). Возможность использования последнего показателя определяется техническими возможностями лаборатории.

При нормировании нефтепродуктов, различных средств защиты растений целесообразно расширить рекомендуемый набор изучаемых ферментов определением дегидрогеназ , уреаз , каталаз и др.

В результате проведенных экспериментальных исследований устанавливается пороговая (минимально действующая) концентрация нормируемого вещества. Пороговой является та концентрация нормируемого вещества, которая вызывает любые достоверные отрицательные изменения нескольких показателей (более 1) в пределах: для биохимических показателей — 25% и более относительно величины контроля, наблюдаемых не менее 7 дней; для микробиологических показателей (численность кишечных палочек, сапрофитных бактерий и других групп почвенного микробоценоза ), которые учитываются методом посева почвенной суспензии, пределом считается действие не менее 50%.

Вопрос критериальной оценки действия различных загрязнений на микробиологические и биохимические показатели является не до конца разработанным. Однако опыт экспериментального нормирования и данные литературы позволяют уточнить, какие изменения можно считать отрицательными для некоторых показателей, входящих в схему исследований. К несомненно отрицательным изменениям под влиянием изучаемой концентрации нормируемого вещества прежде всего необходимо отнести торможение процесса самоочищения почвы от кишечных палочек, которые служат индикатором поведения в почве патогенной микрофлоры, а также угнетение численности сапрофитных бактерий, ферментативной активности, дыхания, азотфиксации и накопления азота нитратов. К несомненно отрицательному действию можно отнести также стимуляцию почвенных грибов, в результате чего происходит разбалансировка комплекса почвенных микроорганизмов в сторону доминирования в нем этой группы микроорганизмов, являющихся активнейшими токсинообразователями . Концентрация нормируемого вещества, приводящая к изменению в те же сроки наблюдения любого из показателей до указанных пределов, т.е. до 25% для биохимических показателей и до 50% для микробиологических, является подпороговой, т.е. предельно допустимой концентрацией (ПДК).

Учитывая, что экспериментальные исследования проводятся в экстремальных условиях, установленная величина ПДК по общесанитарному показателю вредности обладает значительным запасом надежности.

Для определения общесанитарного показателя вредности рекомендуется использовать следующие методы определения.

Учет всех групп почвенного комплекса ( микробоценоза ) проводится путем поверхностного посева разведений почвенной суспензии на соответствующие среды стандартными способами в соответствии с «Методическими указаниями по санитарно-микробиологическому исследованию почвы», М., 1977, и описанием, приведенном в руководстве «Методы санитарно-микробиологических исследований среды», М., 1978.

Учет бактерий группы кишечных палочек проводится как стандартными методами (поверхностный и титрационный ), так и модифицированным (капельный). Использование стандартных методов осуществляется в соответствии с вышеперечисленными руководствами.

Определение выделяющегося из почвы углекислого газа (CO ) проводят

методом Штатнова В.И. в модификации Оганова Г.М. («Почвоведение», N 9,

1961, с. 110 — 111).

Активность азотфиксации определяется ацетиленовым методом в модификации Умарова М.М. («Почвоведение», N 11, 1976, с. 119 — 122).

Определение аммиака и нитратов проводится в динамике при компостировании почвы в лабораторных условиях. Аммиак определяется в солевой вытяжке из почвы с дисульфофеноловой кислотой ( Аринушкина Е.В., 1970).

Определение ряда важнейших почвенных ферментов рекомендуется проводить в соответствии с методиками отечественных авторов:

1. Галстян А.Ш. Ферментативная активность почвы, 1974.

2. Хазиев Ф.Х. Ферментативная активность почв. Методическое пособие. М., «Наука», 1976.

3. Галстян А.Ш. Определение активности ферментов почв. Ереван, 1978.

4. Востров И.С., Петрова А.Н. Определение биологической активности почвы различными методами. Ж. Микробиология, 1961, т. 30, вып . 4, с. 665 — 672.

5. Методы почвенной микробиологии и биохимии под ред. проф. Д.Г. Звягинцева, МГУ, 1980.

2.8. Проведение токсикологических исследований

при гигиеническом нормировании химических

загрязнителей в почве

Основной задачей санитарно-токсикологических исследований при обосновании ПДК химического вещества в почве является обнаружение пороговых и подпороговых (недействующих) концентраций изучаемого вещества для теплокровных животных в том случае, если отсутствуют ПДК данного вещества для воды и ПДОК для пищевых продуктов.

Эта задача осуществляется в соответствии с общими принципами и подходами к постановке санитарно-токсикологических экспериментов, которые подробно изложены в «Методических указаниях по разработке и научному обоснованию предельно допустимых концентраций вредных веществ в воде водоемов» N 1296-75, утвержденных 15 апреля 1975 года, изданных в 1976 г., г. Москва.

При проведении исследований с веществами, в отношении которых имеются литературные данные по токсикологии, нет необходимости проводить повторно экспериментальную оценку. Для таких веществ целесообразно предусмотреть экспериментальное изучение отдаленных последствий биологического действия ( эмбриотоксическое , тератогенное, гонадотоксическое , мутагенное и др.), поскольку эта сторона биологического эффекта в настоящее время еще изучена недостаточно.

Изучение влияния вещества на эмбриональное развитие следует сочетать с изучением его прохождения в плод через плацентарный барьер.

При установлении ПДК химических веществ в почве для мало изученных веще ств тр ебуется установление основных параметров токсичности и коэффициента кумуляции, для чего проводятся острые, подострые и хронические эксперименты. В этих опытах исследуется также особенность токсического действия, устанавливаются критические органы и специфические нарушения, обусловленные физико-химическими особенностями изучаемого вещества.

В связи с тем, что известна возможность превращения химического вещества, поступающего в растения, в метаболиты, токсичность которых может быть более выраженной, чем токсичность самого вещества, целесообразно, при наличии возможности, проведение хронического эксперимента с растениями — продуктами питания. В этом случае критериями воздействия должны служить наиболее чувствительные показатели, выбор которых основывается как на литературных данных, так и на результатах токсикологических исследований с введением чистого вещества.

Отсутствие значимых нарушений при токсикологическом исследовании с рекомендуемой концентрацией вещества подтверждает обоснованность ПДК химического вещества в почве.

2.9. Установление ПДК химического вещества в почве

На основании проведенных исследований устанавливается ПДК нормируемого вещества в почве. Она базируется на четырех подпороговых концентрациях, гарантирующих переход химического соединения в контактирующие с почвой среды в количествах, не превышающих ПДОК для пищевых продуктов, ПДК для воды водоемов и атмосферного воздуха, а также не влияющих на самоочищающую способность почвы и почвенный микробоценоз . Из четырех установленных величин берется наименьшая, которая и будет ПДК для данного вещества в почве. Наименьший показатель, по которому установлена ПДК, является лимитирующим показателем.

Пример. Содержание химического вещества в почве в количестве 3 мг/кг обеспечивает накопление его в растениях на уровне ПДОК для продуктов питания; 10 мг/кг химического вещества в почве гарантируют переход вещества из почвы в атмосферный воздух в концентрациях на уровне ПДК для атмосферного воздуха; при 25 мг/кг почвы происходит переход вещества в источники водоснабжения в количествах, равных его ПДК для воды водоемов; концентрация 50 мг/кг не оказывает влияния на почвенный микробоценоз и процессы самоочищения. Из указанных четырех концентраций в качестве предельно допустимой концентрации выбирается лимитирующая (наименьшая) — 3 мг/кг почвы для данного вещества. Лимитирующим показателем в данном случае является транслокационный показатель вредности.

2.10. Форма представления материалов по обоснованию ПДК

химических веществ в почве

Для рассмотрения на секции «Гигиена почвы» материалов по гигиеническому нормированию химических веществ в почве и последующего утверждения ПДК в Министерстве здравоохранения СССР в адрес секции направляются следующие документы:

1. Сопроводительное письмо директора организации в адрес секции гигиены почвы.

2. Материалы по обоснованию ПДК химических веществ в почве, представленные по следующей схеме:

1) Наименование темы.

2) Обоснование актуальности разработки норматива для данного вещества.

2.1. Технология получения (применения) как источник возможных путей поступления вещества в почву.

2.2. Концентрации, обнаруженные в почве и других объектах окружающей среды.

3) Экспериментальная часть.

3.1. Методы исследования, используемые в работе.

3.2. Метод определения используемого вещества, используемый в работе.

3.3. Изучение стабильности вещества в почве.

3.4. Влияние вещества на биологическую активность почвы (процессы нитрификации, почвенный микробоценоз ).

3.5. Миграция вещества в грунтовые воды.

3.6. Миграция вещества в растения.

3.7. Миграция вещества в воздух.

3.8. Санитарно-токсикологический эксперимент (для веществ с неустановленным ПДК для питьевой воды и ПДОК для растений).

4) Общее заключение, рекомендуемая величина ПДК химического вещества на кг почвы.

Материалы по обоснованию ПДК химических веществ в почве представляются в секцию в объеме не более 25 страниц машинописного текста с аннотацией на 2-х страницах в 2-х экземплярах.

До представления материалов ПДК (в начале исследований) в секцию представляется подробное описание методики определения нормируемого вещества в почве с указанием автора этой методики и места ее публикации. В случае разработки оригинальной методики или модификации ранее разработанной — указать особо (методика представляется в трех экземплярах). Методика определения химического вещества в почве передается на апробацию и заключение в методическую комиссии по физико-химическим методам определения веществ при проблемной комиссии «Научные основы гигиены окружающей среды». Без положительного заключения на используемую методику определения веществ материалы по обоснованию ПДК химического вещества в почве не принимаются к рассмотрению на секции.

2.11. Форма представления инструкции определения

химических веществ в почве

Инструкция на метод определения химического вещества в почве должна отражать следующие положения:

1. Принцип и характеристика метода:

а) принцип метода;

б) мешающие влияния;

в) чувствительность определения.

2. Аппаратура и посуда.

3. Реактивы и растворы.

5. Ход анализа (для методов газовой хроматографии указать расход газов и температурный режим).

6. Построение калибровочных графиков (для методов газовой хроматографии калибровка прибора).

7. Расчет анализа.

8. Примечания (методика должна быть представлена в 3-х экземплярах отдельно от рукописи материалов ПДК).

2.12. Обоснование ориентировочных допустимых концентраций

(ОДК) пестицидов в почве

В настоящее время ВНИИГИНТОКСом разработаны «Временные методические указания по применению расчетного метода обоснования ориентировочных допустимых концентраций (ОДК) пестицидов в почве», утвержденные МЗ СССР 14.01.1981 N 2283-81, которые могут быть использованы в практике гигиенического нормирования (Приложение 1).

санитарного врача СССР

14 января 1981 г. N 2283-81

ВРЕМЕННЫЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО ПРИМЕНЕНИЮ РАСЧЕТНОГО МЕТОДА ОБОСНОВАНИЯ ОРИЕНТИРОВОЧНЫХ

ДОПУСТИМЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ (ОДК) ПЕСТИЦИДОВ В ПОЧВЕ

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящие Методические указания предназначены для расчета ориентировочных допустимых концентраций (ОДК) пестицидов в почве.

1.2. Величины ОДК утверждаются Министерством здравоохранения СССР на основании рекомендаций Комитета по гигиенической регламентации пестицидов при Главном санитарно-эпидемиологическом управлении Минздрава СССР.

1.3. Ориентировочные допустимые концентрации (ОДК) устанавливаются для пестицидных препаратов, находящихся на стадии государственных производственных испытаний, а также для пестицидов, допущенных к опытно-производственному применению в тех случаях, когда предельно допустимые концентрации (ПДК) пестицидов в почве еще не обоснованы или экспериментальное обоснование их нецелесообразно (ограниченный объем применения, малая — менее 2-х месяцев — стойкость в почве и др.).

1.4. ОДК должны пересматриваться через 3 года после их утверждения или заменяться ПДК, полученными на основе экспериментальных данных.

1.5. Обязательным условием утверждения ОДК является наличие метода химического контроля остаточных количеств соответствующего пестицида в почве.

2. ОБОСНОВАНИЕ ОРИЕНТИРОВОЧНЫХ ДОПУСТИМЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ

ПЕСТИЦИДОВ В ПОЧВЕ

ОДК определяется путем расчета по установленным гигиеническим нормативам допустимых остаточных количеств (ДОК) пестицидов в овощах или плодовых культурах по уравнению:

Y = 1,23 + 0,48 lg X, (1)

Y — ОДК в мг/кг почвы;

X — ДОК в мг/кг продукта питания.

Если для овощных и плодовых культур установлено несколько нормативов, то в расчет берется минимальное значение.

В тех случаях, когда содержание остаточных количеств пестицидов в растениях не допускается, в расчет берется величина чувствительности официально утвержденного метода определения данного препарата в растениях.

Уравнение позволяет рассчитывать ОДК при величине ДОК или чувствительности метода определения, начиная от 0,003 мг/кг. В случаях, если после установления ДОК препарата в пищевых продуктах были выявлены отдаленные эффекты его действия ( эмбриотоксичность , мутагенность, канцерогенность ), необходимо вводить коэффициент запаса к расчетному нормативу. При установлении коэффициента запаса учитывается степень выраженности отдаленных эффектов и данные о фактическом загрязнении почв остаточными количествами препарата.

2.2. Обоснование расчетной формулы

Формула основана на наличии сильной парной корреляции ( ч = 0,72) между ПДК пестицидов в почве и ДОК соответствующих препаратов в продуктах питания.

В выборку вошли 18 препаратов, для которых ПДК в почве обоснованы экспериментально. Сравнение данных нормативов с величинами, рассчитанными по формуле: Y = 1,23 + 0,48 lg X, показало, что 15 из 18 расчетных величин находились в пределах 2 ПДК и только для 3-х отношение ОДК/ПДК составило от 2,5 до 5 раз (табл. 1).

СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ДАННЫЕ ПО ПДК И ОДК

(В МГ/КГ) ПЕСТИЦИДОВ В ПОЧВЕ

Расчет ОДК по формуле: Y = 1,23 + 0,48 lg X.

│ N │ Пестицид │ ПДК │ ОДК │ ОДК/ПДК │

│1. │ГХЦГ │1,00 │0,88 │0,88 │

│2. │гамма-ГХЦГ │1,00 │0,88 │0,88 │

│3. │ДДТ │1,00 │1,08 │1,08 │

│4. │ Карбофос │2,00 │1,23 │0,61 │

│5. │ Прометрин │0,50 │0,74 │1,48 │

│6. │ Полихлоркамфен │0,50 │0,74 │1,48 │

│7. │ Полихлорпинен │0,50 │0,10 │0,20 │

│8. │Севин │0,05 │0,10 │2,00 │

│9. │Хлорофос │0,50 │0,74 │1,48 │

│10.│Гардона │1,40 │1,18 │0,84 │

│11.│Гептахлор │0,05 │0,10 │2,00 │

│12.│Дилор │0,50 │0,74 │1,48 │

│13.│Кельтан │1,00 │1,23 │1,23 │

│14.│Цинеб │1,80 │1,12 │0,62 │

│15.│Далапон │0,50 │1,23 │2,46 │

│16.│Метафос │0,10 │0,10 │1,00 │

│17.│Фозалон │0,50 │0,88 │1,76 │

│18.│Фосфамид │0,30 │1,23 │4,01 │

Углубленный анализ свидетельствует о том, что указанные 3 норматива для препаратов полихлорпинен , далапон и фосфамид отличаются и от других экспериментальных нормативов. Так, для далапона и фосфамида величина ПДК в почве (соответственно 0,50 и 0,30 мг/кг) менее ДОК этих веще ств в пр одуктах питания — 1,0 мг/кг, в то время как для других нормативов это отношение обратное. Для препарата полихлорпинен величина ПДК установлена такая же, как и для полихлоркамфена 0,5 мг/кг, однако ДОК полихлоркамфена в картофеле и сахарной свекле — 0,1 мг/кг, а остатки полихлорпинена в продуктах не допускаются. Можно отметить, что опубликованные данные об отравлении людей, работающих на плантациях сахарной свеклы, обработанных полихлорпиненом , также свидетельствуют о необходимости пересмотра ПДК этого препарата в сторону снижения.

2.3.1. Расчет ОДК препарата поликарбацин

ДОК поликарбацина во фруктах, ягодах и овощах равно 1,0 мг/кг.

Подставляем эту величину в уравнение (1):

Y = 1,23 + 0,48 lg 1,0.

Величина lg 1,0 = 0,0. Отсюда Y = 1,23.

Следовательно, расчетное значение ОДК поликарбацина равно 1,23 мг/кг почвы.

2.3.2. Расчет ОДК препарата тиллам

ОДК тиллама в овощах равно 0,05 мг/кг.

Величина lg 0,05 = 2,0990 (напомним, что если число менее единицы, то число отрицательных единиц в характеристике логарифма равно числу нулей, стоящих слева от первой значащей цифры числа, включая и «нуль целых». Дробная часть — мантисса — находится в таблицах логарифмов). Подставляем значение lg 0,05 в уравнение (1):

Y = 1,23 + 0,48 x (-1,301) = 0,61.

Следовательно, расчетная величина ОДК тиллама в почве равна 0,60 мг/кг.

3. ФОРМА ПРЕДСТАВЛЕНИЯ

Материалы для обоснования ОДК должны содержать:

1. Сведения о назначении препарата и перспективах его применения.

2. Данные о структуре и физико-химических свойствах.

3. Данные первичной токсикологической оценки.

4. Сведения об отдаленных эффектах ( эмбриотоксичность , мутагенность, канцерогенность ).

5. Краткую гигиеническую характеристику (данные о стойкости в почве, возможных метаболитах, а также величины гигиенических нормативов во всех средах).

6. Расчет ОДК и обоснование рекомендуемого норматива.

7. Описание метода определения.

8. Список литературы.

Интернет архив законодательства СССР. Более 20000 нормативно-правовых актов.
СССР, Союз Советских Социалистических республик, Советская власть, законодательство СССР, Ленин, Сталин, Маленков, Хрущев, Брежнев, Андропов, Черненко, Горбачев, история СССР.

Значение показателя предельно-допустимой концентрации (ПДК) в вопросах охраны почв и обеспечения экологической безопасности

Важным шагом в разработке мероприятий по рациональному использованию, сохранению и восстановлению почв, загрязненных различными химическими веществами, является своевременная разработка нормативных документов, а также их пересмотр с учетом современного уровня знаний.

Почва является не только объектом воздействия, испытывающим негативное влияние: будучи подвержена негативному воздействия, она сама может выступать источником загрязнения сопредельных сред, а также оказывать негативное влияние на здоровье человека. Многочисленные исследования достоверно подтверждают связь между содержанием токсичных химических веществ в почве, продуктах питания и здоровьем населения.

В нашей стране в санитарно-гигиеническом нормировании уровень содержания химических веществ в почвах устанавливается в соответствии с показателями предельно допустимых концентрации (ПДК) и ориентировочно допустимых их концентрации (ОДК) в почве.

Показатели ПДК и ОДК химического вещества в почве являются комплексными нормативами, определяющими безопасный уровень содержания химического вещества в почве. Иными словами, ПДК химического вещества в почве представляет собой то максимальное (в отношении ОДК — ориентировочное) количество химического вещества, которое не вызывает прямого или опосредованного отрицательного влияния на здоровье человека и самоочищающую способность почвы.

Соблюдение норм предельно-допустимых концентраций веществ в почве обеспечивается благодаря нормативно-правовому обеспечению и регулированию экологического нормирования. Нормативно-правовое обеспечение базируется на основном законе Российской Федерации – Конституции РФ, включает ряд федеральных законов, иных нормативных правовых актов России и субъектов Российской Федерации. Источниками экологического права в нашей стране в целом являются нормативно-правовые акты, регулирующие экологические отношения, включая законы, указы, постановления, распоряжения, нормативные акты министерств и ведомств и т.д. Величины ПДК и ОДК загрязняющих веществ утверждены Постановлением Главного санитарного врача Российской Федерации № 2 от 28.01.2021 г. «Об утверждении САНПИН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания».

Разработка значений предельно-допустимых концентраций опирается на ряд принципов, важными из которых является следующие:

  • в первую очередь нормированию в почве подлежат стойкие пестициды и их метаболиты, соли тяжелых металлов, микроэлементы, нефтепродукты, сернистые соединения, минеральные удобрения и другие вещества, которые могут систематически поступать в почву;
  • в рамках рационального подхода разработка ПДК в почве должна в первую очередь проводиться в отношении наиболее исследованных загрязнителей, имеющих утвержденные ПДК в атмосферном воздухе, в воде водоемов и МДУ в пищевых продуктах.

Гигиеническое обоснование предельно-допустимых концентраций для химического загрязнителя почвы базируется на четырех основных показателях вредности, определяемых экспериментальным методом. Это транслокационный показатель, отражающий возможность перехода вещества в растения; миграционный водный (переход вещества в водную среду), миграционный воздушный (переход вещества в воздушную среду), общесанитарный (обеспечение безопасности и сохранение уровня устойчивости, т.е. буферности почв).

В случае отсутствия ПДК (ОДК) загрязняющих веществ в нормативных документах, загрязнение почв земельного участка устанавливаются путем сравнения содержания вещества с региональным или средним фоновым (присущим ненарушенным почвам), установленным органами исполнительной власти субъекта РФ. Говоря о превышении фоновых показателей, а также показателей ПДК (ОДК) можно делать вывод о наличии антропогенных источников поступления загрязняющих веществ в почву. При этом следует исключить возможность наличия биогеохимических аномалий.

Контроль качества и экологической безопасности почв и урбаноземов Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

Аннотация научной статьи по экологическим биотехнологиям, автор научной работы — Лисицкая Ирина Георгиевна, Петухов Валерий Иванович

Предложена шкала экологического нормирования загрязняющих веществ в почвах Приморского края, в которой за норматив приняты максимальные значения содержания элементов, которые встречались в исследованных почвах, при условии, что взятая концентрация элемента в почвах не вызывала негативных явлений в экосистеме.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по экологическим биотехнологиям , автор научной работы — Лисицкая Ирина Георгиевна, Петухов Валерий Иванович

Достоверность оценки загрязнения почв тяжелыми металлами
Накопление и перераспределение тяжелых металлов в почвах г. Новодвинска

Экологическое нормирование содержания тяжелых металлов в почвах Архангельской промышленной агломерации

Методологические подходы к оценке загрязнения тяжёлыми металлами почв урбоэкосистем
Современные проблемы разработки гигиенических нормативов в почве
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

SOIL AND URBAN GROUND QUALITY AND ECOLOGICAL SAFETY CONTROL

The article proposes rating scale for contaminating agents in soil in the Primorski Territory based on normative standards taken as maximum contents of elements contained in the studied soil upon condition that the accepted values of element concentration have no aggravating influence on eco-system.

Текст научной работы на тему «Контроль качества и экологической безопасности почв и урбаноземов»

- © И.Г. Лисицкая, В.И. Петухов,

И.Г. Лисицкая, В.И. Петухов

КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПОЧВ И УРБАНОЗЕМОВ

Предложена шкала экологического нормирования загрязняющих веществ в почвах Приморского края, в которой за норматив приняты максимальные значения содержания элементов, которые встречались в исследованных почвах, при условии, что взятая концентрация элемента в почвах не вызывала негативных явлений в экосистеме.

Ключевые слова: шкала экологического нормирования, загрязняющие вещества, оценка загрязненности почв.

Проведение инженерно-экологических изысканий, предшествующих строительным работам, обязательно включает геоэкологическое опробование и оценку загрязненности почв. При выполнении этих работ мы столкнулись с рядом особенностей и проблем, связанных как с экологическим нормированием экзогенных химических веществ, так и с выполнением их количественного химического анализа.

Обычно аналитический контроль объектов окружающей среды базируется на сопоставлении результатов химического анализа с нормируемыми величинами концентраций контролируемых веществ. Научно-техническое нормирование определяет предельно допустимые потоки вредных веществ, которые могут поступать от источников воздействия в воздух, воду, почву. Почва до 1972 года была единственным элементом биосферы, в котором не нормировалось содержание химических загрязнений. Нормирование содержания загрязняющих веществ в почве является чрезвычайно сложным из-за невозможности полного учета всех факторов природной среды. Почва представляет собой малодинамичную, многофакторную систему, меняющуюся на небольших климато-ландшафтных территориях, что обуславливает наличие видов, типов и подтипов почв, стандартизировать которые ранее не представлялось возможным из-за отсутствия необходимых исследований, а также соответствующих экспериментальных и математических моделей.

Предложено множество шкал экологического нормирования загрязняющих веществ, прежде всего, тяжелых металлов, в почвах. И в целом по России, и в дальневосточном регионе определенные успехи достигнуты в области исследования и нормирования агрогенного горизонта почв. Между тем влияние человека на почву в последнее время стало настолько значительным, что ученые выделили особый фактор почвообразования — антропогенный, а в 2000 году впервые в классификационную систему почв России включены антропогенно-преобразованные почвы [1]. На территориях городов, строительных и производственных площадок крупных промышленных организаций, почвы изменяются так значительно, что полностью теряют свойства естественных почв. Нарушаются устойчивые, сложившиеся веками, связи в природных системах. Собственно, почву большого города уже нельзя считать почвой. Долгое время ученые-почвоведы даже не считали нужным изучать почвы городов, считая, что они слишком обезображены человеком. Основным отличием городских почв от почв характерных для данной природной зоны является наличие почвенного горизонта «урбик» (от латинских слов игЬиэ, игЬапиэ-город). Это поверхностный насыпной, перемешанный горизонт, часть культурного слоя с примесью урбоантропоген-ных включений (строительно-бытового мусора, промышленных отходов и т.д.). Его верхняя часть более или менее прогумуси-рована в зависимости от функциональной принадлежности территория (промзона, селитебная зона, парки и скверы) и возраста. Ученые назвали городские почвы «урбанозем» [2], а точнее — урбаноземы, поскольку образцы, отобранные на разных участках, могут иметь совершенно разные характеристики и химический состав. Сегодня их роль еще недостаточно изучена и во многом игнорируется, но в этом направлении уже активно выполняются фундаментальные и прикладные научные исследования [3]. При морфологическом исследовании почв выделяют основные типы почвенных профилей, характерные для городских территорий, на которые могут накладываться другие особенности, например, формирование твердых покрытий (экраноземы), значительное химическое загрязнение (хемоземы); предлагается классификация городских почв, в которой выделяют три основных блока, а также классы, типы, подтипы и виды [4]. Авторы выпущенного в 2000 году карто-

графического издания «Экологический атлас Москвы» [5] полагают, что техногенный эффект в московском почвообразовании настолько силен, что позволяет выделить совершенно новые азональные типы почв: в числе московских почв выделены не только урбаноземы, но также слабо- и малогумусные инду-стриземы и даже некроземы (почвы кладбищ).

Между тем в настоящее время в России установлен лишь один норматив, определяющий допустимый уровень загрязнения почвы вредными химическими веществами — ПДК для пахотного слоя почвы. Предельно допустимая концентрация в пахотном слое почвы (ПДКп) — это концентрация вредного вещества в верхнем, пахотном слое почвы, которая не должна оказывать прямого или косвенного отрицательного влияния на соприкасающиеся с почвой среды и на здоровье человека, а также на самоочищающую способность почвы. В основу гигиенического нормирования экзогенных химических веществ в почве положен критерий, осознанно допускающий возможность поступления дополнительного количества химических веществ в виде примесей к естественному составу почвы в количествах, безопасных для здоровья людей и окружающей среды. Разработанные теория, методология и принципиальная схема нормирования химических веществ в почве позволили впервые создать «Методические рекомендации по установлению ПДК химических веществ в почве» (1982), на основе которых в стране разработаны и разрабатываются официальные ПДК экзогенных химических веществ. В соответствии с принятой схемой нормирование тяжелых металлов в почвах подразделяется на транслокационное (переход элемента в растения), миграционное водное (переход в воду), миграционное воздушное (переход в во дух), и общесанитарное (влияние на самоочищающую способность почв и почвенный микробиоценоз). Официально утвержденные ПДК и допустимые уровни их содержания по показателям вредности приведены в соответствующих нормативных документах, последняя редакция — МУ 2.1.7.730-99 [6]. Разработанные в 1995 г. ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) для валового содержания 6 тяжелых металлов и мышьяка позволяют получить более полную характеристику о загрязнении почвы тяжелыми металлами, так как учитывают уровень реакции среды и гранулометрический состав почвы [7].

Перечень и количество поступающих в окружающую среду загрязняющих веществ чрезвычайно велики, по некоторым оценкам, до 400 тыс. наименований, включая радионуклиды. Между тем в настоящее время обосновано порядка 100 предельно допустимых и ориентировочно допустимых концентраций приоритетных загрязнителей почвы, относящихся к различным классам химических соединений (тяжелые металлы, ПАУ, бенз(а)пирены, нитраты, пестициды). Следует особенно подчеркнуть, что на сегодняшний день отсутствуют нормативы допустимого содержания в почве даже такого распространенного и приоритетного загрязнителя, как нефть и продукты ее трансформации, что обусловливает многочисленные проблемы во взаимоотношениях между организациями, деятельность которых связана с риском загрязнения окружающей среды нефтепродуктами, затрудняет принятие обоснованных природоохранных решений.

Система нормирования для почв в РФ еще находится в стадии развития, и в настоящее время проводятся исследования, направленные на обоснование индивидуальных нормативов ПДКп для различных типов почв. Ведется такая работа и на Дальнем Востоке: накапливаются данные по содержанию микроэлементов и тяжелых металлов в пахотных почвах, получаемые геохимиками, почвоведами, агрохимиками и другими учеными и специалистами институтов ДВО РАН, ПримНИ-ИСХ, вузов и других организаций, а Приморский центр агрохимического обслуживания с 1994 г. осуществляет локальный мониторинг пахотных земель, подверженных интенсивному антропогенному воздействию. Таким образом, особенности миграции и трансформации вредных веществ в почвах Приморского края будут отражены в системе регионального нормирования.

Оценка степени опасности загрязнения почвы химическими веществами проводится по каждому веществу с учетом следующих общих закономерностей:

— опасность загрязнения тем выше, чем больше фактическое содержание компонентов загрязнения почвы превышает ПДК;

— 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.

Руководствуясь этими общими закономерностями, различные ведомства имеют разные критерии для оценки качества почв, и это рождает неоднозначность оценки, необоснованное принятие решений. Да и сама приемлемость использования имеющихся нормативов к городским почвам ставится под сомнение. Как уже отмечалось, городские почвы (урбаноземы) -это специфическое образование, сформированное при активном участии антропогенного фактора, хозяйственной деятельности. И относиться к ним нужно соответствующим образом. Нельзя применять к ним нормативы показателя качества те же, что и к сельскохозяйственным почвам. Однако в России до настоящего времени не разработаны нормативы, определяющие допустимый уровень загрязнения почв различного целевого использования: почв населенных пунктов, почв, прилегающих к промышленным предприятиям, других объектов техногенного воздействия. С точки зрения действующего законодательства, и для этих типов почв наиболее значимым остается оценка выявленных уровней загрязнения почв на основе их сравнения с ПДК, хотя разработанные ПДК для пахотного слоя почвы и оценочные шкалы опасности загрязнения являются весьма относительными и не отражают достаточно объективно экологическую ситуации в условиях города. Следует также отметить, что действующие ОДК характеризуются существенными различиями в допустимых содержаниях для различных литологиче-ских разностей пород: так для ряда элементов различия в нормативных содержаниях достигают 4 и более раз. В результате этого, пробы из песчаных разностей почво-грунтов (которые преобладают на территории населенных пунктов) могут характеризоваться превышением ОДК по свинцу, кадмию, мышьяку, цинку, в то время как для суглинистых разностей число проб с превышением ОДК незначительно. Это представляется не совсем верным в условиях урбанизированных территорий с искусственными грунтами (хотя и абсолютно верно для сельхозугодий, территорий с развитием природных типов почв): на фо-

не общего высокого содержания токсикантов (за счет техногенного привнесения) различия, связанные с литологией почв становятся не существенными.

Поэтому многие исследователи для экологической оценки техногенного и антропогенного загрязнения почв за отправную точку принимают фоновое содержание элементов. Фоновое содержание химических соединений и элементов в почвах — содержание, соответствующее их естественным концентрациям в почвах различных почвенно-климатических зон, не испытывающих заметного антропогенного воздействия.

Если объектом исследования являются урбаноземы, которые содержат избыточную концентрацию не одного, а целого комплекса химических элементов, то оценка уровня химического загрязнения проводится по показателям, разработанным при сопряженных геохимических и гигиенических исследованиях окружающей среды городов в соответствии с [8]. Такими показателями являются безразмерные величины, отражающие превышение концентрации одного или группы химических элементов над соответствующими значениями геофонов: коэффициент концентрации химического элемента Кс и суммарный показатель загрязнения Zc.

Коэффициент концентрации химического вещества (Кс) определяется отнесением его реального содержания в почве (С к фоновому (Сф): Кс = С/Сф .

Суммарный показатель загрязнения равен сумме коэффициентов концентраций химических элементов и выражен формулой

где п — число суммируемых элементов.

В научной литературе и «Методические указания по оценке городских почв при разработке градостроительной и архитектурно-строительной документации» М, 2003. оговаривается, что п — число учитываемых химических элементов с Кс > 1.

Сущность показателя Zc в том, что он служит для обобщенной оценки воздействия металлов и других загрязнителей и

Принципиальная схема оценки почв по степени загрязнения химическими веществами и рекомендации по их использованию

Категории загрязнения Суммарный показатель загрязнения 0с) Рекомендации по использованию почв

Чистая Использование без ограничений

Умеренно опасная 16-32 Использование в ходе строительных работ под отсыпки котлованов и выемок, на участках озеленения с подсыпкой слоя чистого грунта не менее 0,2 м.

Опасная 32-128 Ограниченное использование под отсыпки выемок и котлованов с перекрытием слоем чистого грунта не менее 0,5 м.

Чрезвычайно опасная > 128 Вывоз и утилизация на специализированных полигонах.

характеризует степень химического загрязнения почв обследуемых территорий с выделением различных классов опасности. Оценка опасности загрязнения почв по показателю 2С проводится по ориентировочной оценочной шкале. В принятом недавно СанПиН 2.1.7.1287-03 [8] шкала оценка степени химического загрязнения почвы содержит пять категорий (появилась, для объектов повышенного риска, категория «чистая»), кроме того, в этом документе даны рекомендации по использованию почв, в зависимости от степени их загрязнения (табл. 1).

Однако и о фоновом содержании химических веществ имеются противоречивые данные, приводимые исследователями результаты различаются иногда в 5-10 раз. Поэтому большое значение имеют исследования, выполняемые ДВО РАН по разработке разноуровненной системы оценки почв, созданию регионального банка данных. В [9] приведены кларки основных микроэлементов в почвах Приморского края, а также содержание валовых и подвижных форм микроэлементов и тяжелых металлов в пахотных почвах Приморья. Авторы предлагают шкалу экологического нормирования загрязняющих веществ в почвах Приморского края, в которой за норматив приняты максимальные значения содержания элементов, кото-

рые встречались в исследованных почвах, при условии, что взятая концентрация элемента в почвах не вызывала негативных явлений в экосистеме.

В рамках выполнения государственного мониторинга геологической среды значения региональных геохимических фонов по 22-м химическим элементам определял ТОО МИФ «Экоцентр» [10]. Для расчёта региональных фонов химических элементов в твёрдых компонентах геологической среды (коренных породах, грунтах, почвах, донных осадках поверхностных водотоков) «Экоцентр» использовал результаты спектрального анализа проб, отобранных на территории Приморского полигона. Для этих целей был разработан специальный алгоритм формирования фоновой выборки, позволяющий в диалоговом режиме исключать из общего массива данных заведомо аномальные содержания химических элементов. Полученные значения региональных кларков (фонов) Приморского края по всем изученным твёрдым средам использованы для построения картограмм химического загрязнения территорий Приморского края. Только при построении экологической карты г. Владивостока использованы результаты лабораторных исследований следующего количества проб: коренных пород — 735, почв — 14877, донных отложений — 1216 [11].

Специально уполномоченным федеральным органом исполнительной власти в области мониторинга загрязнения окружающей среды (в том числе почв) является федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет), на территории края — Приморская гидрометслужба. Наблюдения за загрязнением почв Приморского края проводятся на базе лаборатории мониторинга загрязнения атмосферы и почв (ЛМЗАиП) Приморского центра мониторинга загрязнения окружающей среды (ПЦМС) и сети станций Приморскгидромета по двум основным направлениям:

— загрязнение почв, прилегающих к городам, токсикантами промышленного происхождения;

— загрязнение почв сельскохозяйственных угодий остаточными количествами пестицидов.

Наблюдения за состоянием загрязненных почв токсикантами промышленного происхождения проводятся ежегодно в зоне влияния одного (двух) промышленных городов края с пе-

риодичностью около 5 лет. При обследовании город рассматривается, как один большой факел, выбрасывающий загрязняющие вещества в окружающую природную среду. В отобранных образцах почв ПЦМС определяет: содержание тяжелых металлов (свинец, цинк, медь, никель, кобальт, кадмий, марганец, хром) в подвижной (кислоторастворимой и водорастворимой) формах; фториды, обменные сульфаты, рН солевой вытяжки. За последние годы обследованы почвы, прилегающие к городам Владивостоку (2010), Уссурийску (2005), Находке (2006), Артему (2007), Партизанску (2008), Лесозаводску (2009), а в 2011 году снова объектом обследования будет Уссурийск. Результаты публикуются в ежегодных сборниках, выпускаемых ДВНИГМИ.

Контроль за загрязнением почв в рамках государственного санитарно-эпидемиологического надзора осуществляет также ЦГСЭН в Приморском крае силами 26 испытательных лабораторий (центров) городских и районных Центров госсанэпиднадзора. Главное управление природных ресурсов и охраны окружающей среды МПР России по Приморскому краю осуществляет функции государственного экологического контроля и мониторинга силами Специализированной инспекции аналитического контроля (СИАК). Кроме того, ряд функций государственного экологического контроля и мониторинга уполномочены осуществлять также некоторые другие Федеральные структуры: Приморский округ Госгортехнадзора; Инспекция радиационной безопасности ДВО Госатомнадзора РФ; подразделения Министерства сельского хозяйства, МЧС, Минтопэнерго, и прочие. Все эти службы ведут свои банки данных о содержании загрязняющих веществ в почвогрунтах, а в качестве фоновых значений концентраций химических веществ используют региональные показатели. Фоновые участки должны выбираться на территориях, не подвергающихся загрязнению или испытывающих его в незначительной степени, однако выбор этот достаточно субъективен.

Почвенный покров наследует, прежде всего, те химические элементы, которые присущи, материнскому субстрату, т.е. поч-вообразующей породе. Вследствие выветривания и как результат выщелачивания химических элементов, последние обладают способностью к миграции с последующим осаждением их на геохимических барьерах. В итоге для почв Приморского

края характерен повышенный (по сравнению со средним по России) региональный фон тяжелых металлов [9,10], на геохимических барьерах развивается природное «загрязнение», которое колеблется в очень широких пределах. На этот фон накладывает свой отпечаток техногенное воздействие, степень влияния которого и требуется оценить при выполнении экологического обследования.

Итак, для интерпретации полученных результатов химико-аналитических исследований, выполненных в рамках инженерно-экологических изысканий, и оценки загрязненности почвог-рунтов строительных объектов, мы установили для себя систему оценочных показателей состояния загрязнения почв (табл. 2). Эта система основана на указанных выше федеральных нормативных документах и содержит гигиенические нормативы и значения фонового содержания контролируемых в почве загрязнителей.

Следует отметить, что при выборе гигиенического норматива тяжелых металлов мы принимали ПДК валовой формы элемента, поскольку именно валовое содержание характеризует общую загрязненность почвы, и, учитывая, что подвижные формы тяжелых металлов в природных условиях при длительном контакте с почвой трансформируются в фиксированные состояния. Значения ОДК были взяты для близких к нейтральным суглинистым и глинистым почвам, т.к. почвогрунты обследуемой территории относятся к этой группе. В табл. 2 для сравнения представлены также критерии экологической оценки загрязнения почв в жилых районах, используемые в Германии [12].

Значения региональных геохимических фонов (для всего Приморского полигона) взяты нами из данных государственного мониторинга геологической среды [10]. Однако мы могли использовать и другие данные: на территории Приморского края научные организации, исследовательские центры, вузы, государственные структуры получают, накапливают и анализируют материалы, характеризующие качество почв и грунтов различного функционального назначения и использования. Не удивительно, что представленные в научных публикациях, ведомственных документах, отчетах значения региональных фоновых содержаний элементов в почвах различаются. Это закономерно, однако для решения многих практических задач, для оценки экологического состояния земель широкому кругу

Система оценочных показателей состояния загрязнения почв Приморского края

№ Показатель Гигиенический норматив Нормативный документ Фоновое содержание, Приморье / по России Допустимые концентрации вредных в-в в почвах жилых р-нов, для площадок по категориям», Германия

1. Мышьяк (Аб) ПДК 2,0 мг/кг (валовая форма) МУ 2.1.7.730-99 «Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест> 4,77 мг/кг 10 20 40

2. Ртуть (Нд) ПДК 2,1 мг/кг (валовая форма) _п _ -/ 0,1* (по России СП 11-102-97) 0,5 1 10

3. Свинец (РЬ) ПДК 32 мг/кг (валовая форма) и _ 16,2 мг/кг 100 500 600

4. Свинец + ртуть (РЬ + Нд) ПДК (20 + 1) мг/кг (валовые формы) и _

5. Бенз[а]пирен ПДК 0,02 мг/кг и _ — — — —

6. Кадмий (Сс1) ОДК 2 мг/кг ГН 2.1.7.020-94 «ОДК тяжелых металлов и мышьяка в почве» 1,28 мг/кг 2 10 20

№ Показатель Гигиенический норматив Нормативный документ Фоновое содержание, Приморье / по России Допустимые концентрации вредных в-в в почвах жилых р-нов, для площадок по категориям , Германия

7. Медь (Си) одк 132 мг/кг _п _ 23,4 мг/кг 200 300 600

8. Хром (Сг) одк 100 мг/кг и _ 39,1 мг/кг 150 400 600

10. Марганец (Мп) пдк 1500 мг/кг (валовая форма) МУ 2.1.7.730-99 «Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест> 1470 мг/кг не нормируется

11. Нефтяные углеводороды (НУ) 1000 мг/кг Методич. рекомендации по выявлению деградированных и загрязненных земель. М.: Роскомзем, 1995. — / 40 мг/кг (в среднем по России, РД 52.18.575-96) 300 3000 5000

12. Олово (Бп) не нормируется — 3,0 мг/кг 100 300 1000

* — для дерново-подзолистых суглинистых и глинистых почв средней полосы России;

** — категории площадок: I — водоохранные зоны, заповедники; II — древние речные долины; III — водоразделы

природопользователей было бы чрезвычайно полезно иметь понятную и однозначную шкалу допустимых концентраций веществ (прежде всего, тяжелых металлов), в основе которой -кларковые содержания элементов в почве. Очевидно, тут может помочь если не создание единой системы мониторинга и подсистемы мониторинга почв, то хотя бы обобщение имеющейся в некоторых организациях информации по этому вопросу, а также потребует выполнения соответствующих научно-методических разработок. Это позволит создать систему регионального экологического нормирования почв, причем почв различного целевого использования.

1. Классификация почв России. М., Почвенный ин-т им. Докучаева, 2000 (дискета).

2. Строганова М.Н., Прокофьева Т. В. Почва как основа устойчивости функционирования городских экосистем // Экология и устойчивое развитие города. Материалы III международной конференции по программе «Экополис». -М.: РАМН, 2000. — С. 113-116.

3. Проблемы антропогенного почвообразования: Тез. докл. Междунар. конф., Москва, 16—21 июня 1997 г. в 3-х томах. / Почв. ин-т им.В.В.Докучаева. — М. 1997.

4. Морфологическое исследование почв: Ёекции для студентов Биолого-химического факультета УдГУ / http://edu7.distedu.ru

5. Экологический атлас Москвы. — М.: АБФ/ABF, 2000. — 96 с.

6. МУ 2.1.7.730-99 «Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест». — М.: Минздрав РФ, 1999. (Утв. 07.02.99).

7. ГН 2.1.7.020-94 «Перечень Ориентировочно допустимых количеств (ОДК) тяжелых металлов и мышьяка в почвах (дополнение № 1 к перечню ПДК и ОДК № 6229-91)». — М.: Госсанэпиднадзор России, 1995. — 7 с.

8. СанПиН 2.1.7.1287-03 «Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы». — М.: Госсанэпиднадзор России, 2003. (Введен 15.06.2003)

9. Голов В. И. Микроэлементарный состав / Характеристика агроземов Приморья. — Уссурийск, 2002. — С. 145-155.

10. Бураго А.И., Шлыков С.А. и др. Комплект геохимических карт южной половины Приморского края масштаба 1:1 000 000 и объяснительная записка к ним / Промежуточный отчет ТОО МИФ «Экоцентр» по объекту уч. Приморский за 1994 — 1997 гг. Владивосток, 1997.

11. Экологическая карта Владивостока / http://www.fegi.ru/ecology/map/map.html

12. Bewertungskriterien fur Beurtielung kontaminierter Standorte in Berlin (Berliner Liste). Amtsblatt fur Berlin. 40 Jahrgang N65 28. Dezember 1990. ГТТШ

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ —

Лисицкая Ирина Георгиевна, Петухов Валерий Иванович — Дальневосточный федеральный университет (ДВФУ).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *