6.2.9 Моніторинг забруднення грунтів важкими металами

Оцінка екологічного стану грунтів за вмістом важких металів (ВМ) проводиться шляхом порівняння фактичного вмісту їх у ґрунті з такими показниками як гранично допустимий рівень (ГДК) та геохімічний фон для даного типу ґрунтів окремого району (кларк). Кларк хімічного елемента - показник, який відображає середній його вміст в незабрудненому грунті.

Ця система оцінки має свої особливості і пов'язана з певними труднощами:

- нормативи, якими прийнято користуватися при проведенні моніторингових спостережень, дають змогу оцінити ступінь небезпечності важких металів за сумою адаптивних ефектів без врахування ефектів синергізму та антагонізму, які обов'язково присутні у таких складних поліфункціональних системах як ґрунт;

- гранично допустимі концентрації важких металів у ґрунті встановлено з урахуванням переважно гігієнічних позицій і вони не враховують різноманіття ґрунтів, їх фізико-хімічні властивості, особливості поведінки важких металів при поліелементному забрудненні у конкретних грунтово- кліматичнихумовах;

- існують проблеми, пов'язані з невідповідністю між геохімічним фоном (фоновим вмістом) важких металів у ґрунті та їх гранично допустимим рівнем. Так, ГДК для хрому (Сг) за валовим вмістом становить 100 мг/кг, а його фоновий вміст у ґрунтах зони Лісостепу України коливається в межах 18-100 мг/кг, у зоні Степу — 40 150, у зоні Карпат (передгір'я) — 138- 145 мг/кг; ГДК для свинцю (РЬ) становить 30 мг/кг, а у зоні Карпат фоновий вміст змінюється у межах 23-168 мг/кг. Аналогічна залежнісіь відмічається стосовно таких металів як марганець (Мп), ванадій (V), нікель (Мі) та ін.

- геохімічний фон важких металів у межах однієї природно-кліматичної зони може коливатися у дуже значних межах, що ускладнює порівняння фактичного вмісту з фоновим.

За ступенем рухомості всі сполуки металів у ґрунті можна розділити на нерухомі, потенційно рухомі та рухомі форми. Саме останні, тобто важкі метали у рухомій формі, негативно діють на біоту та людину.

Виходячи з цього, для визначення реальної небезпечності важких металів необхідно проводити контроль за вмістом їх рухомих сполук. Валовий вміст важких металів доцільно використовувати для загальної характеристики стану грунтів і потенційної небезпечності ВМ. Це є одним з факторів, які визначають періодичність контролю стану ґрунту за вмістом важких металів. Крім того, періодичність відбору зразків ґрунту також залежить від:

• цільового використання сільськогосподарських угідь — спеціальні сировинні зони для виробництва продуктів дитячого та дієтичного харчування, для вирощування овочевих культур та ін.;

• інтенсивності забруднення (наявність джерел локального забруднення — об'єкти промисловості, автошляхи тощо).

При обстеженні територій, які не відносяться до спеціальних сировинних зон та зон локального забруднення, контроль за вмістом валових форм важких металів у грунті доцільно проводити з періодичністю 1 раз у 10 років, рухомих форм — 1 раз у 5 років.

При обстеженні сировинних зон для виробництва продуктів дитячого та дієтичного харчування контроль за вмістом валових форм важких металів — 1 раз у 10 років, за вмістом рухомих форм — не рідше 1 разу у 3 роки.

На сільськогосподарських територіях, які піддягають промисловому, господарсько-побутовому та транспортному забрудненню, контроль за вмістом важких металів, згідно ГОСТ 17.4.4.02-84, необхідно проводити не рідше 1 разу у 3 роки.

Вибір пріоритетних металів, за вмістом яких необхідно здійснювати контроль, базується на наступних факторах:

• рівень токсичності металу, яка характеризується величиною ГДК;

• ряд фізико-хімічних властивостей металу, які визначають його поведінку в ґрунтах (швидкість міграції у природні води, рослини та ін.);

• співвідношення між регіональним фоновим вмістом метала у ґрунті і потоком його в ґрунт за рахунок антропогенного джерела.

Згідно ГОСТ 17.4.1.02-83, у ґрунтах в першу чергу необхідно проводити контроль за вмістом Аs, Сd, Нg, Sе, РЬ, Zn (І клас небезпечності), у другу чергу за вмістом В, Со, Ni, Мо, Сu, SЬ, Сr (II клас небезпечності), у третю чергу Ва, V, W, Мn, Sr (III клас небезпечності).

Важливим принципом моніторингу важких металів є обгрунтування просторових параметрів системи спостереження за забрудненням ґрунту.

Відбір проводиться на крупних площадках, які закладаються так, щоб виключити викривлення результатів аналізів під впливом навколишнього середовища.

При обстеженні сільськогосподарських угідь, які не відносяться до спеціальних сировинних зон та зон локального забруднення, розмір пробної площадки і кількісіь проб відповідають вимогам суцільною еколого-агрохімічного обстеження.

При виборі пробних площадок використовують топографічні матеріали. Джерело забруднення (промисловий комплекс) розміщують в центрі плану місцевості.

При локальному забрудненні ґрунтів, згідно ГОСТ 17.4.3.01-83, для визначення пробних площадок застосовують систему концентрованих кіл, розташованих на диференційованих відстанях від джерела забруднення, (0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 3,0; 5,0; 8,0; 10,0; 20,0; 30,0: 50,0 км), при цьому вказуються номери кіл і азимут місця відбору проб. У напрямку основного розповсюдження металів систему концентричних кіл продовжують у вигляді сегменту, розмір якого залежить від ступеню розповсюдження металів.

Проби відбирають за профілем з ґрунтових горизонтів або шарів з таким розрахунком, щоб у кожному випадку проба представляла собою частину ґрунту, типової для генетичних горизонтів або шарів даного типу ґрунту.

Розмір пробної площадки повинен відповідати наступним вимогам:

при однорідному ґрунтовому покриві від 1 до 5 га; при неоднорідному ґрунтовому покриві - від 0.5 до 1 га. Об'єднану пробу складають не менше як з п'яти індивідуальних проб, взятих з однієї пробної площадки. Маса об'єднаної проби повинна бути не менше 1 кг.

Методика відбору проб ґрунту з сільськогосподарських угідь, розташованих поблизу автомобільних магістралей, передбачає визначення на місцевості пробних площадок, Довжина пробних площадок складає 200-500м, розташовують їх на відстані 0-10, 10-50, 50-100 м від полотна дороги,

враховуючи рельєф, ґрунтовий і рослинний покрив даної території. З кожної площадки відбирають 20-25 проб ґрунту.

При відборі проб повинна бути виключена можливість їх вторинного

забруднення. Згідно ГОСТ 17.4.4.02-84, проби грунту, які призначаються для визначення важких металів, відбираються інструментами, які не містять металів. Перед відбором проб стінку прикопки або поверхню керну слід зачистити ножем із поліетилену, полістиролу або пластмасовим шпателем. Бури, лопати, ножі, які використовують для відбору зразків, не повинні містити більше 20-40% легуючих металів (Сr, Ni, Мn тощо), можна використовувати інструменти із сталі кремнійвуглецевого гарту. При підготовці та зберіганні зразків необхідно також уникати вторинного забруднення їх важкими металами. Ці правила обов'язкові в першу чергу для випадків, коли проводиться обстеження сільськогосподарських угідь, які передбачається використовувати для виробництва продуктів дитячого та дієтичного харчування.

Оцінка грунтів за вмістом важких металів. Класифікацію ґрунтів за ступенем забруднення важкими металами, згідно ГОСТ 17.4.3.06-86, проводять за гранично допустимою кількістю (ГДК) та за фоновим вмістом у ґрунті. За ступенем забруднення ґрунти поділяються на:

• сильнозабруднені;

• середньозабруднені;

• слабозабруднені.

До сильнозабруднених відносять ґрунти, вміст важких металів в яких у декілька разів перевищує ГДК, які мають під впливом забруднення низьку біологічну продуктивність, суттєві зміни фізико-механічних, хімічних та біологічних характеристик, внаслідок чого вміст важких металів у рослинній продукції перевищує встановлені норми.

До середньозабруднених відносяться ґрунти, в яких встановлено перевищення ГДК без видимих змін властивостей.

До слабозабруднених відносяться ґрунти, вміст важких металів в яких не перевищує ГДК, але вище природного фону.

При оцінці ступеню забруднення ґрунтів важкими металами необхідно користуватися даними щодо гранично допустимих концентрацій та їх фонового вмісту у ґрунтах(табл. 6.11).

Таблиця 6.11