Практическая работа №3 «Оценка состояния загрязнения почвы населенных пунктов»

Цель работы: освоение студентами расчета основных показателей, определяющих качество почвы населенных пунктов.

1. Общие сведения

Поверхность земли испытывает самую значительную по массе и очень опасную антропогенную нагрузку. Если в атмосферу выбрасывается менее 1 млрд т вредных веществ (без СО₂), в гидросферу приблизительно 15 млрд т, то на землю ежегодно попадает ежегодно 85 – 90 млрд. т антропогенных отходов. Каждой тонне мусора на стадии потребления соответствует 10 т отходов на стадии производства и примерно 100 т отходов при получении сырья.

Основные источники антропогенного загрязнения земли:

• твердые и жидкие отходы добывающей, перерабатывающей и химической промышленности, теплоэнергетики и транспорта;

• отходы потребления (в первую очередь твердые бытовые отходы – ТБО);

• сельскохозяйственные отходы и применяемые в агротехнике ядохимикаты;

• атмосферные выпадения токсичных веществ;

• аварийные сбросы и выбросы загрязняющих веществ.

Принцип нормирования химических веществ в почве значительно отличается от принципов, положенных в основу нормирования их в водоемах, атмосферном воздухе и пищевых продуктах. Попавшие в почву химические вещества поступают в организм человека главным образом через контактирующие с почвой среды: воду, воздух и растения, в последнем случае по биологической цепи почва – растение – человек. Поэтому при нормировании химических веществ в почве учитывается не только та опасность, которую представляет собой почва при непосредственном контакте с ней, но и последствия вторичного загрязнения контактирующих с почвой сред.

С гигиенической позиции опасность загрязнения почвы химическими веществами определяется уровнем ее возможного отрицательного влияния на контактирующие среды (вода, воздух), пищевые продукты и непосредственно на человека, а также на биологическую активность почвы и процессы ее самоочищения.

По степени возможного отрицательного влияния на почву, растения, животных и другие живые организмы загрязняющие вещества подразделяются на 3 класса:

I – высокоопасные (мышьяк, кадмий, ртуть, селен, свинец, цинк, фтор, бенз(а)пирен)

II – умеренно опасные (бор, кобальт, никель, молибден, медь, сурьма, хром)

III – малоопасные (барий, ванадий, вольфрам, марганец, стронций).

Основным критерием гигиенической оценки опасности загрязнения почвы вредными веществами является ПДК химических веществ в почве. В настоящее время в России действует ПДК для более 100 веществ в почве и для семидесяти веществ установлены расчетным путем ориентировочно допустимые концентрации.

Для оценки опасности загрязнения почв выбор химических веществ – показателей загрязнения – проводится с учетом:

• специфики источников загрязнения, определяющих комплекс химических элементов, участвующих в загрязнении почв изучаемого региона;

• приоритетности загрязнителей в соответствии со списком ПДК химических веществ в почве и их классов опасности;

• характером землепользования.

Если нет возможности учесть весь комплекс химических веществ, загрязняющих почву, оценку проводят по наиболее токсичным веществам, т.е. относящимся к наиболее высокому классу опасности.

При отсутствии в документах класса опасности химических веществ, приоритетных для почв обследуемого района, их класс опасности J может быть определен по следующей формуле:

, (1)

где А – атомный вес соответствующего элемента; S – растворимость в воде химического соединения, мг/л; М – молекулярная масса химического соединения, в которое входит данный элемент; α – среднеарифметическое из шести ПДК химических веществ в разных пищевых продуктах (мясо, рыба, молоко, хлеб, овощи, фрукты).

В связи с тем, что вредные вещества поступают в организм человека по пищевым цепям, то установлены также допустимые остаточные количества (ДОК) пестицидов в почве, пищевых и кормовых продуктах.

В общем плане при оценке опасности загрязнения почв химическими веществами следует учитывать следующее:

1 – опасность загрязнения тем больше, чем выше фактические уровни содержания контролируемых веществ в почве (С_i) по сравнению с ПДК;

2 – опасность загрязнения тем больше, чем выше класс опасности контролируемых веществ;

3 – при оценке опасности загрязнения любым токсикантом следует учитывать буферность почвы, влияющую на подвижность химических элементов, что определяет их воздействие на контактирующие среды.

Оценка опасности загрязнения почвы населенных пунктов определяется:

• эпидемиологической значимостью загрязненной химическими веществами почвы;

• ролью загрязненной почвы как источника вторичного загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха и при ее непосредственном контакте с человеком;

• значимостью степени загрязнения почвы в качестве индикатора загрязнения атмосферного воздуха.

Оценка уровня химического загрязнения почв как индикаторов неблагоприятного воздействия на здоровье населения проводится по показателям, разработанным при сопряженных геохимических и геогигиенических исследованиях окружающей среды городов. Такими показателями являются:

1. коэффициент концентрации химического вещества К_с:

, (2)

где С_i – фактическое содержание вещества в почве, мг/кг; С_ф – фоновая концентрация загрязняющего вещества в почве, мг/кг.

2. суммарный показатель загрязнения Z_c, равный сумме коэффициентов концентраций химических элементов:

, (3)

где n – число суммируемых элементов.

Оценка опасности загрязнения почв комплексом металлов по показателю Z_с проводится по оценочной шкале, приведенной в табл. 1. Градации оценочной шкалы разработаны на основе изучения показателей состояния здоровья населения, проживающего на территориях с различным уровнем загрязнения почв.

Таблица 1

Ориентировочная оценочная шкала опасности загрязнения почв по суммарному показателю загрязнения (Z_c)

Значение Zc	Категория загрязнения почв	Изменения показателей здоровья населения в очагах загрязнения
Менее 16	Допустимая	Наиболее низкий уровень заболеваемости детей и минимальная частота встречаемости функциональных отклонений
16…32	Умеренно опасная	Увеличение уровня общей заболеваемости
32…128	Опасная	Увеличение уровня общей заболеваемости, числа часто болеющих детей, детей с хроническими заболеваниями, нарушениями функционального состояния сердечно-сосудистой системы
Более 128	Чрезвычайно опасная	Увеличение уровня общей заболеваемости детского населения, женщин с нарушениями репродуктивной функции (увеличение токсикозов беременности, числа преждевременных родов)

Опасность загрязнения почв, используемых человеком в своей деятельности, определяется в соответствии с данными, приведенными в табл. 2.

Таблица 2

Оценка почв, загрязненных химическими веществами

Категория загрязнения почв			Характеристика загрязнения	Возможность использова-ния территории	Предлагаемые мероприятия
1		2	3	4	5
I	Допус-тимая		Содержание хи-мических ве-ществ в почве превышает фо-новое, но не превышает ПДК	Под любые культуры	Контроль уровня воз-действия источников загрязнения почвы и доступности токси-кантов для растений (известкование, внесе-ние минеральных удоб-рений и т.п.)
II	Уме-ренно опас-ная		Содержание хи-мических ве-ществ в почве превышает их ПДК при лими-тирующем об-щесанитарном, миграционном водном и воз-душном пока-зателях вред-ности, но ниже допустимого уровня по транс-локационному показателю	Под любые культуры при условии контроля их качества	Аналогичные меропри-ятия I категории. При наличии веществ с лимитирующим мигра-ционным водным или воздушном показа-телем контроль этих веществ в зоне дыхания сельскохозяйственных рабочих и в воде местных источников

			Продолжение таблицы 2
1	2	3	4	5
III	Высо-ко опас-ная	Содержание хи-мических ве-ществ в почве превышает их ПДК при транс-локационном показателе вред-ности	Под технические культуры. Использование под сельскохозяйственные культуры ограничено учетом растений - концентраторов	Кроме мероприятий, указанных для катего-рии I, обязательный контроль за содержа-нием токсикантов в растениях – продуктах питания и кормах. При необходимости выра-щивания растений – продуктов питания рекомендуется их пере-мешивать с продук-тами, выращенными на чистой почве. Ограни-чение использования зеленой массы на корм скоту с учетом расте-ний – концентраторов.
IV	Чрез-вычай-но опас-ная	Содержание хи-мических ве-ществ превы-шает ПДК в почве по всем показателям вредности	Под технические культуры. Лесозащит-ные полосы	Мероприятия по сниже-нию уровня загрязне-ния и связыванию ток-сикантов в почве. Контроль за содержа-нием токсикантов в зоне дыхания сельско-хозяйственных рабочих и в воде местных источников.