Нормирование содержания тяжелых металлов в почвах » Строительство и ремонт: новости, статьи, обзоры

 

Пдк для тяжелых металлов

в почве и растениях является чрезвычайно сложным из-за невозможности полного учета всех факторов природной среды. Так, изменение только агрохимических свойств почвы (реакции среды, содержания гумуса, степени насыщенности основаниями, гранулометрического состава) может в несколько раз уменьшить или увеличить содержание тяжелых металлов в растениях. Имеются противоречивые данные даже о фоновом содержании некоторых металлов. Приводимые исследователями результаты различаются иногда в 5-10 раз.

экологического нормирования тяжелых металлов. В некоторых случаях за предельно допустимую концентрацию принято самое высокое содержание металлов, наблюдаемое в обычных антропогенных почвах, в других- содержание, являющееся предельным по фитотоксичности. В большинстве случаев для тяжелых металлов предложены ПДК, превосходящие верхнюю норму в несколько раз.

тяжелыми металлами используется коэффициент концентрации, равный отношению концентрации элемента в загрязненной почве к его фоновой концентрации. При загрязнении несколькими тяжелыми металлами степень загрязнения оценивается по величине суммарного показателя концентрации (Zc). Предложенная ИМГРЭ шкала загрязнения почвы тяжелыми металлами преведена в таблице 1.

Таблица 1. Схема оценки почв сельскохозяйственного использования по степени загрязнения химическими веществами (Госкомгидромет СССР, № 02-10 51-233 от 10.12.90)

Категория почв по степени загрязнения	Zc	Загрязненность относительно ПДК	Возможное использование почв	Необходимые мероприятия
Допустимое		Превышает фоновое, но не выше ПДК	Использование под любые культуры	Снижение уровня воздействия источников загрязнения почв. Снижение доступности токсикантов для растений.
Умеренно опасное	16,1- 32,0	Превышает ПДК при лимитирующем общесанитарном и миграционном водном показателе вредности, но ниже ПДК по транслока- ционному показателю	Использование под любые культуры при условии контроля качества продукции растениеводства	Мероприятия, аналогичные категории 1. При наличии в-в с лимитирующим миграционным водным показателем производится контроль за содержанием этих в-в в поверхностных и подземных водах.
Высоко- опасное	32,1- 128	Превышает ПДК при лимитирующем транслока- ционном показателе вредности	Использование под технические культуры без получения из них продуктов питания и кормов. Исключить растения- концентраторы химических веществ	Мероприятия аналогичные категории 1. Обязательный контроль за содержанием токсикантов в растениях, используемых в качестве питания и кормов. Ограничение использования зеленой массы на корм скоту, особенно растений- концентраторов.
Чрезвычайно опасное	> 128	Превышает ПДК по всем показателям	Исключить из С/Х использования	Снижение уровня загрязнения и связывание токсикантов в атмосфере, почве и водах.

В таблице 2 приведены официально утвержденные ПДК и допустимые уровни их содержания по показателям вредности. В соответствие с принятой медиками-гигиенистами схеме нормирование тяжелых металлов в почвах подразделяется на транслокационное (переход элемента в растения), миграционное водное (переход в воду), и общесанитарное (влияние на самоочищающую способность почв и почвенный микробиоценоз).

Таблица 2. Предельно-допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почвах и допустимые уровни их содержания по показателям вредности (по состоянию на 01.01.1991. Госкомприрода СССР, № 02-2333 от 10.12.90).

Наименование веществ	ПДК, мг/кг почвы с учетом фона	Показатели вредности
		Транслокационный	Водный	Общесанитарный
Водорастворимые формы
Фтор	10,0	10,0	10,0	10,0
Подвижные формы
Медь	3,0	3,5	72,0	3,0
Никель	4,0	6,7	14,0	4,0
Цинк	23,0	23,0	200,0	37,0
Кобальт	5,0	25,0	>1000	5,0
Фтор	2,8	2,8	—	—
Хром	6,0	—	—	6,0
Валовое содержание
Сурьма	4,5	4,5	4,5	50,0
Марганец	1500,0	3500,0	1500,0	1500,0
Ванадий	150,0	170,0	350,0	150,0
Свинец **	30,0	35,0	260,0	30,0
Мышьяк **	2,0	2,0	15,0	10,0
Ртуть	2,1	2,1	33,3	5,0
Свинец+ртуть	20+1	20+1	30+2	30+2
Медь*	55	—	—	—
Никель*	85	—	—	—
Цинк*	100	—	—	—

*- валовое содержание- ориентировочное.
**- противоречие; для мышьяка среднее фоновое содержание 6 мг/кг, фоновое содержание свинца обычно тоже превышает нормы ПДК.

Разработанные в 1995 г. 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.

Таблица 3. Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) тяжелых металлов и мышьяка в почвах с различными физико-химическими свойствами (валовое содержание, мг/кг) (дополнение №1 к перечню ПДК и ОДК №6229-91).

Элемент	Группа почв	ОДК с учетом фона	Агрегатное состояние в-ва в почвах	Классы опасн-ти	Особенности действия на организм
Никель	Песчаные и супесчаные	20	Твердое: в виде солей, в сорбированном виде, в составе минералов	2	Для теплокровных и человека малотоксичен. Обладает мутогенным действием
	Кислые (суглинистые и глинистые), рН KCl	40
	Близкие к нейтральным, (суглинистые и глинистые), рНKCl >5,5	80
Медь	Песчаные и супесчаные	33	Твердое: в виде солей, органо- минеральных соединений, в сорбированном виде, в составе минералов	2	Повышает клеточную проницаемость, ингибирует глутатион- редуктазу, нарушает метаболизм, взаимодействуя с -SH, -NH2 и COOH- группами
	Кислые (суглинистые и глинистые), рН KCl	66
	Близкие к нейтральным, (суглинистые и глинистые), рН KCl>5,5	132
Цинк	Песчаные и супесчаные	55	Твердое: в виде солей, органо- минеральных соединений, в сорбированном виде, в составе минералов	1	Недостаток или избыток вызывают отклонения в развитии. Отравления при нарушении технологии внесения цинксодержащих пестицидов
	Кислые (суглинистые и глинистые), рН KCl	110
	Близкие к нейтральным, (суглинистые и глинистые), рН KCl>5,5	220
Мышьяк	Песчаные и супесчаные	2	Твердое: в виде солей, органо- минеральных соединений, в сорбированном виде, в составе минералов	1	Ядовитое в-во, ингибирующее различные ферменты, отрицательное действие на метаболизм. Возможно канцерогенное действие
	Кислые (суглинистые и глинистые), рН KCl	5
	Близкие к нейтральным, (суглинистые и глинистые), рН KCl>5,5	10
Кадмий	Песчаные и супесчаные	0,5	Твердое: в виде солей, органо- минеральных соединений, в сорбированном виде, в составе минералов	1	Сильно ядовитое в-во, блокирует сульфгидрильные группы ферментов, нарушает обмен железа и кальция, нарушает синтез ДНК.
	Кислые (суглинистые и глинистые), рН KCl	1,0
	Близкие к нейтральным, (суглинистые и глинистые), рН KCl>5,5	2,0
Свинец	Песчаные и супесчаные	32	Твердое: в виде солей, органо- минеральных соединений, в сорбированном виде, в составе минералов	1	Разностороннее негативное действие. Блокирует -SH группы белков, ингибирует ферменты, вызывает отравления, поражения нервной системы.
	Кислые (суглинистые и глинистые), рН KCl	65
	Близкие к нейтральным, (суглинистые и глинистые), рН KCl>5,5	130

Из материалов следует, что в основном предьявлены требования к валовым формам тяжелых металлов. Среди подвижных только медь, никель, цинк, хром и кобальт. Поэтому в настоящее время разработанные нормативы уже не удовлетворяют всем требованиям.

является фактором емкости, отражающим в первую очередь потенциальную опасность загрязнения растительной продукции, инфильтрационных и поверхностных вод. Характеризует общую загрязненность почвы, но не отражает степени доступности элементов для растения. Для характеристики состояния почвенного питания растений используются только их подвижные формы.

Их определяют используя различные экстрагенты. Общее количество подвижной формы металла- применяя кислотную вытяжку (например 1н HCL). В ацетатно-аммонийный буфер переходит наиболее мобильная часть подвижных запасов тяжелых металлов в почве. Концентрация металлов в водной вытяжке показывает степень подвижности элементов в почве, являясь самой опасной и «агрессивной» фракцией.

Предложено несколько ориентировочных нормативных шкал. Ниже находится пример одной из шкал предельно допустимых подвижных форм тяжелых металлов.

Таблица 4. Предельно допустимое содержание подвижной формы тяжелых металлов в почве, мг/кг экстрагент 1н. HCl (Х. Чулджиян и др., 1988).

Элемент	Содержание	Элемент	Содержание	Элемент	Содержание
Hg	0,1	Sb	15	Pb	60
Cd	1,0	As	15	Zn	60
Co	12	Ni	36	V	80
Cr	15	Cu	50	Mn	600

НАВИГАЦИЯ ПО САЙТУ:
чаво ?	в почву	в гель	результат	тех данные	цены
контакт	ответы	скачать	ошибки	форум	лаба	КУПИТЬ ГИДРОГЕЛЬ

Исключительными правами обладает ООО ‘Артэко Глобал’ Москва
Использование любых материалов (включая графические), частично или полностью; с целью их размещения на других сайтах; для публикации в печатном и электронном видах без письменного разрешения запрещено: РЕКОМЕНДУЕМ ПРОЧЕСТЬ ВНИМАТЕЛЬНО / &copy Гидрогель .ru, &copy ООО ‘Артэко Глобал’ /

Пдк для тяжелых металлов

27-09-2017, 19:19

Проблема нормирования содержания тяжелых металлов в почве и растениях является чрезвычайно сложной из-за невозможности полного учета всех факторов природной среды. Например, изменение только агрохимических свойств почвы может в несколько раз уменьшать или увеличивать содержание тяжелых металлов в растениях. В то же время для решения практических вопросов необходимы определенные критерии или количественные параметры, характеризующие степень опасности загрязнения почвы и растений тяжелыми металлами.
Природные объекты: воздух, вода, почва и продукты питания являются контролируемыми по накоплению токсических веществ и входят обязательно в систему мониторинга. В основу действующих природоохранных разработок должны быть положены уже установленные ПДК тяжелых металлов в природных объектах. Основой действующих природоохранных мероприятий является определение тяжелых металлов в воздухе, воде, почве, растительной продукции и продуктах питания. Система предельно-допустимых концентраций (ПДК), допустимых остаточных концентраций (ДОК) и суточные нормы потребления токсических веществ с воздухом, водой, пищей человеком (животным) служит базисом санитарно-гигиенических требований при разработке природоохранных мероприятий.
Уровень содержания тяжелых металлов в растениях, величина их урожая, химический состав и технологические показатели с различной степенью тесноты коррелируют с содержанием тяжелых металлов в почве. Поэтому первой и наиболее важной задачей является нормирование токсических веществ именно в почве, которое имеет свои специфические особенности.
Проведенные в нашей стране исследования показали, что загрязнение сельскохозяйственной продукции тяжелыми металлами находится в прямой, но слабой корреляционной зависимости с их валовым содержанием в почве. Это объясняется тем. что большая часть соединений металлов накапливается в почве в виде нерастворимых или слаборастворимых соединений. Н.А. Черных, В.Ф. Ладонин (1995) приводят результаты исследований, свидетельствующих о линейной зависимости между количеством тяжелых металлов в растениях и содержанием их подвижных соединений в почве, извлекаемых ацетатно-аммонийным буферным раствором с pH 4,8:

Полученные уравнения позволяют прогнозировать поступление металлов в растения в зависимости от их содержания в почве.
С учетом степени окультуренности дерново-подзолистой почвы было предложено нормирование в ней ПДК для кадмия, цинка, свинца и меди (табл. 109). Эти данные свидетельствуют о том, что токсичные для растений концентрации тяжелых металлов в зависимости от свойств почв сильно варьируют. Еще в большей степени нормативы зависят от конкретных показателей, характеризующих вид токсического проявления металлов (гибель растений, отсутствие зерна, накопление выше ПДК и др.). Таким образом разработка ПДК тяжелых металлов в почве сопряжена с необходимостью учета многих факторов при крайне ограниченной информации по этим вопросам. В настоящее время по некоторым металлам имеются противоречивые данные даже о фоновом их содержании. Приводимые разными исследователями результаты фонового содержания тяжелых металлов различаются иногда в 5-10 раз. Кроме того по ряду элементов имеется явное противоречие, когда фоновое содержание в несколько раз превышает ПДК. Так, для мышьяка среднее фоновое содержание в почвах установлено 6 мг/кг, ПДК — 2 мг/кг. для хрома соответственно 100 и 50 мг/кг. Фоновое содержание свинца в почве обычно также превышает нормы ПДК этого элемента.

При разработке ПДК тяжелых металлов в почве принимаются данные о количестве их валовых форм. Этот принцип нашел наибольшее распространение. А. Кабата-Пендиас и X. Пендиас (1989) приводят данные различных авторов о валовых формах тяжелых металлов в поверхностном слое почв, которые считаются предельными по фитотоксичности (табл. 110).

В некоторых случаях за предельно допустимую концентрацию принято самое высокое содержание тяжелых металлов, наблюдаемое в обычных антропогенно не загрязненных почвах. В большинстве же случаев для тяжелых металлов предложены ПДК, превосходящие верхнюю норму в несколько раз. В последнем случае в разработках предполагается достижение цели, обеспечивающей получение гигиенически чистой сельскохозяйственной продукции.
В нашей стране в качестве ПДК тяжелых металлов в почве было использовано несколько подходов. При одном из них в качестве ориентира было принято удвоенное содержание тяжелых металлов по их кларку (В.П. Цемко и др., 1980). Однако этот подход не учитывает местного локального загрязнения и специфические почвенные условия конкретного региона. Другие авторы (Э.П. Маханько, 1987) предложили в качестве ПДК удвоенное местное фоновое содержание тяжелых металлов в почвах. Ho оба эти подхода предполагают, что другие, в частности агрохимические свойства почвы, будут оставаться неизменными. В сельскохозяйственной практике этот показатель очень часто сильно варьирует. Так, например, в Московской области в результате применения очень высоких доз осадков сточных вод имеются загрязненные тяжелыми металлами почвы по своим агрохимическим свойствам резко отличающиеся от основных массивов. Такие почвы содержат до 5-7% гумуса, 500-800 мг/кг подвижного фосфора, кислотность почвы ничтожная, уровень реакции среды достигает pH 6,5-6,8, степень насыщенности основаниями 95-96%. В этих условиях опасность загрязнения растительной продукции тяжелыми металлами будет совершенно иной, чем при выращивании сельскохозяйственных культур на дерново-подзолистых почвах с обычными параметрами агрохимических свойств.
Изменение структуры биоценоза характеризуется величиной техногенного модуля, соответствующего массе вещества, поступающего в единицу времени на определенную площадь. Для характеристики техногенного загрязнения тяжелыми металлами используется коэффициент концентрации, равный отношению концентрации элемента в загрязненной почве к его фоновой концентрации. При загрязнении почвы несколькими тяжелыми металлами степень загрязнения оценивается по величине суммарного показателя концентрации (Zc). ИМГРЭ предложена следующая градация загрязнения почвы тяжелыми металлами по величине Zc:

Первая категория свидетельствует о наиболее слабом загрязнении, которое считается допустимым. Четвертая категория характеризует почву как очень сильно загрязненную. Суммарный показатель концентрации тяжелых металлов может использоваться как при ландшафтно-геохимическом нормировании. так и при оценке загрязняющего действия минеральных, органических и известковых удобрений по результатам длительных полевых опытов.
Приведенные в таблице 111 материалы длительного полевого опыта показали, что применение фосфорных удобрений в дозах Р600 и Р1200 в сочетании с известкованием в дозах 0,75 и 1,5 г.к. на сильно кислой с низким содержанием подвижного фосфора дерново-подзолистой тяжело суглинистой почве не привело к созданию экологически опасной ситуации. Суммарный показатель концентрации тяжелых металлов на всех вариантах был ниже 3. По величине Zc на всех вариантах категория опасности 1. При сочетании известкования с применением фосфорных удобрений величина Zc была в 1,5-2,0 раза ниже чем на кислой почве, неудобрявшейся фосфатами.

В таблице 112 приведена схема оценки почв сельскохозяйственного использования по степени загрязнения химическими веществами. Оценка производится с использованием суммарного показателя загрязнения Zc. При этом указывается возможное использование почв вплоть до полного прекращения на них сельскохозяйственного производства. Показатель Zc может быть использован при разработке мероприятий по снижению уровня воздействия источников загрязнения и уменьшению доступности тяжелых металлов для растений.

В.Б. Ильин (1991) разработал градацию валового содержания тяжелых металлов в незагрязненных почвах легкого и среднего гранулометрического составов, не вызывающего отрицательного влияния на урожай и накопления токсических элементов в растениях (табл. 113). Достоинством этой разработки является хотя и грубое, но разделение почв на песчаные и суглинистые. Для практики детоксикации загрязненных тяжелыми металлами почв это имеет большое значение.

А.И. Обухов и Л.Л. Ефремова (1988) предложили шкалу экологического нормирования тяжелых металлов для почв со слабокислой и кислой реакцией среды, то есть с pH 5,5 и менее (табл. 114). При этом дается дробная шкала двух уровней: содержания и загрязнения с широким диапазоном характеристик от очень низкой до высокой градаций. Достоинством этой работы является то, что она обоснована большим экспериментальным материалом и позволяет практическим работникам детально характеризовать степень загрязненности сельскохозяйственных угодий тяжелыми металлами. Приведенные в таблице нормативы, характеризующие низкий уровень загрязнения, рассматриваются авторами как соответствующие ПДК.

Недостатком шкалы экологического нормирования тяжелых металлов является уровень реакции среды в почве с pH менее 5,5. В практических условиях имеются большие массивы почв с близкой к нейтральной и нейтральной реакцией среды, на которые эту шкалу распространить нельзя. Да и сам диапазон почв с pH 5,5 и менее очень сильно различается по влиянию на подвижность в почве тяжелых металлов.
Нормирование загрязнения почвы по количеству содержащихся в ней тяжелых металлов, основанная на достаточно больших экспериментальных материалах, позволяет ориентировочно определить уровень экологической опасности в отношении загрязнения природных вод и растительной продукции. Однако тесной корреляционной зависимости между содержанием в почве валового количества тяжелого металла и накоплением его в растении в большинстве случаев нет. Поэтому валовое содержание тяжелых металлов в почве является фактором емкости, отражающим в первую очередь потенциальную опасность загрязнения растительной продукции, инфильтрационных и поверхностных вод. Изменение химического состава растений начинает происходить при увеличении содержания валового количества тяжелых металлов в десятки раз по сравнению с фоновым. Поэтому А. Финк (1982) рассматривает шкалу нормирования по количеству валовых форм элементов как сугубо приблизительную. Следует по аналогии заметить, что для характеристики состояния почвенного питания растений макроэлементами используются только их подвижные формы. Причем постоянно идет детализация или ранжирование этих форм по степени подвижности. Предложены десятки экстрагентов только для характеристики фосфатного состояния почвы и они обоснованы обширным экспериментальным материалом. Аналогичных исследовательских работ с тяжелыми металлами проведено крайне недостаточно. В настоящее время не найдены экстрагенты, демонстрирующие тесную связь между содержанием тяжелых металлов в почве и растениях. По-видимому, универсального растворителя разработать не удается, а для каждого элемента придется подбирать селективный экстрагент. Для группы элементов с близкими химическими свойствами возможны несколько растворителей для вычленения содержания в почве различных по подвижности форм тяжелых металлов.
Наиболее полную информацию о вероятной токсичности тяжелых металлов дают результаты определения нескольких форм тяжелых металлов, содержащихся в почве. И.Г. Важенин (1982) предложил для полной характеристики состояния почвы по наличию в ней потенциально токсических элементов определять следующие их четыре формы:
1. Валовое количество тяжелого металла;
2. Концентрация тяжелого металла, переходящего в 1н HCl вытяжку;
3. Концентрация тяжелого металла, извлекающего ацетатноаммонийным буфером (pH 4,8);
4. Концентрация тяжелого металла в водной вытяжке.
Эти последовательные вытяжки с определенной условностью можно охарактеризовать следующие обзором. Валовое количество тяжелого металла характеризует общую загрязненность почвы, но не отражает степени доступности элементов для растения. Концентрация тяжелого металла, извлекаемого кислотной вытяжкой, свидетельствует об общем количестве или запасе подвижной формы тяжелого металла. Эта форма отражает фактор емкости в отношении общего содержания тяжелых металлов в почве. Ее можно, конечно условно, сравнить с содержанием в дерново-подзолистых почвах подвижного фосфора по методу Кирсанова. Третья форма — содержание тяжелого металла при извлечении из почвы ацетатно-аммонийным буфером характеризует наиболее мобильную часть подвижных запасов тяжелых металлов в почве. Последняя, четвертая форма — концентрация тяжелого металла в водной вытяжке характеризует степень подвижности элементов в почве. Это самая опасная и «агрессивная», а также динамичная и мобильная фракция. Высокое содержание воднорастворимых форм тяжелых металлов может приводить не только к загрязнению растительной продукции, но и к резкому снижению урожая вплоть до его полной гибели.
Предложено несколько ориентировочных нормативных шкал по содержанию подвижных форм тяжелых металлов в почве. H.Г. Зырин (1985), проведя широкие исследования с применением ацетатно-аммонийного буферного раствора, предложил для наиболее приоритетных загрязнителей: кадмия, свинца и цинка градации подвижных форм, ведущие к превышению их ПДК в растительном корме (табл. 115).

На наш взгляд эти показатели являются достаточно высокими. В шкале предельно допустимых подвижных форм тяжелых металлов, извлекаемых 1 н. раствором HCl, которую разработал Чулджиян (1988), градации для этих же элементов в несколько раз ниже (табл. 116).

В.Б. Ильин, отмечая чрезвычайную сложность вопроса, предлагает следующую позицию по нормированию тяжелых металлов в почве, которая содержит несколько основных положений. рекомендуемых для использования при разработке ПДК:
1) функциональная многозначность почвы (почва — природное тело, компонент биоценоза, почва — средство и объект сельскохозяйственного использования, почва — среда обитания);
2) наличие в почве и растениях механизмов защиты пищевых цепей от избытка токсических ионов;
3) повышенная защищенность от тяжелых металлов органов запасания ассимиляторов (семян, плодов, корне- и клубнеплодов и т. д.);
4) более быстрая реакция микрофлоры по сравнению с органоминеральным субстратом почвы на появление избыточного количества тяжелых металлов;
5) значительно большая информативность содержания в почве подвижной формы тяжелых металлов по сравнению с их валовым количеством, способность подвижной формы адекватно отражать реакцию микрофлоры на избыток тяжелых металлов в среде обитания”. В соответствии с этими положениями им предложены принципы нормирования содержания тяжелых металлов в почве (табл. 117).

Автор для почв, загрязненных тяжелыми металлами в разной степени предлагает соответствующие тесты для нормирования. Так почвы в начальной степени загрязнения должны подвергаться особо тщательному контролю для полного сохранения их нативных свойств. Это сохраняет не только их плодородие. но и обеспечивает нормальное функционирование почвы как компонента биогеоценоза. Это совершенно правильная постановка вопроса и оценка ситуации. К сожалению, на практике внимание обращается не на профилактическе меры, а к нахождению выхода из ситуации, когда почвы загрязнены и нужно принимать какое-либо решение для получения доброкачественной растительной продукции.
Компетентными разработчиками ПДК при функциональном назначении почвы, как средства и объекта сельскохозяйственного использования, В.Б. Ильин считает медиков и почвоведов, отводя агрохимикам второстепенную или даже весьма условную роль. На наш взгляд именно агрохимики должны возглавлять эту работу с привлечением медиков, зоотехников, почвоведов. гидрогеологов и других специалистов. Обоснованием этого положения является твердо установленный и многими экспериментами подтвержденный фактический материал, показывающий, что приемами агрохимии мы можем сильно изменять токсичность загрязненных тяжелыми металлами почв. В системе: почва — растение — удобрение динамично главным образом удобрение, варьируя которое мы можем изменять норматив ПДК тяжелых металлов в несколько раз.
Имеются классификационные градации, в которых содержание в почве тяжелых металлов оценивается по влиянию на урожай и его качество. Л.К. Садовникова, Н.Г. Зырин (1985) содержание тяжелых металлов в почве оценивают по следующим градациям:
1) толерантное — не ведущее к негативным последствиях в растительном организме;
2) сублетальное — снижающее урожай вегетативной или репродуктивной части на 10%;
3) летальное — приводящее к частичной или полной гибели растений;
4) не приводящее к превышению ПДК в растительной продукции:
5) критическое — приводящее к превышению ПДК в растительной продукции.
К. Рэуце и С. Кырстя (1986) на основании данных об отрицательной зависимости урожая от содержания тяжелых металлов в почве предложили для условий Румынии следующую классификацию почв по загрязненности.

Указанные градации имеют значение для общей оценки ситуации с загрязнением почв, но они не позволяют практическим работникам дать агроэкономическую оценку возникшей ситуации. He ясным остается вопрос при каком уровне загрязненности почвы тяжелыми металлами экономически выгодно возделывание определенных культур и будет ли сельскохозяйственная продукция соответствовать требованиям, предъявляемым санитарно-эпидемиологической службой. В.Б. Ильин считает. что в среднем пороговым снижением урожая следует считать 15-20%. при котором происходит накопление тяжелых металлов выше ПДК в сельскохозяйственной продукции, предназначенной на корм скоту. Однако, в литературе имеется много данных, свидетельствующих о том, что гигиеническое ухудшение качества продукции имеет место и при существенно отличающихся от указанных условиях.
В соответствии с принятой медиками-гигиенистами схеме нормирование тяжелых металлов в почвах подразделяется на транслокационное (переход нормируемого элемента в растение). миграционное воздушное (переход в воздух), миграционное водное (переход в воду) и общесанитарное, гигиеническое (влияние на самоочищающую способность почвы и почвенный микробиоценоз). В таблице 118 приведены официально утвержденные предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почвах и допустимые уровни их содержания по показателям вредности. Из этих материалов следует, что в основном представлены требования к валовым формам тяжелых металлов. Среди подвижных форм только медь, никель, цинк, хром и кобальт. Поэтому в настоящее время разработанные нормативные требования не удовлетворяют в особенности работников сельского хозяйства. Необходима настоятельная исследовательская комплексная работа для создания удовлетворительных ПДК не только на валовые, но и подвижные формы тяжелых металлов в почве.

Разработанные в 1995 г. «Ориентировочные допустимые концентрации (ОДК) тяжелых металлов и мышьяка в почвах с различными физико-химическими свойствами» содержат показатели валового содержания шести тяжелых металлов, связанные с уровнем реакции среды и гранулометрическим составом почвы. Новые ОДК позволяют получить более полную характеристику о загрязнении почвы тяжелыми металлами. Так, величина ОДК, например, для никеля на почвах легкого механического состава составляет 20, на кислых суглинистых почвах с pH менее 5,5-40, а на суглинках с близкой к нейтральной реакции среды — 80 мг/кг (табл. 119).

Предельно допустимые концентрации тяжелых металлов в почве можно устанавливать ориентируясь на предельных допустимое содержание их в продуктах питания растительного происхождения. На первый взгляд при этом поставленная задача становится более выполнимой. Цель кажется достаточно простой и ясной: содержание тяжелого металла в почве не должно приводить к загрязнению выращиваемой растительной продукции. То есть ПДК тяжелого металла в почве ставится в зависимость от ПДК его в растении. При этом санитарно-гигиеническое нормирование должно обеспечить получение растительной продукции, безвредной для человека. Однако, практическое осуществление идеи выражения ПДК тяжелых металлов в почве через качество растительной продукции оказывается крайне трудно выполнимым или вообще невозможным. Связано это с тем, что загрязнение конкретного вида и даже сорта растения токсичными элементами определяется не только его содержанием, но зависит от многих факторов (свойств почвы, типа растительности доз, форм удобрений и др.). Поэтому загрязненность сельскохозяйственной продукции должна определяться непосредственно в соответствии с санитарно-гигиеническими нормативами. Только химический анализ дает надежный результат.
В ряде научных разработок даны критерии содержания тяжелых металлов в растениях, при которых имеет место выраженное в различной степени снижение урожая. Так, бельгийские ученые приводят данные о нормальном и фитотоксическом содержании десяти тяжелых металлов в кормовых травах (Verloo et. al, 1982). При этом для достижения фитотоксического эффекта, равного 50% снижения урожая, содержание элемента в растительном материале должно увеличиться в десятки раз (табл. 120). Эти данные являются очень контрастными и свидетельствуют о возможности чрезвычайно сильного загрязнения продукции особенно такими элементами как кадмий. хром, цинк и другие. В Западной Европе обобщены материалы по содержанию кадмия в различных сельскохозяйственных культурах при минимальном и максимальном его действии на урожай (Sauerbeck, 1982).

Приведенные в таблице 121, материалы свидетельствуют о том, что накопление кадмия в растении приводит к снижению урожая. В настоящее время главное внимание уделяется гигиенической стороне проблемы. В основном ставится задача получения доброкачественной продукции. Однако другая часть проблемы — потеря урожая, которая может достигать 50% и более, теряется из поля зрения. Агроэкономическая сторона фитотоксического действия тяжелых металлов практически не исследована.

В нашей стране предложены различные количественные параметры допускаемых остаточных количеств тяжелых металлов в пищевых продуктах, В качестве примера можно привести данные, приведенные в таблице 122 (С.Я. Найштейн и др., 1987).

При сравнении их с аналогичными материалами, разработанными за рубежом, в частности в ФРГ (G. Hoffman, 1982). заметно их существенное различие (табл. 123). По большинству показателей в отечественных разработках предложены более «жесткие» требования к содержанию допустимого количества тяжелых металлов в пищевых продуктах.

Используемые при экспертной оценке официально утвержденные предельно-допустимые концентрации тяжелых металлов в продовольственном сырье и пищевых продуктах (Сан Пин 42-123-4089-86 от 21.03.86) приведены в таблице 124. Временный максимально-допустимый уровень (МДУ) химических элементов в кормах для сельскохозяйственных животных (№ 123-41281-87 от 16.07.87) показан в таблице 125.

В целом следует отметить, что почвенно-агрохимическое нормирование тяжелых металлов имеет большую перспективу и в настоящее время далеко не полностью удовлетворяет практических работников при решении конкретно создающихся ситуаций. Успешное решение проблемы нормирования может иметь большое агро-экологическое, экономическое и в целом социальное значение. При определенной условности «допустимых норм» их глубокая и всесторонняя научная разработка позволит принимать наиболее научно-обоснованные решения при разработке мероприятий по детоксикации загрязненных почв.

В связи с возрастанием масштабов антропогенного загрязнения почв тяжелыми металлами агрохимическая служба в последние годы приступила к сплошному обследованию почв с целью эколого-токсикологической их оценки. Эта работа в проектно-изыскательских центрах и станциях агрохимической службы носит планомерный широко масштабный характер. Ее результаты должны использоваться для высокопроизводительного и экологически безопасного ведения сельскохозяйственного производства. Обследование почв на содержание токсикантов, как правило, совмещается с крупномасштабным агрохимическим обследованием сельскохозяйственных угодий. В тех случаях, когда при отборе почвенных проб в течение вегетации. выявлены участки с содержанием тяжелых металлов выше ПДК целесообразно проводить вторичный отбор проб почвы на этих же участках перед уборкой урожая с определением в почве подвижных и воднорастворимых форм тяжелых металлов. Картированию по содержанию тяжелых металлов подлежат те обследуемые территории, почвы которых превышают 0,5 ПДК для конкретных тяжелых металлов. При составлении картограмм не допускается объединение в один контур полей, относящихся к двум смежным группам.
В соответствии с методикой обследования почв сельскохозяйственных угодий на содержание тяжелых металлов принята группировка для эколого-токсикологической оценки, включающая содержание восьми элементов: мышьяка, ртути, свинца. цинка, кадмия, меди, никеля и хрома в валовой форме и шести элементов: свинца, цинка, меди, никеля, хрома, кобальта — в подвижной форме, извлекаемой ацетатно-аммонийным буферным раствором (табл. 126, 127).

Группировка почв для эколого-токсикологической оценки по содержанию тяжелых металлов производится с выделением территорий, относящихся к зонам экологического бедствия (пятая группа) и зонам чрезвычайной экологической ситуации (четвертая группа). Почвы, отнесенные к третьей группе эколого-токсикологической оценки, считаются пригодными для возделывания всех сельскохозяйственных культур. Однако на этих территориях вся продукция растениеводства должна контролироваться на содержание тяжелых металлов и обязательно следует проводить мероприятия по снижению подвижности тяжелых металлов в почве (интенсивное известкование и др.). На территориях первой и второй групп эколого-токсикологической оценки производится любая сельскохозяйственная продукция с выборочным контролем ее качества.

Все о ПДК почвы

На основе ПДК рассчитывают нормативы выбросов для опасных производств, оценивают ущерб и угрозы при авариях, осуществляют мониторинг экологической ситуации, определяют безопасность грунтов для сельскохозяйственной деятельности. В статье рассмотрим, что означает этот показатель, какие значения установлены для разных веществ и как их оценивают.

Что это и в чём измеряется?

Предельно допустимая концентрация (ПДК) загрязняющих веществ в почве – это уровень содержания вещества, ниже которого оно не представляет угрозы для человека, других живых существ и экосистемы. Такой показатель применяется, так как с небольшим количеством техногенных загрязнителей почва может справиться за счёт естественных механизмов самоочищения (процессов разложения, гниения, окисления, минерализации). Но ресурсом почвы нельзя злоупотреблять и необходимо понимать, каковы границы возможного техногенного воздействия на среду. Для этого и необходимы стандарты.

Значение ПДК устанавливают экспериментально для каждого опасного вещества. Оно определяется в мг/кг массы сухого грунта и унифицировано для всех почв и всех видов территорий (сельскохозяйственных, городских, промышленных). Наряду с ним применяют второй важный показатель – ОДК (ориентировочно допустимые концентрации), которые рассчитаны с учётом различных типов почв. При официальном установлении ПДК/ОДК берут уровень в несколько раз больше фактически опасного.

Значения ПДК закреплены законодательно в ГОСТ, гигиенических и санитарных нормах и выступают основными критериями при оценке состояния окружающей среды.

Определение ПДК для почвы имеет свои особенности.

• Токсические вещества обычно попадают не напрямую (как из воздуха или воды), а обычно опосредованно. Различают влияние транслокационное (усваиваются растениями), миграционное (проникают в воду или воздух), общесанитарное (ухудшают качество почвы, влияют на биоценоз). Поэтому ПДК устанавливаются в первую очередь для веществ, не просто способных накапливаться в почве, а мигрировать из неё.
• Наибольшую опасность представляет не столько общий уровень содержания токсичного вещества (валовый показатель) в почве, сколько подвижная форма этого вещества (которую могут усваивать растения). Но на практике подвижную форму установить намного сложнее, чем просто замерить содержание вещества в грунте. Поэтому при замерах определяют обычно валовые значения, и нормативы ПДК рассчитываются для большинства веществ по этому показателю.
• Для разных типов почв фоновое содержание различных элементов сильно различается (например, для подзолистых почв фоновая норма меди – 15,3 мг/кг, а для чернозёмов – 28,9 мг/кг). Различается и способность почв к самоочищению. На состав и свойства почвы влияет также внесение удобрений и ещё множество других факторов.
• Почва способна длительное время накапливать токсиканты, прежде чем будет заметен негативный эффект, поэтому требуются не разовые замеры, а длительные исследования.

Таким образом, метод оценки, основанный на ПДК, имеет свои ограничения, так как не всегда позволяет учесть особенности грунта, климата, совокупное влияние различных опасных веществ. Поэтому в России и в мире ведутся постоянные исследования для совершенствования и расширения стандартов – рассчитываются значения для подвижных фракций веществ, для земель различных видов и назначения. Список веществ, для которых рассчитаны ПДК/ОДК пополняется и уточняется.

Предельно допустимая концентрация разных веществ

Основной документ, регламентирующий уровни ПДК для почвы – ГН 2.1.7.2041-06. В настоящее время он содержит нормы для 49 химических веществ.

Подвижная форма указана для 8-ми веществ 1 и 2 класса опасности. Значение ПДК равняется:

• кобальта – 5,0 мг/кг;
• марганца – от 60 до 700 мг/кг для разных типов почв и pH (валовой формы – 1500 мг/кг);
• меди – 3,0 мг/кг;
• никеля – 4,0 мг/кг;
• свинца – 6,0, валовая – 32,0 мг/кг;
• фтора – 2,8 мг/кг;
• трёхвалентного хрома – 6,0 мг/кг;
• цинка – 23,0 мг/кг.

Для остальных неорганических веществ и соединений веществ указана валовая форма ПДК:

• мышьяка – 2,0 мг/кг;
• ртути – 2,1 мг/кг;
• сурьмы – 4,5 мг/кг;
• ванадия – 150 мг/кг;
• шестивалентного хрома – 0,05 мг/кг;
• серы – 160 мг/кг;
• серной кислоты – 160 мг/кг.

Таким образом, значения с учётом типа почвы рассчитаны только для марганца. Ещё для 6 элементов (мышьяка, свинца, меди, никеля, цинка, кадмия) есть значения для разных грунтов, представленные как ОДК в стандарте ГН 2.1.7.2511-09. В случаях, когда унифицированный норматив ПДК/ОДК создать невозможно, используются отраслевые и региональные стандарты, методические указания регулирующих органов, где определены допустимые уровни различных веществ (например, железа, фенолов, хлоридов и других соединений).

При определении ПДК для органических веществ главная проблема состоит в том, что входящие в их состав соединения являются естественными компонентами почвы. Например, унифицированные стандарты ПДК для суммарного содержания нефти и нефтепродуктов разработать невозможно. В мировой практике существует несколько подходов к решению этой проблемы (учёт содержания органического углерода, разработка региональных стандартов для различных типов почв). Российские официальные стандарты основываются на подходе, в соответствии с которым учитывают неспецифические (неприродные) органические соединения и продукты переработки нефти. Существуют валовые нормативы ПДК для некоторых из них:

• бензапирена – 0,02 мг/кг;
• бензина – 0,1 мг/кг;
• бензола – 0,3 мг/кг;
• этенилбензола (стирола) – 0,1 мг/кг;
• метилбензола (толуола) – 0,3 мг/кг;
• метаналя (формальдегида) – 7,0 мг/кг;
• ксилола – 0,3 мг/кг.

Важным является вопрос разработки ПДК для удобрений и химикатов, многие из которых могут быть токсичными или приводить к ухудшению качества почвы при высоких концентрациях. ГН 2.1.7.2041-06 определяет, что ПДК минеральных удобрений контролируют:

• для комплексных гранулированных удобрений (КГУ) – по уровню нитратов в почве (не более 76,8 мг/кг);
• для жидких комплексных удобрений (ЖКУ) – по уровню подвижных фосфатов (не более 27,2 мг/кг).

Для пестицидов, учитывая их опасность, разработаны отдельные санитарные нормативы – ГН 1.2.3539-18, где определены ПДК для 603 веществ (цианидов, хлоратов, соединений ртути, меди, веществ органического происхождения) для различных сред, включая почву. Например:

• абамектин – 0,01 мг/кг;
• гамма-цигалотрин – 0,04 мг/кг;
• тефлутрин – 0,14 мг/кг;
• флубендиамид – 0,06 мг/кг;
• этилмеркурхлорид (гранозан) – 0,005 мг/кг (для почвы нет данных, установлен максимально допустимый уровень в продукции).

Оценка загрязнения почв

Стандартный перечень включает определение:

• тяжёлых металлов – свинца, кадмия, цинка, ртути, меди, никеля, а также мышьяка (не менее 7 компонентов);
• нефтепродуктов.

Если необходимо, делают расширенный анализ с учётом особенностей источника загрязнения. В некоторых случаях допускается исследование загрязнения только по одному веществу (выброс определённого вещества, авария).

Отбор проб почвы для исследования проводят по методике, которая определена ГОСТ. Для проверки на тяжёлые металлы пробы берут не менее чем раз в 3 года, забирая их с глубины 0-5 и 5-20 см, а для легко мигрирующих веществ – на всю глубину почвенного профиля.

При этом:

• для сельскохозяйственных земель берут пробы с каждых 0,5-20,0 га;
• для приусадебных участков делают 10 заборов проб с разных частей территории;
• для промышленных объектов делают замеры на площади, равной 3-кратной величине санитарной зоны вдоль векторов движения воздушных масс.

Также, в зависимости от типа территории, пробы берут в средах, через которые токсиканты могут попасть в организм человека (транслокационный показатель):

• для сельскохозяйственных земель исследуют ПДК в получаемой продукции (овощах, мясе);
• для городских территорий исследуют опасность заражения воздуха из-за испарения токсикантов с земли;
• для всех территорий оценивают риски загрязнения грунтовых вод.

Для оценки загрязнения почвы, в лаборатории отобранные точечные пробы смешивают и берут из полученного объёма 20 г для изучения.

Для определения тяжёлых металлов используют валовый метод. Подвижные формы определяют, используя различные вытяжки и буферные растворы. Также, если необходимо, могут применяться и другие методы: агрохимический, минералогический, механический, радиологический.

Оценка доли нефтепродуктов может осуществляться с помощью различных вытяжек, а также гравиметрическим, спектрографическим методом.

Определяя степень загрязнения для каждого вещества, сопоставляют его фактическое содержание с ПДК с одной стороны, и с другой – с фоновым содержанием. Для совокупности исследуемых элементов рассчитывают общий показатель загрязнения. В зависимости от полученного значения определяют степень опасности:

• до 16 – допустимая;
• 16-32 – умеренная;
• 32-128 – высокая;
• выше 128 – чрезвычайно высокая.

Дополнительно нужно учитывать, что опасность загрязнения тем выше, чем выше класс опасности вещества, площадь и глубина поражения почвы, и чем ниже буферные свойства почвы.

По нормативам, почвы, загрязнённые в чрезвычайно высокой степени, должны быть вывезены и захоронены на специализированных полигонах.

Все о ПДК почвы смотрите в видео ниже.

Источник http://gidrogel.ru/ecol/hv_met.htm

Источник http://milk-industry.ru/praktikum-po-agrohimii/4084-normirovanie-soderzhaniya-tyazhelyh-metallov-v-pochvah.html

Источник https://stroy-podskazka.ru/pochva/pdk/