Определение уровня суммарного загрязнения почв. Противоречия в законодательстве и оценка категорий загрязнения почв тяжелыми металлами на стадии инженерно-экологических изысканий Пример расчета суммарного показателя загрязнения почвы расчет

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ СССР

ГЛАВНОЕ САНИТАРНО-ЭПИДЕМИОЛОГИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО ОЦЕНКЕ СТЕПЕНИ ОПАСНОСТИ
ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВЫ ХИМИЧЕСКИМИ
ВЕЩЕСТВАМИ

МОСКВА, 1987 г.

Методические указания разработаны НИИ общей и коммунальной гигиены им. А.Н. Сысина АМН СССР (проф. В.М. Перелыгин, к.м.н. Н.И. Тонкопий, к.б.н. А.Ф. Перцовская, к.х.н. В.Н. Павлов, к. с/х. н. Т.И. Григорьева, Г.Е. Шестопалова, к.б.н. Е.В. Филимонова, Н.Б. Зябкина).

Главным санитарно-эпидемиологическим управлением Министерства здравоохранения СССР (А.С. Пероцкая).

Институтом минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов (к.м.н. Б.А. Ревич, доктор геолого-минералогических наук Ю.Е. Сает, кандидат географических наук P.С. Смирнова).

При участии:

Уфимского НИИ гигиены труда и профзаболеваний (к.м.н. Л.О. Осипова, к.б.н. Р.Ф. Даукаева, С.М. Сафонникова, Г.Ф. Максимова);

Днепропетровского медицинского института (проф. М.Я. Шелюг, к.м.н. Э.А. Деркачев, к.м.н. П.И. Лакиза, к.м.н. Б.Н. Ярошевский);

Грузинского НИИ санитарии и гигиены им. Г.М. Натадзе (д.м.н. Р.Е. Хазарадзе, Н.И. Догоднишвили, Н.Г. Сакварелидзе, Н.А. Менагаришвили, Р.Г. Мжаванадзе);

Научно-исследовательского института краевой патологии. Минздрава Казахской ССР (к.м.н. Н.П. Гончаров, к.м.н. И.А. Снытин).

Утверждаю

Заместитель Главного Государственного

санитарного врача СССР

Э.М. Саакьянц

№ 4266-87

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ОЦЕНКЕ СТЕПЕНИ ОПАСНОСТИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВЫ ХИМИЧЕСКИМИ ВЕЩЕСТВАМИ

ВВЕДЕНИЕ

Основными направлениями экономического и социального развития СССР на 1986 - 1990 годы и на период до 2000 года подчеркивается необходимость реализации мер по охране окружающей среды и повышения эффективности природоохранных мероприятий («Основные направления экономического и социального развития СССР на 1986 - 1990 годы и на период до 2000 года», раздел V ).

Для решения этих задач при установлении очередности осуществления гигиенических и природоохранных мероприятий важное значение имеет ранжирование почв до степени опасности их загрязнения химическими веществами и на основании этого определение территорий, требующих первоочередных капиталовложений при осуществлении контроля за загрязнением почв, разработке комплексных мероприятий по их охране, при разработке схем районной планировки, гигиенической оценке почв в районах урбанизации и мероприятий по рекультивации земель.

Результаты гигиенических исследований почв, загрязненных тяжелыми металлами, нефтепродуктами и другими веществами позволили впервые разработать методические подходы для оценки степени опасности загрязнения почвы этими токсикантами по уровню их возможного воздействия на системы «почва - растение», «почва - микроорганизмы, биологическая активность», «почва - грунтовые воды», «почва - атмосферный воздух» и опосредованно на здоровье человека.

Настоящие методические указания предназначены для санэпидстанций, НИИ и учреждений гигиенического профиля, кафедр гигиены медицинских институтов и институтов усовершенствования врачей, учреждений агрохимической службы и других контролирующих организаций.

Использование унифицированных методических подходов будет способствовать получению сопоставимых данных при оценке уровня загрязнения почвы и возможных последствий загрязнения, а также позволит прогнозировать качество пищевых продуктов растительного происхождения. Накопление фактического материала по загрязнению почв и их опосредованного воздействия на человека дает возможность в последующем совершенствовать предлагаемые указания.

Данные указания не распространяются на оценку загрязнения почв пестицидами.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

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

1.2. Основным критерием гигиенической оценки опасности загрязнения почвы вредными веществами является предельно-допустимая концентрация (ПДК) химических веществ в почве. ПДК представляет собой комплексный показатель безвредного для человека содержания химических веществ в почве, так как используемые при их научном обосновании критерии отражают все возможные пути опосредованного воздействия загрязнителя на контактирующие среды, биологическую активность почвы и процессы ее самоочищения. При этом каждый из путей воздействия оценивается количественно с обоснованием допустимого уровня содержания веществ по каждому показателю вредности. Наименьшее из обоснованных уровней содержание является лимитирующим и принимается за ПДК вещества, так как отражает наиболее уязвимый путь воздействия данного токсиканта.

1.3. 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 (приложение );

Приоритетности загрязнителей в соответствии со списком ПДК химических веществ в почве (табл. ) и их классом опасности (приложение ) («Предельно допустимые концентрации химических веществ в почве», 1979, 1980, 1982, 1985, 1987 г.г.);

Характером землепользования (приложение ).

1.3.1. При отсутствии возможности учета всего комплекса химических веществ, загрязняющих почву, оценку осуществляют по наиболее токсичным веществам, т.е. относящимся к более высокому классу опасности (приложение ).

1.3.2. В случае отсутствия в приведенных документах (приложение ) класса опасности химических веществ, приоритетных для почв обследуемого района, их класс опасности может быть определен по индексу опасности (приложение ).

1.4. Отбор проб почвы, их хранение, транспортировка и подготовка к анализу осуществляется в соответствии с ГОСТ 17.4.4.02-84 «Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб почвы для химического, бактериологического и гельминтологического анализа».

1.5. Определение химических веществ в почве проводится методами, разработанными при обосновании их ПДК в почве и утвержденными МЗ СССР, которые опубликованы в приложениях к «Предельно допустимым концентрациям химических веществ в почве (ПДК)» (1979, 1980, 1982, 1985 г.г.).

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

а). Опасность загрязнения тем больше, чем больше фактические уровни содержания контролируемых веществ в почве (С) превышают ПДК. То есть, опасность загрязнения почвы тем выше, чем больше значение коэффициента опасности (К о) превышает 1, т.е.

К о =

б). Опасность загрязнения тем выше, чем выше класс опасности контролируемых веществ.

в). Оценка опасности загрязнения любым токсикантом должна проводиться с учетом буферности почвы*, влияющей на подвижность химических элементов, что определяет их воздействие на контактирующие среды и доступность растений. Чем меньшими буферными свойствами обладает почва, тем большую опасность представляет ее загрязнение химическими веществами. Следовательно, при одной и той же величине К о опасность загрязнения будет больше для почв с кислым значением рН, меньшим содержанием гумуса и более легким механическим составом. Например, если К о вещества оказались равными в дерново-подзолистой супесчаной почве, в дерново-подзолистой суглинистой почве и черноземе, то в порядке возрастания опасности загрязнения почвы могут быть расположены в следующий ряд: чернозем Ð суглинистая дерново-подзолистая почва Ð супесчаная дерново-подзолистая почва.

* Под «буферностью почвы» понимается совокупность свойств почвы, определяющих ее барьерную функцию, обусловливающую уровни вторичного загрязнения химическими веществами контактирующих с почвой сред: растительности, поверхностных и подземных вод, атмосферного воздуха. Основными компонентами почвы, создающими буферность, являются тонкодисперсные минеральные частицы, определяющие ее механический состав, органическое вещество (гумус), а также реакция среды - рН.

1.7. Оценка опасности почв, загрязненных химическими веществами, проводится дифференцированно для разных почв (разного характера землепользования) и основывается на 2 основных положениях:

1. Хозяйственное использование территорий (почвы населенных пунктов, сельскохозяйственные угодья, рекреационные зоны и т.д.).

2. Наиболее значимые для этих территорий пути воздействия загрязнения почвы на человека.

В связи с этим предлагаются различные схемы оценки опасности загрязнения почв населенных пунктов и почв, используемых для выращивания сельскохозяйственных растений.

2. ГИГИЕНИЧЕСКАЯ СЦЕНКА ПОЧВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙ

2.1. Основой оценки опасности загрязнения почв, используемых для выращивания сельскохозяйственных растений, является транслокационный показатель вредности, являющийся важнейшим показателем при обосновании ПДК химических веществ в почве. Это обусловлено тем, что: 1) с продуктами питания растительного происхождения в организм человека поступает в среднем 70 % вредных химических веществ; 2) уровень транслокации определяет уровень накопления токсикантов в продуктах питания, влияет на их качество. Существующая разница допустимых уровней содержания химических веществ по различным показателям вредности (табл.) и основные положения дифференциальной оценки степени опасности загрязненных почв позволяют также дать рекомендации по практическому использованию почв загрязненных территорий.

2.2. Опасность загрязнения почв, используемых для выращивания сельскохозяйственных растений определяется в соответствии с табл. и . В табл. приведены основные принципы оценки почв и рекомендации по их использованию и снижению неблагоприятного действия загрязнений. Данные табл. являются логическим дополнением табл. и представляют необходимые сведения для ранжирования почв по уровню загрязнения в соответствии с принципами, изложенными в табл. .

Пример. Почвы территорий загрязнены никелем, содержание подвижных форм которого составляет в первой 20 мг/кг (1) и во второй - 5 мг/кг (2). На основании табл. и почва (1) должна быть отнесена к категории «чрезвычайно высокого» загрязнения, т.к. уровень содержания никеля превышает допустимые уровни содержания этого элемента по всем показателям вредности: транслокационному, миграционному водному и общесанитарному. Такая почва может быть использована только под технические культуры или полностью исключена из сельскохозяйственного использования.

Почва 2 может быть отнесена к категории «умеренно загрязненной», т.к. содержание никеля (5 мг/кг) превышает его ПДК (4 мг/кг), но не превышает допустимый уровень по транслокационному показателю вредности (6,7 мг/кг). В этом случае почва может быть использована под любые сельскохозяйственные культуры при одновременном осуществлении мероприятий по снижению доступности токсиканта - никеля - для растений.

Таблица 1

Принципиальная схема оценки почв сельскохозяйственного использования, загрязненных химическими веществами

Таблица 2

Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве и допустимые уровни их содержания по показателям вредности

*) Подвижные формы меди, никеля и цинка извлекаются из почвы аммонийно-ацетатным буфером с рН 4,8 (медь, цинк), рН 4,6 (никель).

**) Подвижная форма кобальта извлекается из почвы аммонийно-натриевым буферным раствором с рН 3,5 для сероземов и рН 4,7 для дерново-подзолистой почвы.

***) ОФУ - отходы флотации угля. ПДК ОФУ контролируются по содержанию бенз/а/пирена в почве, которое не должно превышать ПДК БП.

****) КГУ - комплексные гранулирование удобрения состава N:Р:К = 64:0:15. ПДК КГУ контролируется по содержанию нитратов в почве, которое не должно превышать 76,8 мг/кг абсолютно сухой почвы.

*****) ЖКУ - жидкие комплексные удобрения состава N :P:K = 10:34:0 ТУ 6-08-290-74 с добавками марганца не более 0,6 % от общей массы. ПДК ЖКУ контролируется по содержанию подвижных фосфатов в почве, которое не должно превышать 27,2 мг/кг абсолютно сухой почвы.

3. ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПОЧВ НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ

3.1. Оценка опасности загрязнения почвы населенных пунктов определяется: 1) эпидемиологической значимостью загрязненной химическими веществами почвы; 2) ролью загрязненной почвы как источника вторичного загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха и при ее непосредственном контакте с человеком; 3) значимостью степени загрязнения почвы в качестве индикатора загрязнения атмосферного воздуха.

3.2. Необходимость учета эпидбезопасности почвы населенных пунктов обусловливается, как показали результаты наших исследований, тем, что с увеличением химической нагрузки возрастает эпидемическая опасность почвы. В загрязненной почве на фоне уменьшения истинных представителей почвенных микробоценозов (антагонистов патогенной кишечной микрофлоры) и снижения ее биологической активности отмечается увеличение положительных находок патогенных энтеробактерий и геогельминтов, которые были более устойчивы к химическому загрязнению почвы, чем представители естественных почвенных микробоценозов.

3.3. Оценка уровня эпидемической опасности почвы населенных пунктов проводится по схеме, разработанной на основе вероятностного нахождения патогенных энтеробактерий и энтеровирусов. Критерием эпидемической безопасности является отсутствие патогенных агентов в исследуемом объекте (табл. ).

3.4. Оценка неблагоприятных последствий загрязнения почв при их непосредственном воздействии на организм человека важна для случаев геофагии у детей при их играх на загрязненных почвах. Такая оценка разработана по наиболее распространенному в населенных пунктах загрязняющему веществу - свинцу, содержание которого в почве, как правило, сопровождается увеличением содержания других элементов. При содержании свинца в почве игровых площадок на уровне 500 мг/кг и систематического нахождения его в почве можно ожидать изменений психоневрологического статуса у детей (War en H . V ., 1979; Dyggan M . J ., Willians ., 1977; ? 1983).

3.5. По данным изучения распределения в почве некоторых металлов, наиболее распространенных индикаторов загрязнения городов, может быть дана ориентировочная опенка опасности загрязнения атмосферного воздуха. Так, при содержании свинца в почве, начиная с 250 мг/кг, в районе действующих источников загрязнения наблюдается превышение его ПДК в атмосферном воздухе (0,3 мкг/м 3), при содержании меди в почве, начиная с 1500 мг/кг, наблюдается превышение ПДК меди в атмосферном воздухе (2,0 мкг/м 3).

3.6. 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: коэффициент концентрации химического вещества (К с), который определяется отношением его реального содержания в почве (С) к фоновому (С ф): К с = и суммарный показатель загрязнения (Z с ).

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

Z с = - (n - 1)

где n - число суммируемых элементов.

Анализ распределения геохимических показателей, получаемых в результате апробирования почв по регулярной сети, дает пространственную структуру загрязнения селитебных территорий и воздушного бассейна с наибольшим риском для здоровья населения (Методические рекомендации по геохимической оценке загрязнения территорий городов химическими элементами, 1982).

3.7. Оценка опасности загрязнения почв комплексом металлов по показателю Z с , отражающему дифференциацию загрязнения воздушного бассейна городов как металлами, так и другими, наиболее распространенными ингредиентами (пыль, окись углерода, окислы азота, сернистый ангидрид), проводится по оценочной шкале, приведенной в табл. . Градации оценочной шкалы разработаны на основе изучения показателей состояния здоровья населения, проживающего на территориях с различным уровнем загрязнения почв.

Определение химических веществ при оценке уровня загрязнения почв рекомендуется проводить методом эмиссионного анализа.

Таблица 3

Схема оценки эпидемической опасности почв населенных пунктов

Таблица 4

Ориентировочная оценочная шкалы опасности загрязнения почв по суммарному показателю загрязнения (z с )

Определение химических веществ при оценке уровня загрязнения почв рекомендуется проводить методом эмиссионного анализа.

Приложение 1

*) К с - коэффициент концентрации химического элемента определяется отношением его реального содержания в почве (С i ) к фоновому (С ф ): К с = .

Приложение 2

Отнесение химических веществ, попадающих в почву из выбросов, сбросов, отходов, к классам опасности (по ГОСТу 17.4.1.02-83 «Охрана природы. Почвы. Классификация химических веществ для контроля загрязнения» Госстандарт, М., 1983)

Приложение 3

Химические вещества - оценочные показатели, определяемые по СТ СЭВ 4470-84 «Охрана природы. Почвы. Номенклатура показателей санитарного состояния» для контроля качества почв с учетом характера землепользования

*) Выбор соответствующих показателей зависит от химического состава средств химизации сельского хозяйства, применяемых в конкретной местности.

**) Выбор соответствующих показателей зависит от характера выбросов промышленных предприятий.

Примечание:

Знак «+» означает, что существующий показатель обязателен для определения санитарного состояния почв;

Знак «-» - показатель не является обязательным.

Знак « ± » - показатель обязателен при наличии источника загрязнения. Менее 0,1

Не опасны

Формула расчета класса опасности (z )

z = lg

где:

A - атомный вес соответствующего элемента;

М - молекулярная масса химического соединения, в которое входит данный элемент;

S - растворимость в воде химического соединения (мг/л);

a - среднее арифметическое из шести ПДК химических веществ в разных пищевых продуктах (мясо, рыба, молоко, хлеб, овощи, фрукты);

ПДК - предельно допустимая концентрация элемента в почве.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

РАБОТА 5

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УРОВНЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВЫ НАСЕЛЕННОГО ПУНКТА И ОЦЕНКА СТЕПЕНИ ОПАСНОСТИ ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ НАСЕЛЕНИЯ

Цель работы: определение категории загрязнения почв по наличию в них повышенных концентраций загрязняющих веществ (ЗВ) и, на основе этого, оценка влияния суммарного загрязнения на здоровье населения.

Задание

(Приложение 11)

5.2. Определить уровень загрязнения почвы населенного пункта и оценить влияние суммарного загрязнения на здоровье на­селения.(Приложение 12)

5.3. Сделать краткие выводы.

Порядок выполнения работы

5.1. При оценке опасности загрязнения почв загрязняющими веществами (ЗВ) необходимо учитывать следующие закономерности (табл.5.1, 5.2):

1 Опасность загрязнения тем выше, чем больше фактическое содержание ЗВ в почве (обычно выражается концентрацией вещества С i , мг/кг), т.е., чем больше значение коэффициента К i превышает единицу; коэффициент опасности определяется сле­дующим образом:

К i =С i / ПДК i (5.1)

2 Опасность загрязнения тем выше, чем выше класс опасно­сти ЗВ. Отнесение ЗВ, попадающих в почву из выбросов, сбросов, отходов, к тому или иному классу опасности зависит от свойств ЗВ, в частности, от их способности накапливаться в организме, нарушать работу различных систем и органов, токсичности и др. Примеры ЗВ различных классов опасности приведеныв таблице 5.1;

Отнесение химических веществ, попадающих в почву, к классам опасности (по ГОСТ 17.4.1.02-83)

Таблица 5.1.

3 Опасность загрязнения тем выше, чем ниже буферные свойства почв. Это свойство почвы поглощать загрязнение из окружающей среды и прочно фиксировать его в почве зависит от содержания в почве органического вещества (гумуса почвы), кислотности почвы, механического состава, водного режима и ряда других свойств почвы. Буферность почвы определяет ее барьерную функцию, которая, в свою оче­редь, обусловливает уровни вторичного загрязнения химическими веществами сред, контактирующих с почвой: растительности, атмо­сферного воздуха, поверхностных и подземных вод.

Принципиальная схема оценки почв сельскохозяйственного использования, загрязненных химическими веществами

Таблица 5.2.

ЗАДАНИЕ 5.1. Определить категорию загрязнения почвы и возможность её использования.(Приложение 10-11)

ПРИМЕР 5.1 (Варианты задач для задания 5.1 даны в приложении 11 ).

На определенном участке территории установлено присутствие в почве меди с солесодержанием подвижных форм, равном 3,2 мг/кг, и свинца с концентрацией 25 мг/кг. Определить категорию загрязненности почвы и возможность ее использования для выращивания сельскохозяйственной продукции; установить характер возможного использования данной территории и мероприятия по снижению токсического воздействия почвенных загрязнений.

Решение

На основании данных приложения 10 находим: ПДК меди с учетом фона - 3,0 мг/кг; ПДК свинца с учетом фона - 30,0 мг/кг. Допустимые уровни содержания:

По транслокационному показателю вредности - меди - 3,5 мг/кг; свинца- 30,0 мг/кг

По миграционному водному показателю вредности - меди - 72,0 мг/кг; свинца - 260,0 мг/кг;

По общесанитарному показателю вредности - меди -3,0 мг/кг; свинца - 30,0 мг/кг.

На основании полученных данных составим таблицу :

Таблица 5.3.

ВЫВОД: Исходя из комплексной оценки загрязненности почвы (по худшему показателю), устанавливаем, что категория ее загрязненности - умеренно опасная .

Данная территория может использоваться под любые куль­туры при условии контроля качества сельскохозяйственных расте­ний и проведения мероприятий по снижению доступности для них имеющихся токсикантов, т.е. меди и свинца.

ЗАДАНИЕ 5.2.Определить уровень загрязнения почвы населенного пункта и оценить влияние суммарного загрязнения на здоровье населения. (Приложение 12)

Оценка уровня загрязнения почв населенных пунктов проводится по двум показателям: К с - коэффициенту концентрации отдельного вещества и

Z c - суммарному показателю загрязнения - при наличии в почве нескольких загрязняющих компонентов.

Коэффициент концентрации ЗВ определяется отношением

Кс = С/С ф (5.2)

где С - реальная концентрация данного химического вещества в почве, мг/кг;

С ф - фоновая концентрация в почве данного вещества, мг/кг.

Суммарный показатель загрязнения равен сумме коэффициентов концентраций загрязняющих почву химических элементов:

где п - число учитываемых ЗВ.

Оценка опасности загрязнения почв по найденному суммарному показателюZ c проводится с помощью данных табл.5.4.

Ориентировочная оценочная шкала опасности загрязнения почв по суммарному показателю загрязнения Z c

Таблица 5.4

ПРИМЕР 5.2 (Варианты задач для задания 5.2 приведены в приложении 12 .)

Необходимо определить категорию загрязнения почвы насе­ленного пункта химическими веществами по суммарному показате­лю загрязнения, на основании чего дать характеристику показателей здоровья населе­ния, проживающего на данной территории.

Исходные данные приведены в табл.5.5. Фоновые концентрации загрязняющих веществ в почве даны в приложении 12.

Таблица 5.5.

Решение

По формуле (5.2) находим коэффициенты концентрации за­грязняющих веществ:

К cF = 470/208 = 2,3;

К сВе = 4,9/1,5 = 3,3;

K cZn = 255/41,3 = 6,2.

По формуле (5.3) определим суммарный показатель загрязнения:

Z c = (2,3 + 3,3 + 6,2) - (3 - 1) = 9,8.

ВЫВОД В соответствии с данными табл.5.4 рассматриваемые почвы относятся к категории допустимого загрязнения и характеризуются наиболее низким уровнем заболеваемости детей и минимумом функциональных отклонений.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ (необходим письменный ответ)

1. Перечислите основные источники загрязнения почв.

2. Какие виды загрязнений почв наиболее опасны для человека? Для функционирования экосистемы?

3. Дать определение ПДКп.

4. Дать определения понятиям: миграционный водный показатель загрязнения среды, миграционный воздушный показатель загрязнения среды, общесанитарный показатель загрязнения, транслокационный показатель загрязнения.

5. Что такое коэффициент концентрации загрязняющего вещества в почве?

6. Что такое суммарный показатель загрязнения почвы? Зачем он определяется?

Приложение 10

ПДК химических веществ в почве и допустимые уровни содержания по показателям вредности

Приложение 11

Варианты задач для задания5.1

Приложение 12

Варианты задач для задания 5.2

I. Санитарно-химические показатели санитарного состояния почв:

Основным санитарно-химическим показателем является санитарное число , которое косвенно характеризует процесс гумификации почвы и позволяет оценить самоочищающую способность почвы от органических загрязнений.

Санитарное число - частное от деления количества почвенного белкового азота (азота гумуса) в мг в 100,0 абсолютно сухой почвы к общему содержанию органического азота в тех же единицах. Почва считается чистой, если санитарное число приближается к 1.

II. Биогеохимические показатели:

Основным критерием гигиенической оценки загрязнения почв химическими веществами является предельно допустимая концентрация (ПДК) или ориентировочно допустимая концентрация (ОДК) химических веществ в почве (табл. 3).

Коэффициент концентрации химического вещества (К с ) . К с определяется отношением фактического содержания определяемого вещества в почве (С i )

в мг/кг почвы к ПДК (табл. 3) с учетом регионального фонового (С пдк):

K c = C i / C пдк

Суммарный показатель загрязнения (Z с ), который равен сумме коэффициентов концентраций химических элементов-загрязнителей и выражен формулой: Z c = Σ (K ci + … + K cn) – (n - 1),

где n - число определяемых суммируемых веществ;

К сi - коэффициент концентрации i-го компонента загрязнения.

Оценка степени опасности загрязнения почвы химическими веществами проводится по санитарному числу, суммарному показателю загрязнения (табл. 2).

Таблица 2

Оценка степени химического загрязнения почвы

Таблица 3

Предельно-допустимые концентрации экзогенных химических веществ

Оценка показателей санитарно-эпидемиологической безопасности почвы

I. Санитарно - бактериологические показатели

1. Косвенные, характеризуют интенсивность биологической нагрузки на почву. Это - санитарно-показательные организмы группы кишечной палочки (коли-индекс) и фекальные стрептококки (индекс энтерококков).

2. Прямые санитарно-бактериологические показатели эпидемической опасности почвы - обнаружение возбудителей кишечных инфекций (возбудители

кишечных инфекций, патогенные энтеробактерии, энтеровирусы). Концентрация колифага в почве на уровне 10 КОЕ/г и более свидетельствует об инфицировании почвы энтеровирусами.

Число яиц геогельминтов (аскарид, власоглавов, токсокар, анкилостомид и др.), яиц биогельминтов (описторхов, дифиллоботриидов и др.), а также цист кишечных патогенных простейших (криптоспоридий, изоспор, лямблий, балантидий, дизентерийной амебы).

II.Санитарно - энтомологические показатели

Наличие синантропных мух и их личинок является прямым показателем загрязнения почвы и позволяет судить о загрязнении почвы отдельными видами отбросов и неудовлетворительном состоянии очистки в целом или определенных ее этапов (табл. 4). На территории населенных мест в общественных и частных домовладениях, пищевых и торговых предприятиях, пунктах общественного питания, в зоопарке, местах содержания служебных и спортивных животных), мясо- и молочных комбинатах и т.п. наиболее вероятными местами выплода мух являются скопления разлагающихся органических веществ и почвы вокруг них на расстоянии до 1 м.

Таблица 4

Оценка степени эпидемической опасности почвы

Здоровой почвой называют легкопроницаемую, крупнозернистую незагрязненную почву, если содержание глины и песка в ней составляет 1:3, отсутствуют возбудители болезней, яйца гельминтов, а микроэлементы содержатся в количествах, не вызывающих эндемические заболевания.

Результаты обследования почв учитывают при разработке мероприятий по их рекультивации, профилактике инфекционной и неинфекционной заболеваемости, схем районной планировки и в др. целях (табл. 5).

1. На основании данных ситуационной задачи оценить:

1) физические свойства почвы и ее способность к самоочищению;

2) степень загрязнения почвы химическими веществами;

3) санитарное состояние почвы.

2. Дать заключение о степени загрязнения и опасности почвы данного участка, указать рекомендации о возможном использовании данной почвы.

Ситуационные задачи по оценкестепени загрязнения и опасности почвы

При оценке качества почв в практике экологического нормирования широко используется показатель суммарного загрязнения почв (Z C). Расчет производится по уравнению

Z C = - (n -1),

где C i – фактическое содержание загрязняющего вещества в почве; C iФ – фоновое содержание вредного вещества в почве или его ПДК (ОДК); n – количество аномальных (превышающих фоновые содержания или ПДК) веществ.

Определение категории загрязнения производится по показателю суммарного загрязнения почвы (табл. 26). Все градации имеют привязку к качественной характеристике здоровья населения, проживающего на изучаемой территории.

Необходимо иметь в виду, что численное значение Z C при условии загрязненности почв зависит от состава и количества ингредиентов, используемых в расчетах. Увеличение количества поллютантов приводит к завышению результата. Первоначально авторами этого показателя (Сает Ю.Е., Ревич Б.А., Янин Е.П. и др.) предлагался перечень металлов (Cu, Zn, Pb, Cd, Ni, Fe, Co, Hg), содержания которых следует использовать при расчетах. Позже в различных рекомендациях по оценке степени загрязнения почв это условие не учитывалось, что снижает информативность и достоверность рассчитываемого по свободному перечню поллютантов суммарного показателя загрязнения почв, особенно при проведении сравнительного анализа. Кроме того, данный подход не позволяет учитывать современные разработки по токсикологии веществ. Поэтому использование величины Z C в сравнительном плане целесообразно лишь на уровне региональных и территориальных исследований, проводимых по единой методике.

Таблица 26 . Оценка экологического состояния почв

При размещении, проектировании, строительстве, реконструкции и эксплуатации объектов различного назначения, в том числе и тех, которые могут оказывать неблагоприятное воздействие на состояние почв, в соответствии с СанПиН 2.1.7.1287-03 «Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы» проводится изучение почв с использованием химических и санитарно-эпидемиологических критериев (табл. 27, 28).

Таблица 27 . Классы опасности химических загрязняющих веществ

Контроль качества почв проводится на стадиях проектирования и строительства. При выборе земельного участка, выполнении проектных работ, строительстве и приемке объекта в эксплуатацию контроль осуществляется с использованием стандартного перечня показателей, который включает тяжелые металлы (Pb, Cd, Zn, Cu, Ni, As, Hg), 3,4-бенз(а)пирен, нефтепродукты, pH, а также рассчитанной величины Z c . Оценка качества проводится в соответствии с данными табл. 28.

Таблица 28 . Оценка степени химического загрязнения почвы и рекомендации по их использованию (по: СанПиН 2.1.7.1287-03)

К max - максимальное значение допустимого уровня содержания элемента по одному из четырех показателей вредности.

В настоящее время разработаны критерии значительного ухудшения экологической обстановки в результате использования земель сельскохозяйственного назначения с нарушением установленных земельным законодательством требований рационального использования земли. К ним относятся два показателя:

Загрязнение почв химическими веществами, при котором суммарный показатель содержания в почве поллютантов, концентрация которых выше установленных для них ПДК, равна или превышает значение 30 (данный показатель – это сумма отношений фактического содержания каждого загрязняющего вещества к величине его норматива ПДК);

Размещение отходов производства и потребления 1–4 классов опасности в пределах земельного участка на суммарной площади от 0,5 гектара и выше.

Значительное ухудшение экологической обстановки дает право изъятия у собственника земельного участка из земель сельскохозяйственного назначения в судебном порядке.

Российскую нормативную базу сегодня отличает ряд противоречий в регулировании методических подходов к выполнению инженерно-экологических изысканий, что приводит к отсутствию единых критериев оценки состояния компонентов окружающей среды и неопределенности при принятии проектных решений. В частности, отсутствует единый методический подход к оценке загрязнения почв и грунтов, которая проводится в рамках инженерно-экологических изысканий.

В ходе проведения государственной экспертизы результатов инженерно-экологических изысканий эксперты нередко сталкиваются с ситуацией, когда некорректно определенная категория загрязнения почв и грунтов приводит к принятию необоснованных проектных решений в части рекультивации земель. Проблема оценки загрязнения почв особенно актуальна при разработке проектной документации объектов капитального строительства на территории городов, промышленных предприятий, участков геохимических аномалий на нетронутых территориях, сельскохозяйственных угодьях. Степень загрязненности почв напрямую влияет на их последующее использование. Так, например, загрязненный плодородный слой не подлежит снятию, почвы и грунты с чрезвычайно опасной категорией загрязнения подлежат утилизации или захоронению. В ходе проведения государственной экспертизы результатов инженерно-экологических изысканий эксперты нередко сталкиваются с ситуацией, когда некорректно определенная категория загрязнения почв и грунтов приводит к принятию необоснованных проектных решений в части рекультивации земель. Типичным примером такой ситуации является отнесение почв к допустимой категории загрязнения вместо умеренно опасной, в результате в проектной документации не предусматривается перекрытие данных грунтов слоем чистого грунта. Либо, наоборот, загрязненный слой ошибочно считается незагрязненным, а в объемах работ предусматривается его снятие и складирование в качестве плодородного.

Противоречия, выявленные в нормативной базе, затрагивают такие вопросы, как применение гигиенических нормативов при определении категории загрязнения почв тяжелыми металлами и определение суммарного показателя загрязнения почв (Zc).

Основными нормативными документами, регламентирующими методические подходы к выполнению инженерно-экологических изысканий, в том числе к определению загрязнения почвенного покрова, являются:

• СП 47.13330.2012 «Инженерные изыскания для строительства. Основные положения»,
• СанПиН 2.1.7.1287-03 «Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы»,
• СП 11-102-97 «Инженерно-экологические изыскания для строительства»,
• МУ 2.1.7.730-99 «Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест».

Стандартный перечень определяемых металлов в почве установлен п. 8.4.13 СП 47.13330.2012 и п. 6.4 СанПиН 2.1.7.1287-03. Он включает тяжелые металлы, нефтепродукты и бенз(а)пирен. К сожалению, методика пробоподготовки и определяемая форма тяжелых металлов (валовая, водорастворимая, кислоторастворимые и подвижные формы) в этих документах не конкретизирована. СанПиН 2.1.7.1287-03 указывает, что определение содержания загрязняющих веществ в почвах проводится методами, использованными при обосновании гигиенических нормативов или другими аттестованными методами.

Согласно статье 21 Федерального закона от 30 марта 1999 года № 52-ФЗ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения», содержание химических веществ не должно превышать предельно допустимые концентрации (уровни), установленные санитарными правилами. СанПиН 2.1.7.1287-03, в свою очередь, указывают, что содержание тяжелых металлов в почвах жилой застройки не должно превышать предельно-допустимые концентрации (ПДК) или ориентировочно допустимые концентрации (ОДК). Оценка загрязнения почвы в целом проводится согласно Приложению 1 «Оценка степени химического загрязнения почвы» к данным СанПиН с учетом классов опасности элементов. В настоящее время в отношении неорганических загрязнителей природного происхождения (тяжелых металлов) разработаны гигиенические нормативы ГН 2.1.7.2511-09 (ПДК) и ГН 2.1.7.2041-06 (ОДК).

Принципиальные противоречия возникают в вопросе гигиенической оценки: пункты 3.3 и Приложение 1 устанавливают критерии к определению категорий загрязнения почвы тяжелыми металлами по значениям ПДК (ОДК) и Кmах. При этом, Кmах – максимальное значение допустимого уровня содержания элемента по одному из четырех показателей вредности. То есть, из четырех основных лимитирующих показателей вредности (транслокационный, общесанитарный, водно-миграционный и воздушно-миграционный) Kmax является максимально возможной допустимой концентрацией, когда остальные лимитирующие показатели вредности уже превышены.

ПДК тяжелых металлов стандартного перечня (валовая либо подвижная форма) разработаны только для одного из показателей вредности (транслокационного либо общесанитарного) без разделения на типы почв. ОДК разработаны для валовых форм тяжелых металлов, безотносительно к показателям вредности, и трех литогеохимических групп почв. Значения Кmах приведены только в МУ 2.1.7.730-99, однако этот документ не подлежит государственной регистрации, не относится к санитарным правилам, а указанные в нем уровни допустимого содержания элементов (в том числе, Кmах) не являются гигиеническими нормативами. Отметим, что обязательность государственной регистрации санитарных норм и правил установлена Положением о государственном санитарно-эпидемиологическом нормировании, утвержденным постановлением Правительства Российской Федерации от 24 июля 2000 года № 554.

Таким образом, на сегодняшний день в Российской Федерации отсутствуют гигиенические нормативы допустимого уровня содержания тяжелых металлов в почве по всем показателям вредности, которые бы позволяли провести полную оценку качества почвы. По смыслу положений пункта 1 статьи 21 Федерального закона от 30 марта 1999 года № 52-ФЗ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» и пунктов 3.2, 3.3 СанПиН 2.1.7.1287-03, а также учитывая, что гигиенические нормативы предельно допустимых концентраций и ориентировочно допустимых концентраций химических веществ в почве, установленные ГН 2.1.7.2041-06, ГН 2.1.7.2511-09, разработаны для одних и тех же элементов, имеют равную юридическую силу и одинаковую область применения, законодательство не выдвигает однозначного требования определения формы элемента для сравнения исключительно с ПДК при наличии ОДК для другой формы элемента.

Выбор конкретной методики пробоподготовки и определения тяжелых металлов относится к компетенции изыскателя и должен быть основан на характере территории и почвенного покрова, ожидаемой структуре и источниках загрязнения, имеющемся материально-техническом обеспечении. Поскольку единых критериев нет, следует руководствоваться требованиями пункта 4.14 СП 47.13330.2012, согласно которым исполнитель инженерных изысканий обосновывает состав и объемы работ, методику и технологию их выполнения в программе инженерных изысканий. Соответственно, выбор конкретной методики пробоподготовки и определения тяжелых металлов относится к компетенции изыскателя и должен быть основан на характере территории и почвенного покрова, ожидаемой структуре и источниках загрязнения, имеющемся материально-техническом обеспечении. В целом, такой подход должен обеспечивать получение результатов исследований, достаточных для принятия обоснованных решений по дальнейшему обращению с почвой.

Возвращаясь к понятию «предельно допустимые уровни» (ПДУ) в отношении содержания химических веществ, следует отметить, что приложение 1 СанПиН 2.1.7.1287-03 устанавливает критерий отнесения почв к различным категориям загрязнения, в том числе по значению суммарного показателя загрязнения Zc. Для расчета последнего необходимые сведения о фоновых значениях концентраций тяжелых металлов, которые согласно пункту 8.4.13 СП 47.13330.2012 могут быть получены в ходе инженерно-экологических изысканий при отсутствии данных о региональном фоновом содержании элементов. Это - универсальный показатель, который всегда может быть рассчитан изыскателем и для которого имеются однозначные критерии. Необходимость определения суммарного загрязнения почв (Zc) установлена пунктом 8.4.13 СП 47.13330.2012 и пунктом 6.4 СанПиН 2.1.7.1287-03 наряду с химическими веществами.

В приложении 1 к СанПиН 2.1.7.1287-03 указывается, что расчет Zc проводится в соответствии с методическими указаниями по гигиенической оценке качества почвы населенных мест, то есть упомянутых выше МУ 2.1.7.730-99.

Методики расчета данного показателя также имеют разночтения. В ходе рассмотрения отчетов по инженерно-экологическим изысканиям встречаются результаты расчета суммарного показателя загрязнения, который принимает отрицательные значения. Согласно пункту 6.7 МУ 2.1.7.730-99 «Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест» приводится следующий способ расчета Zc:

Z c = S (К с i +...+К cn) - (n-1), где

n - число определяемых суммируемых вещества;

К сi - коэффициент концентрации i-го компонента загрязнения»

Таким образом, дословное прочтение данного пункта подразумевает суммирование всех коэффициентов концентрации тяжелых металлов.

Этот способ расчета в тексте МУ 2.1.7.730-99 практически полностью копирует «Методические указания по оценке степени опасности загрязнения почвы химическими веществами», утвержденные приказом Министерства здравоохранения СССР № 4266-87. В соответствии с данными указаниями расчет выполняется следующим образом:

Z с = - (n - 1)

где n - число суммируемых элементов.

коэффициент концентрации химического вещества (К с), который определяется отношением его реального содержания в почве (С) к фоновому (С ф): К с =

Оба документа ссылаются на первоисточник - «Методические рекомендации по геохимической оценке загрязнения территорий городов химическими элементами» (М., ИМГРЭ, 1982).

Для данной методики, а также в СП 11-102-97 и СП 47.13330 характерно принципиальное отличие от методических указаний, утвержденных органами санитарно-эпидемиологического надзора: при расчете Zc суммируются только те коэффициенты концентраций элемента K i , где измеренная концентрация превышает фоновую и K i >1. Соответственно, слагаемое количество суммируемых коэффициентов n тоже уменьшается, так как он отражает количество не всех определяемых элементов, но только тех, которые имеют превышение над фоном. Элементы, концентрация которых не превышает фоновую, в расчете не участвуют. Отступление от данного положения и суммирование коэффициентов концентрации всех элементов вне зависимости от превышения значения приводит к парадоксальной ситуации: Zc может принять отрицательное значение, что означает потерю смысла данного расчета. Увеличение количества суммируемых элементов может искусственно снизить значение Zc и, в конечном итоге, некорректно определить категорию загрязнения почвы. Например, результат расчета может получиться несколько меньше 16, при этом корректное значение показателя более 16 и категория загрязнения почв фактически умеренно опасная, а не допустимая по неверному расчету.

Подводя итоги, можно сказать, что отсутствие однозначных критериев по оценке качества почвы ведет к неопределенности при принятии проектных решений, что, в свою очередь, например, может приводить к необоснованным затратам застройщика при утилизации грунта, либо, наоборот, к невыполнению мероприятий по сохранению плодородного слоя, размещению на поверхности загрязненных почв, что может повлечь вред для здоровья населения. Поэтому принципиальное значение имеет обоснование конкретной методики лабораторных работ - пробоподготовки и анализа почв на загрязнение. Вместе с тем суммарный показатель загрязнения почв тяжелыми металлами Zc является нормативно обоснованным и достаточно универсальным критерием гигиенической оценки почв. Анализ методик расчета суммарного показателя загрязнения почв Zc показал, что наиболее корректной версией расчета следует признать методику из первоисточника (М.: ИМГРЭ, 1982), которая воспроизведена в СП 47.13330.2012.

В настоящее время специалистами заинтересованных организаций ведется работа по актуализации СП 11-102-97 «Инженерно-экологические изыскания для строительства». Будем надеяться, что разработчики уделят самое пристальное внимание методике исследования и критериям оценки загрязненности почвенного покрова в составе инженерно-экологических изысканий.