Общая характеристика. Принято различать естественное и антропогенное загрязнение почвы. Естественное загрязнение почв возникает в результате природных процессов в биосфере, происходящих без участия человека и приводящих к поступлению в почву химических веществ из атмосферы, литосферы или гидросферы, например, в результате выветривания горных пород или выпадения осадков в виде дождя или снега, вымывающих загрязняющие ингредиенты из атмосферы. Наиболее опасно для природных экосистем и человека антропогенное загрязнение почвы, особенно техногенного происхождения. Наиболее характерными загрязнителями являются пестициды, удобрения, тяжелые металлы и другие вещества промышленного происхождения. Источники поступления загрязнителей в почву. Можно выделить следующие основные виды источников загрязнения почвы: 1) атмосферные осадки в виде дождя, снега и др.; 2) сброс твердых и жидких отходов промышленного и бытового происхождения; 3) использование пестицидов и удобрений в сельскохозяйственном производстве. Рссмотрим более подробно перечисленные виды источников почвенного загрязнения. Атмосферные осадки, вымывая из атмосферы газообразные загрязняющие вещества, приводят к росту концентрации серной, азотной и других кислот в почве, что сопровождается ее закислением и снижением урожайности. Поступающие в почву с осадками атмосферные аэрозоли в жидкой и твердой фазах, имеющие, как правило, сложный химический состав, способствуют накоплению в почве тяжелых металлов и разнообразных органических веществ, включая опасные углеводороды. Промышленные и бытовые отходы, объемы которых огромны и растут быстрыми темпами, способствуют накоплению в почве тяжелых металлов, углеводородов, включая опасные токсические хлор-, фтор-, фосфорсодержащие соединения, обладающие канцерогенным действием. Наибольшую опасность как для человека, так и для природных экосистем представляет третий вид почвенного загрязнения, связанный с применением пестицидов и удобрений, вызывающих химическое загрязнение продуктов питания, с которыми, как было отмечено выше, наш организм получает до 70% загрязняющих веществ. Загрязнение почвы пестицидами и удобрениями. Необходимость обеспечения населения продуктами питания, а промышленности – сырьевыми ресурсами требует повышать плодородие почвы и вести борьбу с вредителями урожая. Поэтому в современном сельскохозяйственном производстве применяются удобрения и пестициды, которые даже при агрономически правильном их использовании могут создавать опасные уровни загрязнения почвы. Удобрение – вещество или агент, создающее при внесении в почву или водоем условия для ускоренного роста и развития растений и микроорганизмов, способствующее увеличению урожая. Различают органические, минеральные, химические и другие (например, бактериальные) виды удобрений. К органическим удобрениям относятся перегной, торф, навоз, птичий помет и другие органические остатки, используемые для повышения плодородия почвы. Химическое, или минеральное, удобрение – добытое из недр или полученное промышленным путем химическое соединение, содержащее в большом количестве один или несколько основных элементов питания растений (азот, фосфор, калий и др.), необходимые микроэлементы (медь, марганец и др.) или естественные продукты типа извести, гипса, золы и т.п., способные улучшить химические и структурные характеристики почвы. Этот вид удобрений приводит к большим концентрациям в почве химических веществ, включая опасные для здоровья человека нитриты и нитраты. Пестициды – опасные для здоровья человека химические вещества, используемые для уничтожения вредных насекомых (инсектициды), растений-сорняков (гербициды), грибковых культур (фунгициды) и др. В мировом производстве пестицидов инсектициды занимают 45%, гербициды – 40%, фунгициды – 15% и прочие – 10%. Средняя норма применения пестицидов в сельском хозяйстве в нашей стране к концу 80-х годов составляла 2 кг на 1 га пашни, т.е. около 1,4 кг/чел. Многие пестициды сохраняются в почве длительное время и накапливаются по трофическим цепям, что со временем приводит к превышению безопасных для здоровья человека уровней.
Нормирование загрязнений почв
В минеральной части почв присутствуют кремний, алюминий, железо, медь, кадмий, кальций, марганец, фосфор, сера и др. элементы. Как правило, химические элементы в почве находятся в виде соединений. Органическая составляющая почв представляет собой продукты распада животного и растительного происхождения (гумус), а также белки, углеводы, органические кислоты, жиры, дубильные вещества. В почвах находится большое количество живых организмов, играющих важную роль в процессе почвообразования.
Из почвы химические вещества в определенных количествах переходят в растения, а из растений с пищей попадают в организм животных и человека. Микроэлементы играют важную роль в развитии растительного и животного мира, в том числе и человека. Недостаток и избыток микроэлементов в почве приводит к нарушению обменных процессов не только у травоядных, но и у плотоядных животных и в организме человека. Заболевания, связанные с недостатком или избытком микроэлементов, называются эндемическими. Почвы способны накапливать радиоактивные вещества, которые поражают живые организмы, а попадая с пищей в организм животных и человека, приводят к заболеваниям.
Наиболее распространено загрязнение почв канцерогенами типа полициклических ароматических углеводородов. Основные источники канцерогенных загрязнений – выхлопные газы двигателей автомобилей, выбросы котельных и промышленных предприятий. Загрязнение почв канцерогенными веществами наблюдается на расстоянии до 5 км от дорог и источников выбросов.
Проблемы гигиенического регламентирования загрязнения почв возникло в 60-х годах 20 –го века, однако нормирование химических веществ в почве началось только в 1976 году, когда были впервые разработаны методические рекомендации по установлению ПДК химических веществ, утвержденные Минздравом СССР. При этом под предельно допустимым количеством загрязняющих почву химического вещества (мг/кг), не вызывающая прямого или косвенного влияния на окружающую среду и здоровье человека. Одновременно с нормированием химических веществ в почве были разработаны теоретические и методологические основы нормирования массы пестицидов, тяжелых металлов, нефтепродуктов, органических соединений и микроэлементов.
Ниже приведены значения ПДК некоторых химических веществ в почве:
Таблица 7.7
Наименование веществ | ПДК, мг/кг |
Металлы | |
Ванадий | |
Кобальт (подвижная форма) | |
Марганец | |
Медь (подвижная форма) | |
Никель | |
Ртуть | 2,1 |
Свинец | |
Свинец (подвижная форма) | |
Хром | |
Цинк | |
Неорганические соединения | |
Нитраты | |
Мышьяк | |
Сероводород | 0,4 |
Фосфор (суперфосфат) | |
Фториды (водорастворимая форма) | |
Ароматические углеводороды | |
Бензол | 0,3 |
Изопропил бензол | 0,5 |
Ксилолы | 0,3 |
Стирол | 0,1 |
Толуол | 0,3 |
Удобрения и поверхностно- | |
активные вещества (ПАВ) | |
Жидкие комплексные удобрения | |
Азотно-калийные удобрения | |
ПАВ | 0,2 |
Номенклатура регламентированных ПДК химических веществ в почве составляет несколько десятков наименований. По степени вредности химических веществ при систематическом их поступлении в почву располагаются в следующей последовательности: пестициды и их метаболиты, тяжелые металлы, микроэлементы, нефтепродукты, сернистые соединения, органические соединения и т.д.
В качестве оценочного показателя применяется показатель ориентировочно допустимого количества загрязняющего почву химического вещества (ОДК), который определяется расчетным методом.
Для земель единого государственного земельного фонда, устанавливается номенклатура показателей санитарного состояния почв в соответствии с ГОСТ 17.4.2.01-81. эта номенклатура показателей должна применяться при разработке нормативно-технической документации по охране почв от загрязнений, а также при контроле состояния почв.
Контроль за состоянием почв осуществляется по специальным методикам санитарными врачами, санитарно-эпидемиологическими станциями, а по химическим загрязнениям, вызывающим подкисление или подщелачивание почв, - агрохимическими лабораториями, санитарно-эпидемиологическими станциями и органами охраны природы.