Задание 2. Оценка качества природной среды по интегральным геохимическим показателям.
Определение гидрохимического индекса загрязнения воды (ИЗВ)
Гидрохимический ИЗВ является аддитивным показателем и представляет собой среднюю долю превышения ПДК по строго лимитированному числу индивидуальных ингредиентов и вычисляется по формуле:
где n – число показателей, используемых для расчета индекса; С i – концентрация химического вещества в воде, мг/л; ПДК i – предельно допустимая концентрация вещества в воде, мг/л.
При определении ИЗВ для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового видов водопользования расчет ведут по величине ПДК в для шести компонентов, имеющих наибольшую кратность превышения (С/ПДК в ), т.е. n = 6. В число шести основных, так называемых «лимитируемых» показателей, входят в обязательном порядке концентрация растворенного кислорода и значение БПК 5 .
Учитывая, что показатель биохимического потребления кислорода (БПК 5) является интегральным показателем наличия легкоокисляемых органических веществ (ПДК для БПК полн − 3 мг О 2 /л), а также то, что с увеличением содержания легкоокисляемых органических веществ (уменьшением содержания растворенного кислорода) качество вод снижается более резко, ПДК для этих показателей принимается по табл. 1.6.
Внимание! Для кислорода находится отношение ПДК i к C i .
В зависимости от величины ИЗВ участки водных объектов подразделяются по качеству на 7 классов, представленных в табл. 1.1.
Таблица 1.1
Классификация качества воды водоемов в зависимости от комплексного ИЗВ
| Качественное состояние воды | Значения ИЗВ | Класс качества воды |
| Очень чистые | < 0,2 | |
| Чистые | 0,2 – <1,0 | |
| Умеренно загрязненные | 1,0 – <2,0 | |
| Загрязненные | 2,0 – 4<,0 | |
| Грязные | 4,0 – <6,0 | |
| Очень грязные | 6,0 – <10,0 | |
| Чрезвычайно грязные | ≥ 10,0 |
Задание к работе
Река Т. используется по многоцелевому назначению. На различных участках реки вода используется для хозяйственно-питьевых и культурно-бытовых нужд населения. Загрязнение воды может быть от недостаточно очищенных сбросов сточных вод различных предприятий, а также от смыва с полей части почвы, содержащей различные агрохимикаты. Необходимо определить экологическое состояние и пригодность водоема для указанных видов водопользования, а также предложить способы решения возникающих проблем.
1. Определить индекс загрязнения воды (ИЗВ):
1.1. Используя данные ГН 2.1.5.1315-03 заполнить таблицу 1.4
1.3. Выбрать шесть компонентов для расчета: концентрация растворенного кислорода, значение БПК 5 , а также значения 4 показателей, имеющих наибольшую кратность превышения.
1.5. Результаты расчетов представить в виде таблицы 1.5.
1.6. Указать качественное состояние воды в соответствии с данными таблицы 1.1
1.7. Дать характеристику 3 веществам, наиболее сильно загрязняющим воду (по превышению ПДК)
В табл. 1.2 приведены результаты стандартного анализа воды. В табл. 1.3 и 1.5 приведены данные химического анализа воды по содержанию в ней токсичных металлов и справочные данные для определения величины ИЗВ.
Таблица 1.2
Стандартный анализ воды
| № вар | Показатели | |||||||||
| Коли- индекс | Запах, баллы | БПК 5 , мг О 2 /л | рН | Растворенный кислород, мг/л | Цвет-ность, град | Взвешенные вещества, мг/л | Общая минерализация, мг/л | Хлориды, мг/л | Сульфаты, мг/л | |
| 10 8 | 1,5 | 7,2 | ||||||||
| 10 7 | 9,4 | |||||||||
| 1888 8,3 | ||||||||||
| 3,5 | ||||||||||
| 10 | 5,2 | |||||||||
| 7,1 | ||||||||||
| 10 6 | 9,8 | |||||||||
| 10 6 | 1,5 | 1,5 | ||||||||
| 1,5 | 3,4 | |||||||||
| 0,5 | 5,5 | |||||||||
| 7,6 | ||||||||||
| 10 5 | 9,1 | |||||||||
| 10 8 | 1,8 | |||||||||
| 3,6 | ||||||||||
| 1,5 | 5,4 |
Таблица 1.3
Результаты химического анализа воды по содержанию в ней катионов токсичных металлов
| № вар | Концентрация С, мг/л | ||||||||
| Al 3+ | As 3+ | Cu 2+ | Fe 3+ | Hg 2+ | Mn 2+ | Ni 2+ | Pb 2+ | Zn 2+ | |
| 0,15 | 0,03 | 2,0 | 0,1 | 0,001 | 0,05 | 0,35 | 0,05 | 0,2 | |
| 0,03 | 0,02 | 1,0 | 0,2 | 0,001 | 0,07 | 0,16 | 0,70 | 0,1 | |
| 0,02 | 0,01 | 0,5 | 0,1 | 0,001 | 0,20 | 0,25 | 0,05 | 1,0 | |
| 0,02 | 0,07 | 0,5 | 0,2 | 0,001 | 0,30 | 0,46 | 0,02 | 2,0 | |
| 0,30 | 0,01 | 2,0 | 0,5 | 0,001 | 0,05 | 0,34 | 0,02 | 0,05 | |
| 0,02 | 0,10 | 0,2 | 0,1 | 0,001 | 0,05 | 0,33 | 0,02 | 0,5 | |
| 0,01 | 0,02 | 0,1 | 0,2 | 0,001 | 0,07 | 0,08 | 0,05 | 7,0 | |
| 0,002 | 0,01 | 0,5 | 0,1 | 0,003 | 0,03 | 0,37 | 0,03 | 2,0 | |
| 0,01 | 0,03 | 2,0 | 2,0 | 0,001 | 0,50 | 0,03 | 0,05 | 0,5 | |
| 0,02 | 0,02 | 0,1 | 0,1 | 0,001 | 0,05 | 0,05 | 0,02 | 0,5 | |
| 0,03 | 0,05 | 1,5 | 0,6 | 0,001 | 0,30 | 0,31 | 0,05 | 1,5 | |
| 0,01 | 0,10 | 1,8 | 0,2 | 0,002 | 0,05 | 0,25 | 0,03 | 1,0 | |
| 0,02 | 0,05 | 0,5 | 0,15 | 0,001 | 0,10 | 0,10 | 0,07 | 0,5 | |
| 0,01 | 0,02 | 0,1 | 0,3 | 0,001 | 0,03 | 0,48 | 0,02 | 1,0 | |
| 0,30 | 0,03 | 0,3 | 1,6 | 0,001 | 0,25 | 0,36 | 0,03 | 0,5 |
Таблица 1.4
Предельно допустимые концентрации и класс опасности химических веществ в воде
Таблица 1.5
Индекс загрязнения воды
| Компоненты | Концентрация С, мг/л | ПДК в, мг/л | С/ПДК в | Участвуют в расчете ИЗВ |
| БПК 5 , мг О 2 /л | ||||
| Растворенный кислород, мг/л | ||||
| Сl - | ||||
| SO 4 2- | ||||
| Al 3+ | ||||
| As 3+ | ||||
| Cu 2+ | ||||
| Fe 3+ | ||||
| Hg 2+ | ||||
| Mn 2+ | ||||
| Ni 2+ | ||||
| Pb 2+ | ||||
| Zn 2+ | ||||
| - | ИЗВ |
Таблица 1.6
Нормативные величины БПК5 и растворенного кислорода
Суммарный показатель химического загрязнения Zc
Химическое загрязнение грунтов и донных отложений оценивают по суммарному показателю химического загрязнения Zc, являющимся индикатором неблагоприятного воздействия на здоровье населения.
Суммарный показатель химического загрязнения Zc характеризует степень химического загрязнения грунтов, обследуемых участков металлов I-III классов опасности, и определяется как сумма коэффициентов концентрации Kc, отдельных компонентов загрязнения по формуле
Zс = Кci + … + Кcn - (n - 1), (2.1)
где: n - количество учитываемых химических элементов;
Кci - коэффициент концентрации i-го компонента загрязнения, превышающий единицу.
Задание к работе
1.1. Используя данные СанПиН 2.1.7.1287-03, ГН 2.1.7.2041-06, ГН 2.1.7.2511-09 заполнить таблицу 2.2. В случае отсутствия установленного ПДК (ОДК), указать кларк элемента в городских почвах (по Алексеенко).
1.3. Выбрать для расчета компоненты, Кс которых превышает 1 .
1.5. Результаты расчетов представить в виде таблицы 2.3.
1.6. Сделать вывод об уровне суммарного загрязнения и привести рекомендации по использованию почв в соответствии с СанПиН 2.1.7.1287–03.
1.7. Дать характеристику 3 веществам, наиболее сильно загрязняющим почву (по превышению ПДК)
Таблица 2.1
Результаты химического анализа почвы по содержанию в ней токсичных металлов
| № вар. | Концентрация вещества в почве, мг/кг | ||||||||
| Pb | Zn | Cu | Ni | Co | Mn | V | As | Sr | |
| 152,3 | 461,1 | 30,0 | 32,3 | 3,7 | 583,1 | 35,0 | 35,5 | 209,5 | |
| 18,7 | 91,0 | 24,7 | 23,9 | 2,8 | 509,9 | 24,3 | 12,2 | 139,9 | |
| 44,8 | 117,7 | 24,4 | 22,5 | 1,9 | 422,2 | 16,7 | 15,8 | 169,6 | |
| 26,3 | 82,7 | 32,3 | 23,5 | 0,9 | 491,4 | 35,0 | 12,7 | 193,1 | |
| 30,4 | 75,0 | 37,9 | 23,9 | 0,9 | 401,0 | 36,7 | 12,8 | 129,3 | |
| 31,2 | 109,1 | 39,4 | 28,2 | 3,5 | 725,1 | 59,1 | 13,1 | 166,0 | |
| 133,7 | 219,6 | 26,8 | 22,1 | 2,7 | 484,4 | 23,4 | 31,9 | 155,1 | |
| 29,0 | 89,5 | 31,5 | 20,4 | 1,5 | 404,5 | 20,4 | 35,0 | 165,8 | |
| 49,6 | 142,3 | 26,8 | 22,8 | 1,8 | 485,8 | 26,3 | 24,3 | 140,4 | |
| 169,8 | 26,8 | 30,1 | 2,1 | 521,3 | 31,4 | 16,7 | 123,8 | ||
| 44,5 | 205,6 | 38,4 | 30,4 | 1,6 | 525,3 | 33,8 | 35,0 | 174,0 | |
| 67,8 | 200,0 | 31,0 | 36,8 | 3,5 | 300,0 | 25,4 | 36,7 | 178,9 | |
| 72,3 | 350,7 | 24,0 | 28,7 | 0,8 | 298,0 | 27,8 | 27,8 | 165,0 | |
| 40,1 | 99,8 | 22,0 | 25,5 | 0,4 | 425,0 | 26,3 | 26,3 | 123,8 | |
| 18,9 | 95,0 | 36,6 | 24,0 | 2,6 | 523,6 | 18,5 | 18,5 | 114,5 |
Таблица 2.2
Предельно допустимые концентрации и класс опасности элементов в почве
Таблица 2.3
Показатель химического загрязнения
| Элемент | Концентрация, мг/кг | ПДК (ОДК), мг/кг | Кс | Участвуют в расчете Zc |
| Pb | ||||
| Zn | ||||
| Cu | ||||
| Ni | ||||
| Co | ||||
| Mn | ||||
| V | ||||
| As | ||||
| Sr | ||||
| Zc | ||||
| Вывод (уровень суммарного загрязнения, рекомендации) |
Примечание:
1) Для Pb, Zn, Cu, Ni, As использовать ОДК. Тип почв – кислые (суглинистые и глинистые), рН КСl<5,5
| Показатель | Зона экологического бедствия | Зона чрезвычайной экологической ситуации | Удовлетворительная ситуация |
| Основные показатели: ПДК и ПХЗ-10 | |||
| Химические вещества классов опасности: | |||
| 1-2-го, ПДК | > 10 | 5-10 | |
| 3-4-го, ПДК | > 100 | 50-100 | |
| 1-2-го, ПХЗ-10 | > 80 | 35-80 | |
| 3-4-го, ПХЗ-10 | > 500 | ||
| Дополнительные показатели | |||
| Запахи и привкусы, баллы | > 4 | 3-4 | |
| Нефть и нефтепродукты | Пленка темной окраски, занимающая 2 /з обозримой площади | Яркие полосы или пятна тусклой окраски | Отсутствуют |
| pH | 5,0-5,6 | 5,7-6,5 | > 7,0 |
| ХПК (химическое потребление кислорода), мг Ог/л | 20-30 | 10-20 | < 5,0 |
| Растворенный кислород, % насыщения | 10-20 | 20-50 | > 80 |
| Нитриты, ПДК | > 10 | > 5 | < 1 |
| Нитраты, ПДК | > 20 | > 10 | < 1 |
| Соли аммония, ПДК | > 10 | > 5 | < 1 |
| Фосфаты, ПДК | > 0,6 | 0,3-0,6 | < 0,05 |
| Минерализация, доли регионального уровня | 3-5 | 2-3 | Региональныйуровень |
| КДА | > 10 4 | 10 3 -10 4 | |
| К„ | > 10 5 | 10 4 -10 5 |
Широко применяется ПХЗ-10 - формализованный суммарный показатель химического загрязнения вод. Он рассчитывается как сумма значений концентраций, нормированных на ПДК рыбохозяйственных водоемов, для 10 загрязняющих веществ с максимальным превышением ПДК.
Расчет ПХЗ-10 проводится по 10 соединениям, максимально превышающим ПДК, по формуле:
ПХЗ-10 = С 1 /ПДК 1 + С 2 /ПДК 2 + С 3 /ПДК 3 + ...+ С 10 /ПДК 10 ,
где С i - концентрация i-го химического вещества в воде;
ПДК, - норматив для рыбохозяйственных водоемов;
Коэффициент донной аккумуляции (КДА) определяют по формуле:
КДА = Сдо/Св,
где Сдо, Св - концентрации загрязняющих веществ соответственно в донных отложениях и воде.
Коэффициент накопления в гидробионтах Кн рассчитывают по формуле:
К н = С г /С в,
где С г - концентрация загрязняющих веществ в гидробионтах.
Усредненные значения критической концентрации (мг/л) некоторых загрязняющих веществ составляют:
медь 0,001 -0,003
кадмий 0,008 - 0,02
цинк 0,05 - 0,1
хлорированные углеводороды:
полихлорбензолы 0,005
бенз(а)пирен 0,0005
При оценке состояния водных экосистем достаточно надежными показателями являются характеристики состояния и развития всех экологических групп водного сообщества. На практике оценка этих индикаторов представляет значительные сложности из-за нарушения рядов наблюдений и малого числа точек наблюдений. Основные показатели по фито- и зоопланктону, а также по зообентосу, характеризующие степень деградации пресноводных экосистем, представлены в табл. 6.5.
Таблица 6.5
Критерии оценки состояния пресноводных экосистем*
В системе Роскомгидромета для оценки состояния поверхностных водных объектов применяют индекс загрязнения воды (ИЗВ). С его помощью сравнивают водные объекты между собой, характеризуют изменения качества воды.
Индекс загрязнения воды есть сумма нормированных к ПДК значений концентрации шести главных поллютантов: в качестве обязательных - биологическое потребление кислорода (БПК5) и растворенный кислород, а также четыре ингредиента с максимальными значениями. Оценка качества воды базируется на сравнении со шкалой из семи градаций: от «очень чистая» (ИЗВ < 0,3) до «чрезвычайно грязная» (ИЗВ > 10,0). Она дополняется санитарными показателями (коли-индекс, патогенные микроорганизмы).
Сокращение ресурсов поверхностных вод. В качестве основного показателя степени истощения водных ресурсов принята норма безвозвратного изъятия поверхностного стока - предельно допустимый объем безвозвратного изъятия, составляющий 10 -20 % среднемноголетнего значения естественного стока. Она включает безвозвратное водопотребление в коммунальном хозяйстве, промышленности, теплоэнергетике, сельхозводоснабжении, орошении и промышленном рыбоводстве с учетом потерь на испарение, межбассейновой переброски стока рек и др. Оценка объема безвозвратного изъятия стока проводится для замыкающих створов рек.
Загрязнение подземных вод. Побочно загрязнение хозяйственных объектов характеризуют концентрацией загрязняющих веществ и площадью области загрязнения подземных вод на участках зоны влияния. Оценивают содержание нитратов, фенолов, тяжелых металлов, нефтепродуктов, хлорорганики, бенз(а)пирена.
Загрязнение и деградация почв. Выбор критериев экологической оценки состояния почв определяется спецификой их местоположения, генезисом, буферностью, а также разнообразием их использования. В оценке экологического состояния почв основными показателями степени экологического неблагополучия являются критерии физической деградации, химического и биологического загрязнения, площадь выведенных из землепользования угодий в результате деградации почв (эрозия, дефляция, вторичное засоление, заболачивание). За комплексный показатель загрязнения почвы принимают фитотоксичность.
Признаком биологической деградации почв является снижение жизнедеятельности почвенных микроорганизмов, о котором можно судить по уменьшению уровня активной микробной биомассы, а также по более распространенному, но менее точному показателю - дыханию почвы. Кратность превышения предельно допустимых норм загрязняющих веществ в почве оценивают по их подвижным (растворимым) формам. Радиоактивное загрязнение оценивают по мощности экспозиционной дозы (мкР/ч) и степени радиоактивного заражения (Бк/м2).
Для оценки химического загрязнения широко используют показатель суммарного загрязнения почв Zc. Значения этого показателя табулированы для восьми элементов: Си, Zn, Pb, Cd, Ni, Fe, Со, Hg, а категории загрязнения, сопоставленные с показателями здоровья населения, были утверждены в 1989 г. Главным санитарным врачом СССР в качестве нормативного документа. С тех пор оценка загрязнения почв по значениям Zc выполняется некорректно (для произвольного набора поллютантов).
Изменения геологической среды. Геодинамические показатели деформации геологической среды с экологическими последствиями могут быть представлены в форме интенсивности и масштаба проявления современного напряженно-деформированного состояния верхних частей литосферы. Эти показатели определяются параметрами критических скоростей деформации и масштабом ожидаемого сейсмического эффекта. При оценке аномальных техногенных деформаций в качестве предельного критического уровня геодинамического воздействия объектов используют значение относительной деформации 0,00001. Этот уровень деформации может быть достигнут в локальных зонах в течение 15 - 30 лет, что соизмеримо с минимальными сроками эксплуатации особо ответственных объектов и сооружений. Нарушение их функционирования может привести к критическим экологическим последствиям. Уровень деформации 0,0001 приводит к таким нарушениям геологической среды, которые можно отнести к зонам геологического бедствия.
Деградация наземных экосистем. Оценка степени деградации наземной экосистемы проводится по критериям, которые определяют негативные изменения в структуре и функционировании экосистем и учитывают их пространственную дифференциацию по степени нарушенности, а также динамику процессов деградации. При оценке экологического состояния территории учитывают как площадь проявления негативных изменений (так как при равной степени деградации участка возможность восстановления обратно пропорциональна его площади), так и пространственную неоднородность распределения участков разной степени деградации на исследуемой территории. Скорость деградации экосистем рассчитывается по рядам наблюдений за 5 - 10 лет.
Фитоценозы и флора. Растительность как биотический компонент любой природной экосистемы играет решающую роль в структурно-функциональной организации экосистемы и определении ее границ. Фитоценоз не только весьма чувствителен к нарушениям окружающей среды, но и наиболее наглядно отражает изменение экологической обстановки территории в результате антропогенного воздействия. Индикаторы оценки состояния растительности различаются в зависимости от географических условий и типов экосистем. При этом учитывают негативные изменения как в структуре растительного покрова (уменьшение площади коренных ассоциаций, изменение лесистости), так и на уровне растительных сообществ и отдельных видов (популяций): изменение видового состава, ухудшение ассоциированности и возрастного спектра ценопопуляций.
Плотность популяции видов-индикаторов - один из важнейших показателей состояния экосистемы, высокочувствительный к основным антропогенным факторам. В результате антропогенного воздействия плотность популяции «отрицательных» видов- индикаторов снижается, а «положительных» видов-индикаторов - возрастает. Пороговым значением антропогенной нагрузки следует считать снижение (или повышение) плотности популяции вида-индикатора на 20 %, а критическим значением - на 50 %.
Одним из существенных параметров популяции является возрастной аспект - доля участия особей разных возрастных состояний. Возрастные состояния устанавливают на основании комплекса морфологических признаков или абсолютного возраста в тех случаях, когда его определение не представляет особых затруднений.
Состояние растительности можно рассматривать как индикатор уровня антропогенной нагрузки на природную среду обитания (повреждение древостоев или хвои техногенными выбросами, уменьшение проективного покрытия и продуктивности пастбищной растительности). Изменение проективного покрытия происходит в результате антропогенного воздействия на растительность разных типов, главными из которых являются механическое нарушение фитоценоза (выпас, рекреация и т.д.) и химическое воздействие, приводящее к изменению жизненного состояния видовых популяций через изменение процессов метаболизма и водного баланса.
Уменьшение запаса древесины основных лесообразующих пород свидетельствует о процессе деградации лесных экосистем в результате неудовлетворительной лесохозяйственной деятельности. Лесные пожары приводят к деградации значительных площадей лесных экосистем. Обширные гари, на которых лес не восстанавливается в течение как минимум 10 лет, являются признаком необратимых изменений в экосистеме.
Изменения качественных и количественных характеристик растительного покрова могут быть объективно интерпретированы только в сравнении с естественным состоянием растительных сообществ. При этом под фоновыми понимают относительно ненарушенные участки, аналогичные по своим природно-ландшафтным характеристикам исследуемой территории.
Зооценозы. Критерии и индикаторы состояния животного мира рассматривают на уровне зооценоза или отдельных популяций животных. При расчете изменений разнообразия как критерия оценок состояния зооценоза в целом необходимо учитывать, что данный критерий связан с оценкой обилия, а численность многих животных подвержена циклическим изменениям. За временной шаг для оценки принимают десятилетние периоды сравнения. Индикатором могут быть как массово гнездящиеся птицы, так и, напротив, относительно редкий вид, имеющий экотопически узкий диапазон условий обитания (например, черный коршун). При оценке изменения плотности популяции видов - индикаторов антропогенной нагрузки необходимо учитывать их различную реакцию на воздействие: популяции устойчивых видов будут увеличивать свою численность, а популяции видов, чувствительных к антропогенной нагрузке, - уменьшать ее.
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
| Наименование веществ | ПДК, мг/кг | Класс опасности |
| Металлы | ||
| Ванадий | ||
| Кобальт (подвижная форма) | 5,0 | |
| Медь (подвижная форма) | 3,0 | |
| Никель | 4,0 | |
| Ртуть | 2,1 | |
| Свинец | ||
| Хром | 6,0 | |
| Цинк | ||
| Неорганические соединения | ||
| Нитраты | ||
| Мышьяк | 2,0 | |
| Сероводород | 0,4 | |
| Фосфор (суперфосфат) | ||
| Фториды (водорастворимая форма) | ||
| Ароматические углеводороды | ||
| Бензол | 0,3 | |
| Изопропилбензол | 0,5 | |
| Ксилолы | 0,3 | |
| Стирол | 0,1 | |
| Толуол | 0,3 | |
| Удобрения и ПАВ (поверхностно-активные вещества) | ||
| Жидкие комплексные удобрения с добавками марганца | ||
| Азотно-калийные удобрения | ||
| ПАВ | 0,2 | |
| Бенз(а)пирен | 0,02 | |
| ДДТ | 0,05 |
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
| Категория загрязнения почв | ОМЧ, г | Индекс БГКП | Титр анаэробов, г | Патоген. бактерии | Яйца гео-гельминтов, экз/кг | Личинки /куколки мух в почве с S20×20 см |
| Чистая | Менее 1000 | 1 - 10 | ≥ 0,1 | |||
| Умеренно опасная | Десятки тысяч | 10 - 100 | 0,1-0,001 | до 10 | до 10 / 0 | |
| Опасная | Сотни тысяч | 100 - 1000 | 0,001-0,0001 | до 100 | до 100 / 10 | |
| Чрезвычайно опасная | Миллионы | 1000 и выше | < 0,0001 | > 100 | > 100 / > 10 |
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).
| Категории загрязнения почв | Рекомендации по использованию почв |
| Чистая | Использование без ограничений |
| Допустимая | Использование без ограничений, исключая объекты повышенного риска |
| Умеренно опасная | Использование в ходе строительных работ под отсыпки котлованов и выемок, на участках озеленения с подсыпкой слоя чистого грунта не менее 0,2 мИспользование под любые культуры при условии контроля качества с/х продукции |
| Опасная | Ограниченное использование под отсыпки выемок и котлованов с перекрытием слоем чистого грунта не менее 0,5 м. При наличии эпидемиологической опасности - использование после проведения дезинфекции (дезинвазии) по предписанию органов госсанэпидслужбы с последующим лабораторным контролемИспользование под технические культуры. Использование под с/х культуры ограничено с учетом растений концентраторов |
| Чрезвычайно опасная | Вывоз и утилизация на специализированных полигонах. При наличии эпидемиологической опасности - использование после проведения дезинфекции (дезинвазии) по предписанию органов госсанэпидслужбы с последующим лабораторным контролемИспользовать под технические культуры или исключить из с/х использования. Лесозащитные полосы |
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
| Показатель Вариант | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Механический состав | |||||
| Посторонние примеси, % | |||||
| Частицы песчаные >0,01 мм, % | |||||
| Частицы глинистые <0,01мм,% | |||||
| Химический состав | |||||
| Свинец, мг/кг | 0,03 | 0,09 | |||
| Медь, мг/кг | 0,11 | 0,45 | 0,17 | ||
| Фториды, мг/кг | 0,8 | 3,2 | 0,1 | ||
| Ксилолы, мг/кг | - | - | 4,6 | - | 0,6 |
| Нитраты, мг/кг | - | - | |||
| ПАВ, мг/кг | 0,12 | 0,4 | - | 0,28 | - |
| ДДТ, мг/кг | 0,5 | - | - | - | 0,3 |
| Бенз(а)пирен, мг/кг | - | 0,14 | 0,7 | 0,02 | 0,08 |
| Общее число бактерий в 1 г. | 3 10 4 | 6,8 10 5 | 2 10 5 | 6 10 4 | 2,3 10 3 |
| Коли-титр, г | 7,6 | 0,05 | 0,012 | 0,01 | |
| Титр анаэробов, г | 0,1 | 1,0 | 0,001 | 0,0005 | 0,3 |
| Число яиц гельминтов | - | - | - | ||
| - | - | - | |||
| Показатель Вариант | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| Механический состав | |||||
| Посторонние примеси, % | 0,5 | 0,9 | |||
| Частицы песчаные>0,01 мм,% | |||||
| Частицы глинистые>0,01мм,% | 12,5 | 17,1 | |||
| Химический состав | |||||
| Общее содержание органического азота в 100,0 г почвы, мг | |||||
| Содержание азота гумуса в 100,0 г | 8,5 | ||||
| Свинец, мг/кг | 2,6 | 24,5 | |||
| Медь, мг/кг | 0,9 | 0,6 | 0,02 | 2,1 | 3,6 |
| Фториды, мг/кг | 0,25 | 5,4 | 0,2 | ||
| Ксилолы, мг/кг | - | 2,8 | - | 0,05 | |
| Нитраты, мг/кг | |||||
| ПАВ, мг/кг | 0,1 | - | 0,06 | 0,12 | 0,01 |
| ДДТ, мг/кг | - | - | 3,8 | 0,7 | |
| Бенз(а)пирен, мг/кг | - | 0,15 | 0,1 | 0,002 | 0,4 |
| Показатели санитарно-эпидемиологической безопасности почвы | |||||
| Общее число бактерий в 1 г. | 3,1 10 4 | 4 10 5 | 1,2 10 5 | 5,2 10 3 | 1,3 10 4 |
| Коли-титр, г | 0,006 | 0,3 | 0,03 | 0,8 | 0,02 |
| Титр анаэробов, г | 0,008 | 0,02 | 0,5 | 0,016 | 0,08 |
| Число яиц гельминтов | - | - | |||
| Число личинок и куколок мух на 25 м² | - | - |
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)
| Категории загрязнения | Санитарное число Хлебникова | Суммарный показатель загрязнения (Zc) | Содержание в почве (мг/кг) | Рекомендации по | ||||||||||
| I класс опасности | II класс опасности | III класс опасности | использованию почв | |||||||||||
| Органич. соединения | Неорганич. соединения | Органич. соединения | Неорганич. соединения | Органич. соединения | Неорганич. соединения | при строительстве | ||||||||
| Чистая | 0,98 и > | - | от фона до ПДК | от фона до ПДК | от фона до ПДК | от фона до ПДК | от фона до ПДК | от фона до ПДК | Использование без ограничений | |||||
| Допустимая | 0,98 и > | < 16 | от 1 до 2 ПДК | от 1 до 2 ПДК | от 2 фоновых значений до ПДК | от 1 до 2 ПДК | от 2 фоновых значений до ПДК | Использование без ограничений, исключая объекты повышенного риска | ||||||
| Умеренно опасная | 0,85 - 0,98 | 16 - 32 | от 2 до 5 ПДК | от ПДК до К max | Использование в ходе строительных работ под отсыпки котлованов и выемок, на участках озеленения с подсыпкой слоя чистого грунта не менее 0,2 м | |||||||||
| Опасная | 0,7 - 0,85 | 32 - 128 | от 2 до 5 ПДК | от ПДК до К max | от 2 до 5 ПДК | от ПДК до К max | > 5 ПДК | > К max | Ограниченное использование под отсыпки выемок и котлованов с перекрытием слоем чистого грунта не менее 0,5 м. При наличии эпидемиологической опасности – использование после проведения дезинфекции с последующим лабораторным контролем | |||||
| Чрезвычайно опасная | < 0,7 | > 128 | > 5 ПДК | > К max | > 5 ПДК | > К max | Вывоз и утилизация на спе-циализированных полигонах. При наличии эпидемиологической опасности – использование после проведения дезинфекции | |||||||
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.
комплекса по коэффициенту концентрации загрязнителя
и суммарному показателю загрязнения
Оценка уровня загрязнения почв населенных пунктов проводится по двум показателям: коэффициенту концентрации отдельного вещества К с и суммарному показателю загрязнения Z c при наличии в почве нескольких загрязняющих компонентов .
Коэффициент концентрации ЗВ определяется отношением
, (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:
,
(5.3)
где n - число учитываемых ЗВ.
Оценка опасности загрязнения почв по найденному суммарному показателю Z c проводится с помощью табл. 5.4.
Таблица 5. 4
Ориентировочная оценочная шкала опасности загрязнения почв по суммарному показателю
|
Показатель Z c |
Изменения показателей здоровья населения в очагах загрязнения |
|
|
I. Допустимая |
Наиболее низкий уровень заболеваемости детей и минимум функциональных отклонений |
|
|
II. Умеренно опасная |
Увеличение общего уровня заболеваемости |
|
|
III. Высоко опасная |
Увеличение общего уровня заболеваемости, числа часто болеющих детей с хроническими заболеваниями, нарушениями функционирования сердечно-сосудистой системы |
|
|
IV. Чрезвычайно опасная |
Увеличение заболеваемости детей нарушение репродуктивной функции женщин (увеличение случаев токсикоза беременности, преждевременных родов, мертворождаемости, гипотрофии новорожденных) |
Пример 5.2. Определить категорию загрязнения почвы населенного пункта химическими веществами по суммарному показателю загрязнения; дать характеристику показателей здоровья населения, проживающего на данной территории. Исходные данные приведены в табл. 5.5.
Таблица 5.5
Исходные данные
Решение :
По формуле (2) находим коэффициенты концентрации загрязняющих веществ:
К с F = 512/208 = 2,46; К сВ e = 3,7/1,5 = 2,47; K cZn = 274/41,3 = 6,63.
По формуле (3) суммарный показатель загрязнения:
Z c = (2,46 + 2,47 + 6,63) (3 1) = 9,56.
В соответствии с табл. 5.4 рассматриваемые почвы относятся к категории допустимого загрязнения и характеризуются наиболее низким уровнем заболеваемости детей и минимумом функциональных отклонений.
Задание 5.2. Определить категорию загрязнения почвы населенного пункта химическими веществами по суммарному показателю загрязнения; дать характеристику показателей здоровья населения, проживающего на данной территории. Исходные данные о содержании загрязняющих веществ в почве приведены в табл. 5.6.
Таблица 5.6
Варианты исходных данных для задания 5.2
|
Концентрация загрязняющих веществ в почве, мг/кг |
|||||||||||||
|
Фоновые концентрации, мг/кг |
|||||||||||||
|
Все варианты | |||||||||||||
Таблица 5.7
ПДК химических веществ в почве и допустимые уровни
|
Вещество |
ПДК почвы с учетом фона, |
Показатели вредности |
||||
|
Транслокационный |
Миграционный |
Общесанитарный |
||||
|
воздушный |
||||||
|
Подвижная форма |
||||||
|
Водорастворимая форма |
||||||
|
Бенз(а)пирен | ||||||
|
Изопропилбензол | ||||||
|
Альфаметилстирол | ||||||
|
Сера элементарная | ||||||
|
Вещество |
ПДК почвы с учетом фона, |
Показатели вредности |
||||
|
Транслокационный |
Миграционный |
Общесанитарный |
||||
|
воздушный |
||||||
|
Отходы флотации угля | ||||||
|
Комплексные гранулированные удобрения | ||||||
|
Жидкие комплексные удобрения (ЖКУ) | ||||||
