CC BY
27
УДК 372.8
АНАЛИЗ НОРМИРОВАНИЯ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ СОДЕРЖАНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА
ПРИДОРОЖНЫХ ЗЕМЛЯХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО
НАЗНАЧЕНИЯ
THE ANALYSIS OF RATIONING OF MAXIMUM CONCENTRATION LIMIT OF CONTENT OF HEAVY METALS ON ROADSIDE LANDS OF AGRICULTURAL PURPOSE
Горюнова Е.А.
(Брянский государственный инженерно-технологический университет, г.Брянск, РФ)
Goryunova EA.
(Bryansk State Engineering and Technology University, Bryansk, Russia)
При экологической оценке сельскохозяйственных угодий наличие рядом автомобильной дороги можно рассматривать как негативный фактор, в результате которого невозможно получение экологически чистой продукции не только растениеводства, но и животноводства. В зависимости от того, на какой почве какая культура выращивается, может существенно меняться количество тяжелых металлов в растительной продукции.
In the environmental assessment of agricultural land the presence of a motor road nearby can be viewed as a negative factor, as a result of which it is impossible to obtain environmentally friendly products not only from a crop sector but also from a livestock sector. Depending on the soil on which crops are grown, the amount of heavy metals in plant products can change significantly.
Ключевые слова: экологическая оценка сельскохозяйственных земель, тяжелые металлы, буферные почвы, нормирование ПДК, зольность растений Key words: Ecological assessment of agricultural lands, heavy metals, buffer soils, rating of MCL, plants' ash content
При экологической оценке сельскохозяйственных угодий наличие рядом автомобильной дороги можно рассматривать как негативный фактор, в результате которого невозможно получение экологически чистой продукции не только растениеводства, но и животноводства. Продукцию, выращенную на буферных полосах, можно использовать только в технических целях, сено, выращенное там же, нельзя использовать на корм домашним животным. Поэтому при экономической оценке земли необходимо выделять участок сельхозугодий с особыми экологическими условиями, на которых устанавливать свою систему производства и способы использования получаемой продукции, чтобы свести к минимуму потери сельскохозяйственной продукции и вред, наносимый автомобильным транспортом здоровью человека. Если почва способна частично инактивировать тяжелые металлы, то растения в состоянии ограничивать поступление избыточных ионов в надземные органы и особенно в органы запасания ассимиляторов. Размеры ограничения у разных культур неодинаковые. В зависимости от того, на какой почве какая культура выращивается, может существенно меняться количество тяжелых металлов в растительной продукции. Под буферностью почвы понимается способность
почвы противостоять изменению ее свойств при воздействии различных факторов. Если на высокобуферной почве возделываются растения, обладающие большими защитными возможностями, можно быть уверенным, что органы запасания ассимиляторов окажутся гигиенически более чистыми по сравнению с системой почва - растение, в которой почва является малобуферной, а растение - слабозащищенным.
На техногенно загрязненной территории накопление тяжелого металла в выращиваемых культурах зависит от содержания его мобильной формы в почве и от защитных возможностей культуры вообще и отдельных ее органов в частности. Оно сильнее проявляется в зоне повышенного загрязнения и у культур, поедаемая часть которых представлена вегетативными органами. В зону повышенного загрязнения попадает растительность, выращиваемая в индивидуальных огородах и садах, колхозные и совхозные плантации картофеля, овощей, посевы кормовых культур. Избыточное поступление тяжелых металлов в растения влияет на величину и качество урожая. Определение содержания в растениях тяжелых металлов является наиболее объективным приемом выявления пригодности техногенно загрязненных почв для сельскохозяйственного использования.
Поскольку уровень содержания химических элементов в растениях в определенной мере коррелирует с их количеством в почве, считается целесообразным осуществлять нормирование тяжелых металлов в почве, с тем чтобы гарантировать получение гигиенически доброкачественной продукции. Нормирование тяжелых металлов в почвах имеет свои особенности. При разработке ПДК токсичных инградиентов обращалось внимание на нормальное функционирование почвенной системы и оценивать ее по трем показателям: сохранению в почве ее полезных обитателей, продуктивности растений, содержанию в них токсичного начала. В этой концепции хорошо учитывается известный дуализм почвы (почва - природное тело и почва - объект и средство производства), причем стремление к сохранению нативных свойств почвы должно обеспечивать сохранение ее плодородия. В техногенно загрязняемых природных объектах обычно накапливается не один, а несколько тяжелых металлов. При совместном их воздействии возможно проявление различных по направлению эффектов. Совместные исследования микробиологов и почвоведов могли бы привести к разработке ПДК тяжелых металлов для почвы на основании первичных реакций наиболее чувствительных, мало способных к адаптации и в почвенном отношении наиболее важных представителей микрофлоры. В этом случае контроль за загрязнением почвы был бы жестким, что позволило бы сохранить ее основные свойства и естественное плодородие. В основу имеющихся разработок положены сведения о валовом содержании тяжелых металлов в почве. Немецкие ученые А. Клоке, Ф. Тиммерман и В. Шолль свели нормативы содержания ПДК в почвах к следующим: считать предельно допустимым валовое количество в почве цинка равное 150200 мг/г, меди - 60 мг/г, никеля 50 мг/г, кадмия - 2мг/г.
В России в качестве ПДК тяжелых металлов в почве предполагается несколько вариантов. В.П. Цемко допускает увеличение содержания тяжелых
металлов в почвах до уровня двух кларков, что обеспечивает ее сохранение в группе незагрязненных почв. Однако ориентация на кларки, представляющие собой среднее содержание тяжелых металлов в породах (почвах) мира или крупного региона, малоперспективна, поскольку в данном случае исчезают локальные особенности химического состава объектов исследования. Это обстоятельство было учтено в работе Э.П. Маханько (1987) в которой в качестве ПДК предлагается удвоенное местное фоновое содержание тяжелых металлов в почвах. В этом случае удвоенный фон у многих тяжелых металлов окажется в пределах естественных флутаций их валового содержания. Нормирование валового содержания тяжелых металлов в почвах с кислой средой выполнено А,И, Обуховым и Л.Л. Ефремовой (таблица 16). Оно охватывает весь возможный диапазон концентраций шести тяжелых металлов в почвах, имеющих рН 4-6 с преобладанием окислительной обстановки. Количество тяжелых металлов, характеризующее низкий уровень загрязнения почвы, рассматривается как предельно допустимое. Оно примерно в 3-10 раз выше фонового содержания, которое встречается в незагрязненных почвах Нечерноземья (таблица 1).
Таблица 1 - Шкала экологического нормирования тяжелых металлов (по валовому содержанию) для геохимической ассоциации почв со слабокислой и кислой реакцией, мг/кг возд. - сух. почвы (Обухов, Ефремов)_
Градация ^ и Cd Pb № Zn
Уровень содержания:
очень низкий < 0,05 < 5 < 5 < 10 < 15
низкий 0,05-0,10 5-15 5-15 10-20 15-30
средний 0,10-0,25 15-18 10-35 20-50 30-70
повышенный 0,25-0,50 50-80 35-70 50-70 70-100
высокий 0,50-1,00 80-100 70-100 70-100 100-150
очень высокий 1-2 100-150 100-150 100-150 150-200
Уровень загрязнения:
низкий (ПДК) 1-2 100-150 100-150 100-150 150-200
средний 2-5 150-250 150-500 150-300 200-500
высокий 5-10 250-500 500-1000 300-600 500-1000
очень высокий >10 >500 >1000 > 600 > 1000
Подход к нормированию загрязнения по валовому содержанию тяжелых металлов в почве имеет положительные и отрицательные стороны. К положительным моментам можно отнести сравнительную простоту получения этого теста и большую гарантию сохранения в безопасности пищевой цепи, к отрицательным - невысокую коррелятивную связь между валовым содержанием тяжелых металлов в почве и их накоплением в растениях. Адекватное отражение состояния растений через валовое количество тяжелых металлов начинается только при высокой концентрации, превышающей фон в 50-100 раз.
Однако более объективную оценку загрязнения можно получить при определении в почве содержания подвижной формы тяжелых металлов (таблица 2). Подвижность химических соединений в почве - это способность со-
единений химических элементов переходить из твердых фаз почвы в почвенный раствор.
Таблица 2 - Предельно-допустимое содержание подвижной формы тяжелых металлов а почве, мг/кг (Чулджиян)_
Элемент Содержание
ртуть 0,1
свинец 60
цинк 60
кадмий 1
медь 50
никель 36
На территориях реликтового загрязнения преобладающим является корневое воздействие загрязняющих веществ на растительный покров, на территориях с устойчивым характером загрязнения наблюдается корневое и внекорневое воздействие, на территориях с прогрессирующими процессами загрязнения - аэрогенное. Если внекорневое воздействие загрязняющих веществ на растительный покров значительно интенсивнее корневого, то нормирование должно производиться по техногенному давлению или концентрации их в атмосфере.
Аналитические данные о степени загрязнения почв оцениваются с учетом показателей таблицы, включающей ПДК этих веществ в почвах и допустимые уровни их содержания по показателям вредности (таблица 3).
Таблица 3 - ПДК тяжелых металлов и допустимые уровни их содержания по показателям вредности_
Элемент ПДК, мг/кг почвы с учетом фона (кларк) Показатели вредности
Транслокаци онный (накопление в растениях) миграционный водный общесанитарный
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
хром 6,0 - 6,0
Валовое содержание
свинец 30,0 35,0 260,0 30,0
ртуть + свинец 20,0+1,0 20,0+1,0 30,0±2,0 30,0+2,0
медь 55
никель 85
цинк 100
Наземные органы растений активно реагируют на повышение концентрации химических элементов в почве, увеличивая их содержание в тканях, и
накапливая выше уровня, необходимого для обеспечения нормального роста и развития растений. Растения поглощают тяжелые металлы, находящиеся в виде свободных ионов в почвенном растворе, а также в виде обменных катионов из твердой фазы почвы. Степень поглощения металлов зависит от их количества, форм соединений, состава и свойств почвы, вида растений. Из минеральных почв растениями выносится больше металлов, чем из торфяно-болотных. Растения, произрастающие на почвах с повышенным содержанием тяжелых металлов, имеют более высокую зольность, чем выращенные на «чистых» почвах. В связи с этим величину зольности можно рассматривать как косвенный показатель изменения химического состава растений. Такие растения, как салат зеленый, многолетние злаковые травы (овсяница, мятлик, тимофеевка) могут быть использованы для очистки почвы от повышенных количеств тяжелых металлов. Установлены пищевые и кормовые растения: рожь, огурцы, лук, укроп, слабо аккумулирующие в своих наземных органах тяжелые металлы.
Список использованных источников
1. Колесников С.И. Экологические последствия загрязнения почв тяжелыми металла-ми./Казеев К.Ш., Вальков В.Ф. Ростов на Дону: СКНЦ ВШ, 2000. 232 с.
2. Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства (ЦИНАО). М., 1989. 58 с.
3. Биологический контроль окружающей среды. Генетический мониторинг. М.: Академия, 2013. 208 а
