CC BY
124
УДК 504.064.2
ПОПОВА Людмила Фёдоровна, кандидат химических наук, доцент кафедры химии института естественных наук и биомедицины Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова, профессор Российской академии естествознания. Автор более 130 научных публикаций, в т. ч. двух монографий и двух учебно-методических пособий
ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВАХ
АРХАНГЕЛЬСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОЙ АГЛОМЕРАЦИИ
В статье представлена система экологического нормирования валового содержания тяжелых металлов 1-Ш классов опасности и содержания их подвижных форм в городских почвах различного гранулометрического состава, которая может быть применима к оценке качества почв Архангельской промышленной агломерации.
Ключевые слова: тяжелые металлы, городские почвы, критерии оценки качества почв.
Почва благодаря своим биогеохимическим свойствам и огромной площади активной поверхности тонкодисперсной части, превращается в «депо» токсичных соединений и одновременно становится одним из важнейших биогеохимических барьеров для большинства соединений (тяжелые металлы, минеральные удобрения, пестициды, нефтепродукты и т. д.) на пути их миграции из атмосферы города в грунтовые воды и речную сеть.
Допустимое качество почв определяется следующими критериями: безопасность почв для компонентов природной среды, санитарногигиеническая безопасность почв для здоровья и жизни человека, пригодность почв как при© Попова Л.Ф., 2012
родного ресурса для хозяйственного использования в условиях города [1]. Большинство ученых, работающих в области оценки воздействия на природную среду антропогенных факторов, сходятся во мнении, что зависимость «состояние - воздействие» носит нелинейный характер и описывается так называемой «теорией катастроф». Катастрофами принято считать скачкообразные изменения, возникающие в виде внезапного ответа системы на плавное изменение внешних условий [2]. Во всех рассматриваемых случаях общей закономерностью наступления катастрофы (необратимых изменений) является утрата более 30 % биоор-ганического потенциала почв [3, 4].
Различные типы почв, отличающиеся гранулометрическим составом, содержанием органического вещества и кислотностью, обладают разной устойчивостью к антропогенной
нагрузке. В отличие от однородных компонентов природы (атмосферного воздуха, водной среды), характеризующихся примерно одинаковым уровнем допустимого загрязне-
Таблица 1
ВАЛОВОЕ СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ (ТЩ мг/кг
Элемент Группа почв Допустимый уровень качества почв и нагрузки на почвы
Минимальный* Фоновый** Максимальный***
Тяжелые металлы 1 класса опасности
Свинец Суглинистые почвы, рН>5,5 8 15 130
Суглинистые почвы, рН<5,5 5 10 65
Песчаные и супесчаные почвы 2 6 32
Кадмий Суглинистые почвы, рН>5,5 - 0,12 2,0
Суглинистые почвы, рН<5,5 - 0,1 1,0
Песчаные и супесчаные почвы - 0,05 0,5
Ртуть Суглинистые почвы, рН>5,5 - 0,1 2,1
Суглинистые почвы, рН<5,5 - 0,1 2,1
Песчаные и супесчаные почвы - 0,05 2,1
Мышьяк Суглинистые почвы, рН>5,5 3,5 2,2 10
Суглинистые почвы, рН<5,5 1,2 2,0 5
Песчаные и супесчаные почвы 0,5 1,5 2
Цинк Суглинистые почвы, рН>5,5 30 45 220
Суглинистые почвы, рН<5,5 20 30 110
Песчаные и супесчаные почвы 10 28 55
Тяжелые металлы 2 класса опасности
Медь Суглинистые почвы, рН>5,5 8 15 132
Суглинистые почвы, рН<5,5 4 10 66
Песчаные и супесчаные почвы 2 8 33
Окончание табл. 1
Элемент Группа почв Допустимый уровень качества почв и нагрузки на почвы
Минимальный* Фоновый** Максимальный***
Никель Суглинистые почвы, рН>5,5 12 20 80
Суглинистые почвы, рН<5,5 10 15 40
Песчаные и супесчаные почвы 5 6 20
Кобальт Суглинистые почвы, рН>5,5 8 10 40
Суглинистые почвы, рН<5,5 5 8 30
Песчаные и супесчаные почвы 3 3 20
Тяжелые металлы 3 класса опасности
Марганец Суглинистые почвы, рН>5,5 250 850 1500
Суглинистые почвы, рН<5,5 250 850 1500
Песчаные и супесчаные почвы 250 850 1500
Ванадий Суглинистые почвы, рН>5,5 н/д 100 150
Суглинистые почвы, рН<5,5 н/д 100 150
Песчаные и супесчаные почвы н/д 100 150
Примечание: * - содержание ТМ, отражающее минимальный уровень потребности растений в ми-кроэлементном питании [1]; ** - ориентировочные значения фонового валового содержания ТМ для средней полосы России [18-20]; *** - выделены в соответствии с [14, 21].
ния в разных природных зонах, уровни допустимого загрязнения для почв разных природных зон могут отличаться по тем же показателям в десятки раз [5-8]. Загрязнение окружающей природной среды промышленных городов тяжелыми металлами, нефтепродуктами и другими токсикантами, происходящие практически во всех регионах России, вызвали необходимость приступить к разработке нормативной и методической документации по оценке допустимого состояния почв и уровня допустимого воздействия на них с учетом различной устойчивости почв и их зональных особенностей [9-12]. Для оценки степени загрязнения почв
тяжелыми металлами (далее ТМ) обычно используют предельно допустимые и ориентировочно допустимые концентрации (ПДК и ОДК) [13-14] как валового содержания ТМ, так и содержания их подвижных форм в почве.
В ходе многолетних исследований качества природной среды городов Архангельской промышленной агломерации, проводимых сотрудниками лаборатории био-геохимических исследований ИЕНБ и кафедры лесоводства и почвоведения ЛТИ САФУ [15, 16], была начата разработка системы критериев (нормативов) оценки качества почвенного покрова, включающая в себя
Таблица 2
СОДЕРЖАНИЕ ПОДВИЖНЫХ ФОРМ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ (ТМ), МГ/КГ
Элемент Допустимый уровень качества почв и нагрузки на почвы
Минимальный* Фоновый** Максимальный***
Свинец - 1,2 6,0
Цинк 5,0 8,0 23,0
Медь 0,5 4,0 3,0
Никель - 1,5 4,0
Кобальт 0,3 2,0 5,0
Хром (Ш) — 5,0 6,0
Марганец 25,0 80,0 300—500****
Примечание: * - содержание ТМ, отражающее минимальный уровень потребности растений в ми-кроэлементном питании. Прочерки там, где химический элемент не является микроэлементом и его отсутствие не приводит к угнетению экосистемы. Показатели качества почв установлены в соответствии с СанПиН 2.1.7.1287-03 [22];** - ориентировочные значения фонового содержания ТМ для средней полосы России [2]; *** выделены в соответствии с МУ 2.1.7.730-99 [21];**** - извлекается 0,1 N Н2Б04 из дерново-подзолистых почв, с рН = 4 (300), рН = 5,1-6,0 (400), рН > 6,0 (500).
агрохимические показатели и содержание химических элементов. При определении нормативных значений показателей качества почв в отношении содержания в почвах ТМ положены экспертная оценка собственных научно-исследовательских данных по содержанию ТМ в почвах разных функциональных зон г. Архангельска, а также нормативно-методические, литературные и фоновые материалы.
В связи с тем, что города Архангельской промышленной агломерации занимают значительно меньшие территории, по сравнению с Москвой, возраст их функциональных зон невелик, а в пределах города они располагаются мозаично, было решено отказаться от разделения показателей нормирования по отдельным типам территорий разного функционального назначения, выделяемых в соответствии с Федеральным законом [17].
Предлагаемая система экологического нормирования ТМ в городских почвах включает в себя минимальные, фоновые и максимальные показатели валового содержания (табл. 1) и содержания подвижных форм ТМ в почвах (табл. 2). В качестве минимально допустимого уровня принято содержание ТМ, отражающее минимальный уровень потребности растений в микроэлементном
питании, максимальное содержание ТМ в почвах установлено в соответствии с нормативными документами [13, 14], определяющими ПДК и ОДК их. Фоновое содержание ТМ установлено в соответствии со средним фоновым значением, определенным для почв средней полосы России. Все допустимые уровни содержания ТМ в почвах составлены с учетом гранулометрического состава почв, тесно влияющего на интенсивность процессов сорбции и степень аккумуляции ТМ в почвах. Разработанные допустимые уровни содержания тяжелых металлов в городских почвах могут быть использованы при проведении мониторинга почвенного покрова урболандшафтов Архангельской промышленной агломерации, а также в качестве критериев, предопределяющих контроль при совместном мониторинге выбросы - воздух - почва, воды. Они должны стать основой для управления качеством - оздоровления среды в городах Архангельской промышленной агломерации, в частности при оперативном отслеживании загрязненных участков и проведении мер санации, особенно в настоящее время, когда наблюдается резкое увеличение интенсивности автотранспортного потока в городе в связи с ростом благосостояния людей.
Список литературы
1. Управление качеством городских почв / под ред. С.А. Шобы, А.С. Яковлева. М., 2010.
2. Виноградов Б.В., Орлов В.П., Снакин В.В. Биотические критерии выделения зон экологического бедствия России // Изв. РАН. Сер.: Геогр. 1993. № 5. С. 77-89.
3. Экологические функции городских почв / отв. ред. А.С. Курбатова, В.Н. Башкин. Смоленск, 2004.
4. Anderson J.P.E. Soil Respiration. In: Page A.L., Millar R.H., Keeney D.H. (eds). Methods of soil analyses, part 2. Agronomy 9, 2nd edn. Am. Soc. Agron. Madison, Wise, 1982. РР. 831-871.
5. ОбуховА.И., Ефремова Л.Л. Охрана и рекультивация почв, загрязненных тяжелыми металлами // Тяжелые металлы в окружающей среде и охрана природы. М., 1988. С. 23-36.
6. Обухов А.И., Лепнева О.М. Поступление загрязняющих веществ в снежный покров и почвы городских газонов // Вестн. МГУ! Сер. 17: Почвоведение. 1988. № 3. С. 36-43.
7. Обухов А.И., Лепнева О.М. Биогеохимия тяжелых металлов в городской среде // Почвоведение. 1996. № 5. С. 65-73.
8. Яковлев А.С., Гучок М.В. Вопросы комплексной оценки и нормирования в области охраны окружающей природной среды // Нормативное и методическое обеспечение экологического мониторинга и контроля в пределах зоны антропогенного воздействия хозяйствующих субъектов на окружающую среду. М., 2007. С. 10-18.
9. Строганова М.Н., Мягкова А.Д. Влияние негативных экологических процессов на почвы города (на примере Москвы) // Почвоведение. 1996. № 4. С. 37-46.
10. Строганова М. Н., Мягкова А.Д., Прокофьева Т.В. Роль почв в городе // Почвоведение. 1997. № 1. С. 96-101.
11. Смагин А.В., Азовцева Н.А., Смагина М.В. Некоторые критерии и методы оценки экологического состояния почв в связи с озеленением городских территорий // Почвоведение. 2006. № 5. С. 603-615.
12. Смагин А.В., Шоба С.А., Макаров О.А. Экологическая оценка почвенных ресурсов и технологии их воспроизводства. М., 2008.
13. ГН 2.1.7.2041-06 Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве.
14. ГН 2.1.7. 2511-09 Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) химических веществ в почве.
15. Наквасина Е.Н, Пермогорская Ю.М., Попова Л.Ф. Почвы Архангельска. Структурно-функциональные особенности, свойства, экологическая оценка. Архангельск, 2006.
16. Биогеохимическая индикация экологического состояния почвенно-растительного покрова центральной части г. Архангельска / Е.Н. Наквасина, Л.Ф. Попова, Т. А. Корельская, Ю.М. Никонова. Архангельск, 2009.
17. Градостроительный кодекс Российской Федерации. от 29.12.2004 г. № 190-ФЗ: принят Гос. Думой 29.06.2011 г.: одобр. Советом Федерации Собр. РФ 6.07.2011 г. // Рос. газ. 2011. 15 июля.
18. СП 11-102-97 Инженерно-экологические изыскания для строительства. М., 1997
19. Проект «Гармонизация экологических стандартов (ГЭС II)». Промежуточный технический отчет. Нормативы качества окружающей среды. СПб., 2008.
20. Обзор состояния и загрязнения окружающей среды в Российской Федерации за 2010 г. М., 2011.
21. МУ 2.1.7.730-99 Почва, очистка населенных мест, бытовые и промышленные отходы, санитарная охрана почвы, гигиеническая оценка качества почвы населенных мест». М., 1999.
22. СанПиН 2.1.7.1287-03 Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы. М., 2003.
Popova Liudmila Fedorovna
Russian Academy of Natural History, Northern (Arctic) Federal University named after M.V Lomonosov, Institute of Natural Sciences and Biomedicine
ENVIRONMENTAL STANDARDIZATION OF HEAVY METALS CONTENT IN THE SOILS OF THE ARKHANGELSK INDUSTRIAL
AGGLOMERATION
The article presents a system of environmental standardization of heavy metals content in urban soils which can be applied to the assessment of soil quality in the Arkhangelsk industrial agglomeration.
Key words: heavy metals, urban soils, soil quality evaluation criteria.
Контактная информация: e-mai: [email protected]
Рецензент — Наквасина Е.Н., доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры лесоводства и почвоведения лесотехнического института Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова
