Критерии оценки качества окружающей среды.

9. Методы  оценки загрязнения  почв

     Оценка опасности загрязнения почв 

     Прежде  чем рассмотреть методы оценки загрязнения почв необходимо познакомиться с некоторыми показателями и положениями, определяющими степень опасности загрязняющих веществ, а также дающих оценку опасности загрязнения почв.

     Принцип нормирования химических веществ в  почве значительно отличается от принципов, положенных в основу нормирования их в водоемах, атмосферном воздухе, пищевых продуктах. Попавшие в почву химические вещества поступают в организм человека главным образом через контактирующие с почвой среды: воду, воздух и растения (в последнем случае по биологической цепи почва – человек). Поэтому при нормировании химических веществ в почве  учитывается не только та опасность, которую представляет почва при непосредственном контакте с ней, но и последствия вторичного загрязнения контактирующих с почвой сред.

     Установление  ПДК загрязняющих веществ  в почве  находится в первоначальной стадии, поэтому к настоящему времени установлены ПДК лишь для 30 вредных веществ, преимущественно ядохимикатов.

     В связи с тем, что вредные вещества поступают в организм человека по пищевым целям, установлены допустимые остаточные количества (ДОК) пестицидов в почве, пищевых и кормовых продуктах (таблица 8). 

     Таблица 8 «ПДК и ДОК некоторых веществ в почве»

     Результаты  гигиенических исследований загрязненных почв позволяют оценивать степень опасности загрязнения вредными веществами по уровню их возможного воздействия  на системы «почва – растение», «почвы – микроорганизмы, биологическая активность», «почвы – грунтовые воды», «почва – атмосферный воздух» и опосредованно – на здоровье человека. С гигиенической позиций  опасность загрязнения почвы определяется уровнем возможного ее отрицательного влияния на контактирующие среды, пищевые продукты и непосредственно на человека, а также на биологическую активность почвы и  процессы ее самоочищения.

       И именно ПДК химических веществ  в почве является основным  критерием гигиенической оценки опасности загрязнения почв вредными веществами.

     Для оценки загрязнения опасности почвы  выбор химических веществ – показателей загрязнения – проводится с учетом:

• специфики источников загрязнения, определяющих комплекс химических элементов, участвующих в загрязнении почв  изучаемого региона (таблица 1);
• приоритетности загрязнителей в соответствии со списком ПДК химических веществ в почве и их классов опасности;
• характер землепользования.

     Если  нет возможности учесть весь комплекс химических веществ, загрязняющих почву, оценку проводят по наиболее токсичным веществам, то есть относящиеся к наиболее высокому классу опасности.

     При отсутствии в документации класса опасности  химических веществ, приоритетных для  почв исследуемого района, их класс  опасности J может быть определен по следующей формуле:

     где А – атомный вес соответствующего элемента; S – растворимость в воде химического соединения, мг / л; М – молекулярная масса химического соединения, в которое входит данный элемент; a - среднее арифметическое из шести ПДК химических веществ в разных пищевых продуктах (мясо, рыба, фрукты, хлеб, овощи).

     При оценке опасности  загрязнения почв  химическими веществами следует  учитывать следующее:

• опасность загрязнения тем больше, чем выше фактические уровни содержания контролируемых веществ в почве по сравнению с ПДК;
• опасность загрязнения тем больше, чем выше класс опасности контролируемых веществ;
• буферность почвы, влияющую на подвижность химических элементов, что определяет их воздействие на контактирующие среды.

     Оценка  опасности загрязнения почвы  населенных пунктов в свою очередь  определяется:

• эпидемиологической значимостью загрязненной химическими веществами почвы;
• роль загрязненной почвы как источника вторичного загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха и при ее непосредственном контакте с человеком;
• Значимостью степени загрязнения почвы в качестве индикатора загрязнения атмосферного воздуха.

     Оценка  уровня загрязнения почв как индикаторов  неблагоприятного воздействия на здоровье населения  проводится по показателям, разработанных при сопряженных геохимических  и геогигиенических исследованиях окружающей среды городов. Такими показателями являются коэффициент концентрации химического вещества К_с и суммарный показатель загрязнения Z_с, равный сумме коэффициентов концентраций химических элементов:

     где n – число суммируемых элементов.

     Оценка  опасности загрязнения почв комплексом металлов по показателю Z_с, отражающую дифференциацию загрязнения  воздушного бассейна городов, как металлами, так и другими наиболее распространенными ингредиентами (пыль, оксид углерода, оксиды азота), проводится по оценочной шкале, приведенных в таблице 9. Градации оценочной шкалы разработаны на основе изучения показателей состояния здоровья населения, проживающего на территории с различным уровнем загрязнения почв. 

     Таблица 9. Ориентировочная оценочная шкала опасности загрязнения почв по суммарному показателю загрязнения Z_с

       Биотестирование как наиболее целесообразный метод определения интегральной токсичности почвы

     Предельно допустимая концентрация ядовитых веществ (ПДК) в воде, почве, продуктах питания в настоящее время является основой мониторинга вредных веществ в окружающей среде. Однако следует отметить, что превышение ПДК химических веществ в исследуемых субструктурах служит лишь косвенным показателем их токсичности. Не всегда удается установить прямую зависимость между содержанием загрязнителя в среде и ее пригодностью для обитания живых организмов. Почва может быть сильнозагрязненной, но нетоксичной или слаботаксичной и, наоборот, слабозагрязненной, но сильнотоксичной. Токсичное действие одних компонентов может быть нейтрализовано или усилено присутствием других, поэтому токсичность почвы не определяется токсичностью отдельных соединений, содержащихся в ней. Необходимо оценивать интегральную токсичность почвы, отражающую влияние всего комплекса.

     Наиболее  целесообразным методом определения  интегральной токсичности почвы  является биотестирование. Показателем  степени токсичности при биотестировании  служит изменение выбранной тест-функции  биоиндикаторного организма при  его взаимодействии с пробой среды. Успешное применение биотестирования для диагностики состояния экосистемы во многом зависит от правильного подбора тест-объекта.

     В качестве биоиндикаторов могут быть использованы животные, растения, микроорганизмы. Уровень организации тестируемой  биологической системы может варьировать от доклеточного (макромолекулы) до надорганизменного (сообщества). Большенство исследователей полагает, что применение единственного биологического параметра для целей биотестирования ненадежно из-за разнообразных механизмов отклика тест-организма на различные антропогенные загрязнения. Наиболее полный анализ интегральной токсичности  достигается при применении набора биотестов с использованием различных тест-организмов при контроле их биологических параметров.

     Во  некоторых случаях для оценки токсичности почвы необходимо  в качестве тест-объектов брать микроорганизмы. Достоинства микробиологических тестов обусловлены следующими причинами. Благодаря небольшим размерам микробные клетки имеют относительно большую поверхность контакта с окружающей сркдой, что определяет их высокую чувствительность к происходящим в ней изменениям. Высокие скорости роста и размножения микроорганизмов дают возможность за сравнительно короткий срок проследить за воздействием любого неблагоприятного фактора на протяжении десятков и даже сотен поколений. К тому же они компактны и в большинстве случаев не требуют значительных материальных затрат для поддержания жизнедеятельности.

     К недостаткам микробиологических тестов следует отнести достаточно высокую способность микроорганизмов к образованию устойчивых мутантных штаммов, что может в некоторых случаях приводить к получению недостоверных результатов.

     Один  из простых в исполнении и информативных  способов оценки микроботоксичности загрязненных почв – это учет численности микроорганизмов, которая, как правило, достаточно легко отражает микробиологическую активность почвы, скорость разложения органических веществ и круговорота минеральных элементов.

     В природных экосистемах микроартроподы, являющиеся почвенными безпозвоночными, широко используются для мониторинга на уровне комплекса видов. На территории с интенсивной антропогенной нагрузкой они часто остаются единственной группой, по которой можно судить о степени воздействия на почву.

     Описанные выше тесты  доступны и просты в исполнении, не требуют сложного лабораторного оборудования и могут быть рекомендованы исследователям разных уровней подготовки. Их преимущество является также то обстоятельство, что работы ведуться с объектами, типичными для почвенной среды обитания в естественных условиях.  
 

       Биодиагностика техногенного загрязнения почв 

     Высокая чувствительность почвы к любым  негативным и позитивным воздействиям позволяет использовать биологические  показатели в качестве параметров биомониторинга.

     Биологическая активность — производная совокупности абиотических, биотических и антропогенных  факторов почвообразования. В почве  зоо- и микробоценозы объединяются в единую систему с продуктами их жизнедеятельности— внеклеточными и внутриклеточными ферментами, а также с абиотическими компонентами почвы.

     Основные  положения предлагаемой методологии  следующие:

• одновременное изучение показателей биологической активности почвы;
• выявление наиболее информативных эколого-биологических показателей и возможного интегрального показателя экологического состояния почвы;
• учет пространственной и временной вариабельности биологических свойств почвы;
• использование сравнительно-географического и профильно-генетического подходов для оценки состояния почвы.