Indicador total de contaminación química del suelo. Evaluación de la calidad del suelo.

Al evaluar el estado ecológico de los suelos, es muy importante evaluar el contenido tanto de elementos y compuestos naturales como de compuestos xenobióticos. La evaluación de la contaminación del suelo se lleva a cabo comparando (contrastando) el contenido de elementos y sustancias contaminantes en los suelos estudiados con su contenido de fondo, por un lado, y, por el otro, con su contenido máximo permitido (MAC).

La concentración máxima permitida de una sustancia en el suelo es una concentración que no causa cambios patológicos (anomalías) durante los procesos biológicos durante la exposición prolongada del suelo y las plantas, no conduce a la acumulación de elementos tóxicos en las plantas y no plantea un peligro para la salud y la vida humana. Los valores de MPC se determinan experimentalmente, generalmente en suelos arenosos, basándose en varios indicadores de nocividad, principalmente para formas a granel, lo que no permite sacar conclusiones sobre la potencia de flujo y la disponibilidad de contaminantes para las plantas. Esto hace que la aplicación de tales normas sea controvertida tanto desde el punto de vista medioambiental como económico. Además, ahora se reconoce casi universalmente que la evaluación de los ecosistemas componente por componente no proporciona resultados satisfactorios. Se necesitan estándares integrales para los ecosistemas que puedan caracterizar el estado del ecosistema en cuestión en su conjunto.

Dado que el peligro higiénico de una concentración particular de contaminantes depende de las condiciones del suelo, la creación de estándares MPC unificados enfrenta importantes dificultades. No es casualidad que actualmente sólo se hayan establecido MPC para poco más de un centenar de sustancias mediante las cuales se controla la calidad del suelo.

Principios de racionamiento quimicos en los suelos también difieren de los de los cuerpos de agua, aire atmosférico, productos alimenticios. Esto se debe principalmente a que el estándar MPC para el suelo se basa en su impacto indirecto en el cuerpo humano a través de los alimentos.

La entrada directa de sustancias nocivas del suelo al cuerpo humano es limitada y ocurre con mayor frecuencia a través de otros medios adyacentes al suelo. Así, la entrada de contaminantes al cuerpo humano se produce por las siguientes vías: suelo-planta-humano, suelo-planta-animal-humano, suelo-agua-humano, suelo-aire atmosférico-humano.

Por lo tanto, la cuestión de evaluar la contaminación del suelo basándose en los MPC es muy difícil. Actualmente, en muchas regiones urbanizadas de Rusia, y especialmente en Moscú, el estado de los suelos y terrenos, evaluados según los métodos sanitarios e higiénicos aceptados (MPC), es casi crítico, cuando el contenido de muchos contaminantes excede estos MAC de varios a decenas de veces. Además, esta situación se complica por la heterogeneidad espacial del contenido de contaminantes y la discreción de las fuentes de contaminación.

Lista de indicadores contaminación química Los suelos y el suelo se determinan en función de la prioridad de los componentes de la contaminación química de acuerdo con los requisitos de GOST 17.4.2.01-81 “Conservación de la naturaleza. Suelos. Nomenclatura de indicadores de condición sanitaria”, SanPiN No. 2.1.7.1287-03 “Requisitos sanitarios y epidemiológicos para la calidad del suelo”, GOST 17.4.1.02-83 “Conservación de la naturaleza. Suelos. Clasificación de productos químicos para el control de la contaminación”.

Clases de peligro elementos quimicos y sustancias en suelos y suelos.

Actualmente, de acuerdo con SanPiN 2.1.7.1287-03 "Requisitos sanitarios y epidemiológicos para la calidad del suelo", el estudio químico de suelos y suelos durante estudios de ingeniería y ambientales incluye una lista estándar y ampliada de indicadores.
La lista estándar de estudios químicos de suelos y suelos incluye la definición de:

• contenido de metales pesados ​​de clase de peligro 1 y 2: plomo (Pb), cadmio (Cd), zinc (Zn), mercurio (Hg), cobre (Cu), níquel (Ni) y arsénico (As);
• contenido de 3,4-benzo(a)pireno y productos derivados del petróleo.

Se lleva a cabo una lista ampliada de estudios en presencia de determinadas fuentes específicas de suelo y contaminación del suelo determinando una gama más completa de sustancias químicas contaminantes. La elección de los indicadores de contaminación química depende de la composición esperada de los contaminantes, teniendo en cuenta la naturaleza de la fuente de contaminación de los suelos y los suelos.
El criterio principal para evaluar el nivel de contaminación de suelos y suelos con sustancias químicas es la concentración máxima permisible (MAC) o concentración aproximada permisible (APC) de elementos químicos (sustancias) en suelos y suelos (GN 2.17.2041-06 “Máxima permisible concentraciones (MAC) de sustancias químicas en el suelo" y GN 2.1.7.2511-09 "Concentraciones aproximadas permisibles (APC) de sustancias químicas en el suelo").

Para la evaluación ecológica y geoquímica del estado de suelos y suelos se utilizan los siguientes indicadores:

• coeficiente de concentración relativo a la concentración máxima permitida (MAC), que caracteriza el exceso del contenido de un elemento en suelos y suelos sobre su concentración máxima permitida (concentración máxima). Coeficiente de concentración relativo a la concentración máxima permitida (MAC) igual a la proporción contenido del elemento en el objeto en estudio a su UDC (concentración máxima permitida):
  K ODK (concentración máxima permitida) = C i / ODK (concentración máxima permitida),
• coeficiente de concentración (Ksi) con respecto al fondo, que caracteriza la intensidad de la anomalía tecnogénica. El coeficiente de concentración es igual a la relación entre el contenido de un elemento en el objeto en estudio y su contenido de fondo.
  К сi = С i / С f, donde
  Ci es el contenido real del i-ésimo elemento químico en suelos y suelos, mg/kg;
  C phi es el contenido de fondo del i-ésimo elemento químico en los suelos, mg/kg.

Contenido básico de formas brutas de metales pesados ​​y arsénico en los suelos (mg/kg)

• indicador de contaminación total (Z c), que caracteriza el efecto de la exposición a un grupo de elementos. El indicador de contaminación total es igual a la suma de los coeficientes de concentración de elementos químicos.
  Z c = K ci + ... + K cn - (n - 1), donde
  n es el número de elementos químicos tenidos en cuenta;
  K ci es el coeficiente de concentración del i-ésimo componente de contaminación superior a uno.

La evaluación del peligro de contaminación química de suelos y suelos con metales pesados ​​y arsénico se realiza según el indicador de contaminación total (Zc) (Tabla 4.10). Para calcular Zc, se deben utilizar al menos siete elementos químicos: Pb, As, Cd, Zn, Hg, Cu, Ni.

Escala de calificación de los niveles de contaminación química de suelos y suelos con metales pesados ​​y arsénico en función del indicador de contaminación total (Zс)

La evaluación del peligro de contaminación química de suelos y suelos con sustancias de origen orgánico se realiza en función de su concentración máxima permitida (o nivel permitido) y clase de peligro. Para compuestos orgánicos, su contenido de fondo en suelos y suelos es igual a 0,1 MPC.

Escala de calificación de niveles de contaminación química de suelos y suelos con sustancias de origen orgánico

En caso de contaminación multicomponente, se permite evaluar el nivel de contaminación química de suelos y suelos en función de la sustancia más tóxica con el contenido máximo en suelos y suelos. La tabla muestra un ejemplo de cómo establecer una categoría de contaminación teniendo en cuenta todos los indicadores de contaminación.

Suelos y suelos caracterizados por ser extremadamente categoría peligrosa Los contaminantes, de acuerdo con los requisitos de SanPiN 2.1.7.1287-03, están sujetos a eliminación y eliminación en vertederos especializados.

La clasificación de los residuos en una clase de peligro para el medio ambiente natural se realiza sobre la base del indicador K, que caracteriza el grado de peligrosidad de los residuos cuando impacta el medio ambiente natural y se determina mediante cálculo, de acuerdo con los Criterios de Clasificación. desechos peligrosos a la clase de peligro ambiental, aprobada por orden del Ministerio de Recursos Naturales de Rusia de 15 de junio de 2001 No. 511, según la siguiente fórmula:

K=K 1 + K 2 +……+ K n,

donde: K – indicador del grado de peligrosidad de los residuos para el medio ambiente;
K 1, K 2, K n – indicadores del grado de peligrosidad de los componentes individuales de los residuos, calculados según la ecuación: K i = C i / Wi
Ci es el contenido real del componente químico contaminante en el suelo (suelo), mg/kg;
W i – coeficiente del grado de peligrosidad del i-ésimo componente de residuos peligrosos, mg/kg;
n es el número de componentes químicos contaminantes determinados.
La decisión de asignar suelos a la clase de peligro de residuos está determinada por el valor del índice de peligro según la Tabla 4.12.

La tarea del seguimiento ambiental es evaluar el estado del medio ambiente a partir de observaciones periódicas. El “precio” en este caso son los estándares de calidad ambiental. Objetivo regulación ambiental- preservación del ecosistema, su estructura y funcionamiento. Los enfoques para evaluar la calidad del medio ambiente (incluidos los suelos) varían. Algunos tienen una clara orientación antropocéntrica, es decir, se considera “normal” el entorno que proporciona la calidad de vida humana requerida. Según el ecosistema aproches,"normal" debe considerarse un ecosistema en el que no hay perturbaciones antropogénicas significativas en todas las partes del ecosistema. Esto sirve como garantía para asegurar la preservación de los organismos vivos y la vida humana. Regulación sanitaria e higiénica de las condiciones del suelo - ejemplo brillante Enfoque antropocéntrico, la regulación ambiental es un ejemplo de enfoque ecosistémico.

Estandarización sanitaria e higiénica. Cuando se regula sanitaria e higiénicamente el estado del medio ambiente, se entiende por “norma” un estado del medio ambiente que no tiene un impacto negativo en la salud humana. El criterio sanitario e higiénico de calidad ambiental son las concentraciones máximas permitidas (MAC) de sustancias químicas en objetos ambientales. Los MPC corresponden al contenido máximo de una sustancia química en objetos naturales que no causa un efecto negativo (directo o indirecto) en la salud humana (incluidas las consecuencias a largo plazo). La higiene es una rama de la medicina práctica que estudia la influencia. ambiente externo sobre la salud humana. El saneamiento es el lado práctico de la rama higiénica de la medicina.

Se supone que las cantidades máximas permitidas de elementos químicos en el agua, el aire, el suelo, los piensos y los productos agrícolas no suponen un peligro para los seres humanos, y que un medio ambiente que cumpla con las normas sanitarias e higiénicas no empeora la salud humana como uno de los tipos. de organismos vivos.

Determinación práctica de las concentraciones máximas permitidas de sustancias químicas en suelos y otros entornos naturales Ah se lleva a cabo en condiciones de laboratorio identificando la relación entre el estado de los organismos vivos y el contenido de sustancias químicas en su entorno (agua, aire, alimentos). El experimento se lleva a cabo según el tipo "dosis-efecto", es decir, el cambio en el estado de las plantas y animales experimentales se rastrea con los niveles cambiantes de diversas sustancias químicas en el medio ambiente. Instalado (Kowalski, 1974) vista general Dependencias entre el estado de cualquier organismo (plantas, animales) y la concentración. varias sustancias en su entorno. Siempre hay una zona de contenido óptimo de químicos en ambiente, proporcionando las condiciones más favorables para los organismos vivos. Cuando se desvía de este rango óptimo de contenido de sustancias químicas hacia una disminución del contenido de estas sustancias (falta de elementos, agotamiento del medio ambiente en ellas) o hacia un aumento (exceso de elementos, incluida la contaminación del medio ambiente con ellos). ), siempre se observa una alteración y deterioro en el estado de los organismos, hasta su muerte.

El principal indicador toxicológico es el indicador sanitario general, que se utiliza como parámetro LD 50, una dosis de una sustancia química que provoca la muerte del 50% de los animales de experimentación. A partir de la dosis semiletal de una sustancia en el aire que respiran los animales, en el agua y en los alimentos que consumen, se determina el contenido de sustancias permitidas para los organismos vivos en el agua, el aire y los productos alimenticios, respectivamente.

Pero el contacto humano directo con el suelo es insignificante o no se produce en absoluto. El contacto entre el suelo y el cuerpo humano se produce indirectamente a través de las siguientes cadenas: suelo- planta- Humano; suelo- planta - animal - humano; suelo- aire - hombre; suelo- el agua es una persona. La determinación de la concentración máxima permitida de sustancias químicas en el suelo se reduce en realidad a la determinación experimental de la capacidad de estas sustancias para mantener una concentración aceptable para los organismos vivos en el agua, el aire y las plantas en contacto con el suelo.

Es por eso que la concentración máxima permitida de químicos para suelos se establece no solo según un indicador sanitario general, como es habitual en otros ambientes naturales, sino también según otros tres indicadores: translocación, migración de agua y migración de aire (Cuadro 4.1).

Tabla 4.1 - Concentraciones máximas permitidas de elementos químicos en suelos

Indicador de translocación determinado por la capacidad de los suelos para proporcionar el contenido de sustancias químicas a un nivel aceptable en las plantas (los cultivos de prueba incluyen rábanos, lechugas, guisantes, frijoles, repollo, etc.). Respectivamente agua migratoria y aire migratorio- en términos de la capacidad de garantizar que el contenido de estas sustancias en el agua y el aire no supere la concentración máxima permitida (se utilizó como objeto de investigación de laboratorio una muestra del horizonte superior de suelo césped-podzólico).

El estándar para los suelos se establece de acuerdo con el más bajo de todos los indicadores encontrados experimentalmente. Por ejemplo, para el contenido total de vanadio en el suelo, el nivel MAC se establece en 150 mg/kg, mientras que este nivel corresponde únicamente al indicador sanitario general, y el nivel de migración de agua es igual a 350 mg/kg de suelo. La concentración máxima permitida para el contenido de compuestos móviles de zinc en el suelo se mide en 23 mg/kg, este nivel se establece según un indicador sanitario general, mientras que el indicador de migración del agua es de 200 mg/kg.

Los niveles de MAC establecidos por varios indicadores reflejan tanto la toxicidad de las sustancias químicas como el mecanismo dominante de su distribución en ambientes naturales. Por ejemplo, para el benzo(a)pireno y el mercurio el indicador limitante es el sanitario general, para el arsénico - la translocación, para el cloruro de potasio - el agua, para el sulfuro de hidrógeno - el aire (Cuadro 4.2).

Tabla 4.2 - MPC de sustancias químicas en suelos y sus indicadores limitantes

Sin embargo, las normas sanitarias e higiénicas relativas a la calidad del suelo no están exentas de deficiencias. La principal es que las condiciones del experimento modelo para determinar la concentración máxima permitida y las condiciones naturales difieren bastante. Nombramos algunos de ellos.

1. Existe incertidumbre en la definición del concepto de concentraciones máximas permisibles de sustancias químicas para los suelos. Caracteriza el MPC como la concentración de una sustancia en el suelo que es segura para los organismos vivos. Pero aún no se han definido los criterios para determinar el impacto negativo de los productos químicos sobre ellos.

2. No se tiene en cuenta el tiempo de exposición al contaminante. Un experimento para determinar la concentración máxima permitida no suele durar más de un año, pero este período no es suficiente para evaluar las consecuencias a largo plazo de la influencia de las sustancias químicas en los organismos vivos. Cuanto más prolongado sea el contacto de la sustancia con el cuerpo, menor será la respuesta del cuerpo.

3. Al establecer la concentración máxima permitida, el efecto sobre los organismos vivos se modela, por regla general, de un factor, en casos extremos, de dos o tres. Pero en condiciones reales, el cuerpo está expuesto a la compleja influencia de una serie de factores, cuya acción conjunta no se tiene en cuenta.

4. Las conclusiones obtenidas de experimentos con animales se transfieren sin plena justificación a los humanos. Pero los animales inferiores (especialmente ratas y ratones) son más resistentes a los factores ambientales que los humanos. La transferencia de los resultados obtenidos en estos animales al hombre no está suficientemente justificada ni es adecuada.

5. Como regla general, no se tienen en cuenta las consecuencias genéticas y la posibilidad de persistencia de trastornos en organismos vivos BAJO la influencia de sustancias químicas. No se tienen en cuenta la sensibilidad individual, hereditaria y de especie de los organismos, sus capacidades de adaptación y sus ritmos biológicos.

6. Los MPC para suelos contienen todos los errores al determinar los MPC para otros entornos naturales. Por ejemplo, al desarrollar MPC para agua, solo se tiene en cuenta la influencia de la fracción verdaderamente soluble de estas sustancias, y no todas las formas posibles de su aparición (suspensiones, coloides).

7. No se tiene en cuenta que muchos contaminantes, por ejemplo, los metales pesados ​​y los pesticidas, tienen un efecto acumulativo. No se tiene en cuenta la capacidad de las sustancias químicas para concentrarse en la cadena alimentaria. Las sustancias químicas se concentran en el cuerpo humano en mayor medida que en el cuerpo de los animales y éstos, a su vez, en mayor medida que en las plantas. Esto significa que en los casos en que no se alcancen los niveles de concentraciones máximas permitidas de sustancias químicas en los eslabones inferiores de la cadena trófica, la posibilidad de que se acumulen durante más niveles altos(y, en consecuencia, superando la concentración máxima permitida).

8. No se tiene en cuenta la posibilidad de transformación de sustancias químicas y su acumulación en diversas barreras biogeoquímicas.

9. No se tiene en cuenta la interacción de sustancias químicas. En varios tipos Las interacciones (aditividad, antagonismo, sinergismo) pueden conducir a la formación de estructuras más peligrosas que los compuestos originales.

10. La calidad de los entornos naturales en general no se evalúa plenamente. Por ejemplo, al desarrollar normas para el agua, se tiene en cuenta el impacto de cualquier sustancia en el agua utilizada para determinados fines (potable, pesca, técnica, recreativa), pero la calidad del medio ambiente natural no se evalúa plenamente. El impacto de estas sustancias en el agua no se considera un sistema natural integral ni un recurso natural.

11. No se tienen en cuenta las propiedades del suelo. Pero la influencia de la capacidad de sorción de los suelos, el contenido de humus, las condiciones ácido-base y la composición granulométrica determina la capacidad de los suelos para autodepurarse. Una consecuencia de la falta de atención a las propiedades de los suelos es el nivel de concentraciones máximas permitidas de arsénico en los suelos que es inaceptable para su uso. Este indicador se estableció por primera vez durante el desarrollo de MPC para suelos, cuando los higienistas no utilizaban una muestra de suelo, sino arena limpia con una capacidad de absorción mínima. Como resultado, se estableció un nivel de concentración máximo permisible para el arsénico que es inferior al nivel del elemento en la mayoría de los suelos.

Una de las etapas en la solución del problema de la regulación ambiental fue un enfoque basado en determinar la carga permitida en el suelo, teniendo en cuenta sus propiedades amortiguadoras, asegurando la capacidad del suelo para limitar la movilidad de los productos químicos provenientes del exterior y la capacidad de autopurificarse. En Rusia y otros países se están desarrollando enfoques similares.

Sin embargo, es imposible desarrollar MPC para cada tipo de suelo. Es aconsejable desarrollar estándares para sustancias químicas para asociaciones suelo-geoquímicas, unidas por la comunidad de propiedades fisicoquímicas básicas que determinan su resistencia a la contaminación química.

En la siguiente etapa, para una serie de elementos químicos, se desarrollaron concentraciones aproximadamente permisibles (APC) de estos elementos para suelos que difieren en sus propiedades más importantes (acidez y distribución del tamaño de las partículas). No se desarrollaron sobre la base de un método experimental estandarizado, sino sobre la base de una generalización de la información disponible sobre la relación entre el nivel de carga sobre el suelo, el estado de los suelos y los ambientes adyacentes.

La base para agrupar los suelos según su resistencia a la metales pesados En primer lugar, se determinan las condiciones ácido-base que prevalecen en determinados suelos. Para agrupar los suelos se tuvo en cuenta la distribución de las principales asociaciones geoquímicas de suelos en Rusia. La mayor área de distribución tiene asociaciones geoquímicas de suelos con reacción ácida y neutra del ambiente, divididas en dos grupos:

Suelos con reacción muy ácida y ácida (pH del extracto acuoso<5);

Suelos con ambiente ligeramente ácido y neutro (pH 5-7).

Estas dos asociaciones, que ocupan entre el 60 y el 70% del área de Rusia, incluirán casi todos los bosques podzólicos, podzólicos, grises y parte de los chernozems, incluidas sus variantes cultivadas. Es importante tener en cuenta la composición granulométrica de los suelos, especialmente los suelos del primer grupo. Por tanto, los suelos de este grupo se dividieron en dos subgrupos según su composición granulométrica:

Suelos arenosos y franco arenosos, que presentan la menor resistencia a la contaminación;

Los suelos arcillosos y arcillosos son relativamente más resistentes a la contaminación química.

Con base en este principio, en nuestro país se determinaron cantidades aproximadamente permisibles de elementos químicos en los suelos (Cuadro 4.3). Su diferencia con los extranjeros es que se calculan teniendo en cuenta el contenido de fondo y se diferencian en función de la reacción y composición granulométrica del suelo.

Tabla 4.3 - Concentraciones aproximadas permisibles de metales pesados ​​en el suelo (contenido total, mg/kg)

Los niveles de OEC para el mismo elemento en suelos con diferentes propiedades difieren entre 4 y 5 veces.

Los más peligrosos son los xenobióticos, sustancias de naturaleza artificial. Se desconocen las consecuencias a largo plazo de su impacto en los organismos vivos. La naturaleza de la influencia de los tóxicos artificiales en los organismos vivos se diferencia de la acción de las sustancias que son componentes naturales del suelo en que cuando cambia la concentración de dichas sustancias en el ambiente externo, no se encuentra ningún área de estimulación en los organismos vivos. Cualquier concentración de estas sustancias en el medio ambiente conduce a patología. La tasa de síntesis y liberación de muchas de estas sustancias, como los pesticidas, es mayor que la tasa de regulación. Actualmente se utilizan más de 1000 tipos de pesticidas; no todos tienen MPC.

Dada la imperfección de las normas sanitarias e higiénicas para el contenido de elementos químicos en los suelos, se debe reconocer que los enfoques y métodos para su determinación están orientados al medio ambiente. Estos enfoques se basan en el papel y los mecanismos de conexión entre el suelo y otros entornos naturales.

Estandarización biogeoquímica. La estandarización biogeoquímica se basa en un enfoque médico-geográfico. Se basa en observaciones de campo en regiones donde la propia naturaleza ha creado “condiciones de exceso o deficiencia de ciertos elementos químicos de origen natural en los ambientes naturales”. provincias biogeoquímicas, y los resultados de las observaciones periódicas en ellos del estado de los organismos vivos, incluida la salud humana, permiten establecer su conexión con el contenido de elementos en los entornos naturales.

El valor de este enfoque radica en su dependencia de material fáctico más que experimental. La base teórica aquí es completamente diferente a la de la estandarización sanitaria e higiénica. Se supone que cada taxón biogeoquímico (paisaje, ecotopo) corresponde a una clara relación e interdependencia de las cadenas alimentarias, que se ha desarrollado durante mucho tiempo. Está adaptado a las condiciones naturales específicas asociadas con la migración y acumulación de cualquier sustancia química. Los organismos vivos han implementado todos los mecanismos naturales de resistencia a las influencias externas, su condición corresponde a la composición química del medio ambiente.

De forma probabilística, se determinan los límites superior e inferior dentro de los cuales el estado de la mayoría de los organismos vivos (animales, plantas, humanos) en las zonas de provincias biogeoquímicas no se desvía de la norma, es decir, donde la autorregulación del sistema se produce. Pero, por regla general,

Entre el 5 y el 20% de las personas o animales en zonas endémicas se ven afectados. Cuanto más supere el contenido de elementos químicos los niveles umbral, mayor será el número de víctimas. El proceso de selección natural se intensifica.

Se ha identificado una conexión entre la deficiencia o exceso de varios elementos en los entornos naturales y el estado de los organismos vivos, por ejemplo, el cobalto y la síntesis de vitamina B 12 y, como consecuencia, la anemia en la acobaltosis; Pb, Hg, Mo - e intoxicación; F - fluorosis y otras enfermedades óseas; Cu, Zn, Mn, B - y clorosis de muchas especies de plantas; Cu - y puntas secas de plantas, B - y enteritas endémicas; I - y bocio endémico; Sr - y formas especiales de raquitismo; Ni - y enfermedades de la piel; Se - y enfermedades musculares en animales. Por tanto, el estado de los organismos vivos en la zona de provincias biogeoquímicas sirve como indicador del nivel de elementos químicos en el medio ambiente.

Sobre la base de este concepto, se han desarrollado métodos de regulación ambiental biogeoquímica. La zonificación de áreas endémicas biogeoquímicas se llevó a cabo sobre los principios de zonificación suelo-geográfica y biogeoquímica.

Basado en la zonificación biogeoquímica de V.B. Kovalsky estableció concentraciones umbral de varios elementos químicos en los suelos (Tabla 4.4).

Tabla 4.4 - Concentraciones umbral de algunos elementos químicos en los suelos, mg/kg (según Kovalsky, 1964)

Una prueba de la eficacia del enfoque utilizado puede ser la reacción de los organismos vivos para corregir la deficiencia identificada suplementando el elemento deficiente. Por ejemplo, la administración de selenita a animales de una provincia biogeoquímica no tuvo consecuencias negativas, pero la administración a animales de zonas de fondo provocó alteraciones en su condición.

Normalización estadística. Un método estadístico para determinar los niveles de concentraciones permisibles de sustancias químicas en los suelos es determinar los niveles promedio (más comunes) de elementos químicos en ambientes naturales en condiciones naturales. La base teórica de este enfoque es que el contenido promedio de elementos químicos en ambientes naturales en condiciones naturales corresponde a las condiciones del estado normal de los organismos vivos.

Este grupo de estándares de calidad del suelo puede incluir el indicador de contaminación total del suelo. Zs(Tabla 4.5). Se calcula mediante la fórmula propuesta por Yu.E. Sayet:

Z c = (C i /C f) - (n - 1) (4)

Tabla 4.5 - Indicador de contaminación total del suelo Z c

Normalización del estado de suelos contaminados en base al concepto de riesgo ambiental. Debido al creciente número de desastres naturales y provocados por el hombre en todo el mundo, está aumentando la atención a la evaluación de riesgos y la amenaza a la vida humana, incluido el riesgo ambiental. La definición del concepto se da en la Ley federal de la Federación de Rusia sobre protección del medio ambiente (2002): el riesgo de contaminación química del suelo son las consecuencias indeseables de las actividades antropogénicas para los seres humanos y los suelos, “esto último puede ocurrir en cierta medida de probabilidad”. El concepto de riesgo ambiental está asociado al concepto de peligro, cuyo grado extremo es un desastre ambiental.

La evaluación del riesgo ambiental para un determinado paisaje debido a la contaminación del suelo por cualquier sustancia química se realiza sobre la base de información sobre la carga real de contaminantes en los suelos, su migración en el paisaje y teniendo en cuenta la resistencia de los suelos a la contaminación. .

En este caso se tienen en cuenta los siguientes factores que caracterizan el paisaje objeto de estudio:

1) tipo de suelo: caracteriza las condiciones ácido-base, el contenido y tipo de humus, el número y la composición de especies de la microflora;

2) composición granulométrica: caracteriza la capacidad de absorción del suelo, el contenido de arcilla física y arena;

3) posición en el relieve: caracteriza el grado de subordinación geoquímica de los suelos al paisaje, es decir, la intensidad y dirección de los procesos de dispersión y acumulación de contaminantes;

4) régimen hídrico del suelo: caracteriza la proporción de precipitación y evaporación;

5) tipo de vegetación: caracteriza un factor biológico que influye en el grado de movilidad de los contaminantes;

6) rocas formadoras de suelo: caracteriza la dirección y velocidad del proceso de formación del suelo.

El efecto negativo del aumento de carga sobre el suelo se evalúa mediante la reacción de organismos vivos sensibles. En la mayoría de los casos, esto se lleva a cabo basándose en la reacción de microorganismos sensibles del suelo.

Para encontrar un indicador indicativo del riesgo ambiental para el suelo, se necesitan dos indicadores: carga total de contaminantes químicos(o contaminantes) en la cubierta del suelo y carga crítica los mismos contaminantes a este territorio. La carga química total (kg/ha o t/ha) está determinada por la masa de todos los flujos de la sustancia en un territorio determinado. Sus principales fuentes en los suelos cultivables suelen ser la lluvia atmosférica y los agentes químicos.

La carga crítica se refiere a la cantidad máxima segura de un contaminante para un paisaje determinado. La carga crítica se encuentra teniendo en cuenta todos los mecanismos de transformación y redistribución de las sustancias en estudio en un territorio determinado (eliminación de la capa superior debido a la migración biogénica y abiogénica intrasuelo, escorrentía superficial hacia ambientes adyacentes), así como los mecanismos de estabilidad del suelo en un territorio determinado (basada en la capacidad de absorción de los suelos, que es válida para contaminantes de cualquier naturaleza, en la destrucción biótica y abiótica, que es válida para contaminantes orgánicos).

El indicador de carga crítica se puede obtener de diferentes formas:

Experimentalmente (durante observaciones de campo, experimentos de laboratorio), determinando los parámetros de todos los procesos que influyen en el comportamiento de las sustancias en estudio en estos suelos o aprovechando la información necesaria de diversas fuentes;

Utilizar programas existentes diseñados para calcular cargas críticas de contaminantes específicos de acuerdo con los indicadores anteriores;

Según el contenido crítico de las sustancias estudiadas en los productos agrícolas cultivados en estos suelos;

Con base en las concentraciones máximas permisibles de sustancias químicas en los suelos, convirtiendo sus valores de mg/kg de masa de sustancia a kg/ha de área de los suelos estudiados (Ovchinnikova, 2003).

Un indicador aproximado del riesgo ambiental para los suelos se puede encontrar como la relación entre la carga química total en la cubierta del suelo y la carga crítica de estas sustancias en el mismo territorio.

Los niveles del indicador de riesgo ambiental de contaminación del suelo se miden mediante valores superiores a uno. Ninguno de los dos puede clasificarse. Un ejemplo de tal clasificación se da en la Tabla 4.6.

Tabla 4.6 - Clasificación del riesgo de contaminación del suelo (según Ovchinnikova, 2003)

El racionamiento basado en el concepto de riesgo ambiental tiene un impacto directo en la práctica, ya que permite tener en cuenta el peligro de contaminación del suelo al calcular el valor catastral, y cuanto mayor es el riesgo de contaminación del suelo, menor es su valor.

I. Indicadores sanitarios y químicos del estado sanitario de los suelos:

El principal indicador sanitario y químico es numero sanitario, que caracteriza indirectamente el proceso de humificación del suelo y permite evaluar la capacidad de autolimpieza del suelo de contaminantes orgánicos.

numero sanitario- el cociente de dividir la cantidad de nitrógeno proteico del suelo (nitrógeno humus) en mg en 100,0 suelo absolutamente seco por el contenido total de nitrógeno orgánico en las mismas unidades. El suelo se considera limpio si el número sanitario se aproxima a 1.

II. Indicadores biogeoquímicos:

El criterio principal para la evaluación higiénica de la contaminación del suelo con productos químicos es la concentración máxima permitida (MAC) o la concentración aproximada permitida (APC) de productos químicos en el suelo (Tabla 3).

Factor de concentración química ( ks) . ks está determinado por la relación entre el contenido real del analito en el suelo ( conmigo)

en mg/kg de suelo a MPC (Tabla 3) teniendo en cuenta los antecedentes regionales (con MPC):

K c = C i / C máximo

Indicador de contaminación total ( Zs), que es igual a la suma de los coeficientes de concentración de elementos químicos contaminantes y se expresa mediante la fórmula: Z c = Σ (K ci + … + K cn) – (n - 1),

Dónde norte- número de sustancias sumibles determinadas;

ksi- coeficiente de concentración del i-ésimo componente de contaminación.

La evaluación del grado de peligro de contaminación del suelo por productos químicos se realiza según el número sanitario, el indicador total de contaminación (Cuadro 2).

Tabla 2

Evaluación del grado de contaminación química del suelo.

Tabla 3

Concentraciones máximas permitidas de sustancias químicas exógenas.

Evaluación de indicadores de seguridad sanitaria y epidemiológica del suelo.

I. Indicadores sanitarios y bacteriológicos

1. Indirecta, caracterizar la intensidad de la carga biológica sobre el suelo. Se trata de organismos indicadores sanitarios del grupo Escherichia coli (coli-index) y estreptococos fecales (índice enterococos).

2. Indicadores sanitarios y bacteriológicos directos del peligro epidémico del suelo: detección de patógenos de infecciones intestinales (agentes causantes

infecciones intestinales, enterobacterias patógenas, enterovirus). La concentración de colifago en el suelo a un nivel de 10 UFC/go más indica infección del suelo con enterovirus.

El número de huevos de geohelmintos (lombrices intestinales, tricocéfalos, toxocara, anquilostomas, etc.), huevos de biohelmintos (opistórquidos, difilobotriidos, etc.), así como quistes de protozoos patógenos intestinales (criptosporidio, isosporo, lamblia, balantidio, ameba disentérica).

II.Indicadores sanitarios y entomológicos

La presencia de moscas sinantrópicas y sus larvas es un indicador directo de la contaminación del suelo y permite juzgar la contaminación del suelo con ciertos tipos de desechos y el estado insatisfactorio de la limpieza en general o de ciertas etapas del mismo (Tabla 4). En zonas pobladas de hogares públicos y privados, empresas alimentarias y comerciales, establecimientos de restauración pública, zoológicos, lugares de cría de animales de servicio y deportivos), plantas cárnicas y lácteas, etc. Los lugares de reproducción más probables para las moscas son las acumulaciones de materia orgánica en descomposición y tierra a su alrededor a una distancia de hasta 1 m.

Tabla 4

Evaluación del grado de peligro epidémico del suelo.

Un suelo sano es un suelo fácilmente permeable, de grano grueso y no contaminado, si el contenido de arcilla y arena es de 1:3, no hay patógenos ni huevos de helmintos y los microelementos están contenidos en cantidades que no causan enfermedades endémicas.

Los resultados de los estudios de suelos se tienen en cuenta al desarrollar medidas para su recuperación, prevención de enfermedades infecciosas y no infecciosas, esquemas de planificación regional y para otros fines (Tabla 5).

1. Con base en los datos de la tarea situacional, estime:

1) propiedades físicas del suelo y su capacidad de autodepuración;

2) el grado de contaminación del suelo con productos químicos;

3) condición sanitaria del suelo.

2. Dar opinión sobre el grado de contaminación y peligrosidad del suelo en esta zona, indicar recomendaciones sobre el posible uso de este suelo.

Tareas situacionales para evaluar el grado de contaminación y peligro del suelo.

Bajo contaminación del suelo Se refiere a la saturación de las capas superficiales de la tierra con ingredientes físicos, químicos y biológicos que afectan negativamente el medio ambiente y la fertilidad del suelo. Las fuentes de contaminación son la industria, el transporte, la agricultura (uso de fertilizantes, pesticidas, herbicidas y desechos animales), la recuperación de tierras, el ruido, las vibraciones, la radiación energética, los vertederos de desechos industriales y domésticos. Debido a la contaminación industrial y agrícola, entran en el suelo metales pesados, productos derivados del petróleo, fenoles, dioxinas, benzo(a)pireno, tensioactivos, hidrocarburos, sustancias radiactivas, pesticidas, nitratos, nitrógeno amónico, fósforo, sustancias patógenas, etc.

La aplicación de fertilizantes y la contaminación asociada a ellos son casi universales, lo que se debe a la absorción parcial de los productos necesarios por las plantas. Por ejemplo, el coeficiente de utilización de nitrógeno por las plantas es del 60%, y la eliminación de fósforo con aguas de drenaje puede alcanzar 0,6 kg/(ha-año) en minerales agrícolas, por lo que los fertilizantes contienen metales pesados ​​que se unen formando complejos organominerales y pueden acumularse; en suelos con ciertas formas de movilidad, por ejemplo, cuando se aplican 90 kg/ha de superfosfato, se introducen simultáneamente en el suelo aproximadamente 1 g de cobre, 56 g de plomo y 1 g de cadmio.

Los pesticidas son especialmente peligrosos: sustancias biológicamente muy activas que son tóxicas para determinadas formas de vida y difíciles de descomponer. Se ha establecido que sólo el 3% de los insecticidas utilizados son activos, el 9% restante se pierde al ingresar a los suelos, plantas y otros componentes de los agroecosistemas. De los herbicidas, el más peligroso es el granosan, que contiene mercurio hasta un 76% en peso.

Según su impacto en los suelos, los contaminantes se dividen en dos grupos: contaminantes químicamente activos del suelo y contaminantes biológicamente activos. El primer grupo incluye sustancias que afectan las reacciones redox, acidificación y alcalinización de los suelos. Se trata de sales fisiológicamente ácidas, ácidos minerales, bases y algunos gases. El segundo grupo está formado por sustancias orgánicas y organominerales: pesticidas, elementos tóxicos (Cd, Pb, Ilg, Cr, Ni, As, Cu, Zn, etc.), sus compuestos, sustancias radiactivas, cuyo exceso tiene un efecto negativo sobre organismos vivos.

La acumulación de sustancias móviles en los suelos depende de la composición mecánica, su permeabilidad y las condiciones de humedad. La influencia de este último factor se evalúa a través del coeficiente de humidificación, que representa la relación entre precipitación y evaporación o evapotranspiración. A partir de estas posiciones, se acostumbra considerar los tipos de régimen hídrico del suelo, su composición mecánica y su capacidad para acumular contaminantes (Tabla 7.2). Los datos presentados son uno de los primeros resultados nacionales de esta área de investigación, muy relevante y demandada en la actualidad. Con base en los datos que se muestran en la tabla, es posible predecir la autopurificación de los suelos cuando están contaminados con diversas formas de compuestos.

Dependiente de la capacidad de contaminar Los microelementos se dividen en cuatro grupos:

• 1) con un potencial contaminante muy elevado: Cd, Hg, Pb, Cu, Cr;
• 2) con alto potencial de contaminación: Bi, Mo, Fe, Se, Te, Ti, Ba, U;
• 3) con potencial de contaminación medio: Fe, Be, Ni, Co, As, Li, B, W, Al, V;
• 4) con bajo potencial contaminante: Sr, Zr, La, Nb.

El peligro de la contaminación del suelo con elementos biológicamente móviles elementos 1

Tabla 7.2

Nota/, peligro de contaminación: 1 - muy débil; 2 - débil; 3 - promedio; 4 - fuerte; 5 - muy fuerte.

Por tasas de lixiviación Los elementos químicos durante la descomposición hidrolítica también se dividen en cuatro grupos:

• 1) muy bien lixiviables: Na, Ca, Sr, As;
• 2) bien lixiviados: K, Mg, Ba;
• 3) entre los curables: Zn, Co, Ni, Cu, Pb, Si0 2;
• 4) débilmente lixiviables: Fe, Al, Ti, V, Cr, Ge.

Los compuestos organominerales complejos con metales en los suelos son muy frágiles y se destruyen bajo la influencia de la actividad microbiológica y las condiciones ambientales fisicoquímicas. Al interactuar con la vegetación, se forman series de toxicidad únicas dependiendo de la ingesta de metales pesados ​​(Tabla 7.3). Los datos presentados en la tabla no pierden su relevancia debido a la complejidad y exhaustividad del estudio. Son de gran interés a la hora de organizar la agricultura en zonas contaminadas.

Tabla 73

Serie de toxicidad de metales pesados ​​y otros elementos (según S.Ya. Bezdina, 2000)

1 Rautse K., Cirstea S. Lucha contra la contaminación del suelo. Moscú: Agropromizdat, 1986.

Fin de la mesa. 73

La cobertura del suelo, al ser el componente más importante de la biosfera, desempeña el papel de depositante fisicoquímico y biológico y neutralizador de muchos compuestos químicos. Las propiedades desintoxicantes de los suelos y suelos se manifiestan en diversos grados y dependen del contenido de carbono orgánico, el pH del medio ambiente, la capacidad de absorción del horizonte del suelo, la actividad de los organismos del suelo, el metabolismo de las plantas, etc. el suelo pasa a las aguas superficiales y subterráneas, que finalmente terminan en ríos y embalses. Además, una cierta cantidad de sustancias químicas pasa a las cadenas tróficas "productos agrícolas - humanos", "piensos - animales - humanos".

Por tanto, a la hora de manipular residuos y desarrollar determinados tipos de gestión ambiental (agricultura, ganadería, recreación), es muy importante conocer la composición cuantitativa y cualitativa de esta fuente de contaminación del suelo y del suelo.

De acuerdo con SP 11-102-97 "Estudios de ingeniería y ambientales para la construcción", la contaminación química de suelos y suelos se evalúa mediante el indicador total de contaminación química (Z (.), que es un indicador de efectos adversos sobre la salud pública.

El indicador total de contaminación química (Z (.) caracteriza el grado de contaminación química de los suelos y suelos de los territorios estudiados con sustancias nocivas de diversas clases de peligro y se determina como la suma de los coeficientes de concentración de los componentes individuales de la contaminación según el fórmula

Dónde pag - número de componentes determinado; kci- coeficiente de concentración i-ro de un componente contaminante, igual al múltiplo del exceso del contenido de este componente sobre el valor de fondo:

Para contaminantes de origen no natural, los coeficientes de concentración se determinan como el cociente de la fracción de masa del contaminante dividido por su MPC.

Para obtener datos sobre los niveles regionales de contaminación del suelo, se deben tomar muestras de suelo fuera del alcance de la influencia antropogénica local. El muestreo de fondo se realiza a una distancia suficiente de los asentamientos (en el lado de barlovento), al menos a 500 m de las carreteras, en terrenos (prados, terrenos baldíos) donde no se utilizaron pesticidas ni herbicidas. En ausencia de datos reales sobre el contenido regional regional de elementos químicos controlados en el suelo, se permite el uso de materiales de referencia o valores indicativos.

Si los datos de muestreo reales no exceden los valores iniciales, no es necesario realizar más investigaciones ni actividades (el territorio se considera favorable para la construcción).

Los indicadores adicionales del estado ecológico de los suelos en áreas residenciales incluyen la genotoxicidad (un aumento en el número de mutaciones en comparación con el control, el número de veces) y los indicadores de contaminación biológica: el número de microorganismos patógenos, el título de coli (la masa más pequeña de suelo en g que contiene 1 E. coli) y contenido de huevos de helmintos.

Se debe considerar el estado ecológico de los suelos en áreas residenciales. relativamente satisfactorio sujeto a las siguientes condiciones:

• - indicador total de contaminación química (Z (.) - no más de 16;
• - la cantidad de microorganismos patógenos en 1 g de suelo: menos de 10 4;
• - título de coli - más de 1,0;
• - huevos de helmintos en 1 kg de suelo - ausentes;
• - genotoxicidad del suelo - no más de 2.

naturaleza inorgánica la clase de peligro del elemento, su concentración máxima permitida y k tah - según uno de los cuatro criterios de estado ecológico y toxicológico (K ( , K ъ/С 3, K 4), dado en la tabla. 7.4 de acuerdo con las Directrices para evaluar el grado de peligro de contaminación del suelo con productos químicos, aprobadas por el Ministerio de Salud de la URSS con fecha 13 de marzo de 1987 No. 4266-87.

Tabla 7.4

Concentraciones máximas permitidas de determinadas sustancias químicas en el suelo y niveles permitidos de su contenido según los indicadores de peligro.

Nota. Los MPC se pueden ajustar de acuerdo con los documentos reglamentarios vigentes, de acuerdo con la Lista de concentraciones máximas permitidas (MAC) y concentraciones aproximadas permitidas (APC) de sustancias químicas en el suelo, aprobada por el Ministerio de Salud de la URSS con fecha 19 de noviembre de 1991 No. 6229. -91.

Dependiendo del contenido real del elemento según tabla. 7.5 y 7.6 se evalúa el grado de contaminación del suelo.

Tabla 7.5

Contenido básico de formas brutas de metales pesados ​​y arsénico en los suelos (mg/kg) (valores aproximados para Rusia central)

Tabla 7.6

Criterios para evaluar el grado de contaminación del suelo con sustancias inorgánicas.

sustancias

Tabla 7.7

Criterios para evaluar el grado de contaminación del suelo con sustancias orgánicas.

Cuando el suelo está contaminado con un componente. origen organico el grado de contaminación se determina en función de su concentración máxima permitida y la clase de peligro según la tabla. 7.7.

En contaminación multicomponente Se permite evaluar el grado de peligrosidad en función del componente con el contenido máximo.

La determinación de las clases de peligro, las concentraciones máximas permitidas, las concentraciones máximas permitidas de contaminantes y una evaluación general del estado sanitario de los suelos se llevan a cabo de acuerdo con los documentos reglamentarios del Ministerio de Salud de Rusia y las normas estatales de la Federación de Rusia.

Las pruebas de suelos para determinar el contenido de sustancias tóxicas altamente volátiles y otros contaminantes que penetran en los horizontes del subsuelo hasta una profundidad de 3 a 3,5 m (benceno, tolueno, xileno, etilbenceno, hidrocarburos clorados, petróleo y productos derivados del petróleo) deben realizarse en fosas, pozos. y otros trabajos mineros capa por capa (desde una profundidad de 0-0,2; 0,2-0,5; 0,5-1,0 my luego al menos cada 1,0 m) hasta toda la profundidad del área infectada. En el territorio de antiguos vertederos, cerca de colectores, conductos subterráneos de gas y depósitos de desechos industriales y domésticos, se deben tomar muestras del aire del suelo para controlar el contenido de metano e hidrocarburos clorados altamente volátiles. El valor máximo permitido para el contenido de hidrocarburos clorados altamente volátiles en el aire del suelo no debe exceder los 10 mg/m3.

Clasificación de nivel contaminación del suelo con productos químicos(independientemente de la capacidad de los contaminantes para migrar y transformarse en diversas condiciones naturales) se utiliza para evaluar los daños ambientales y económicos. Definición niveles de contaminación se lleva a cabo sobre la base de indicadores que también se utilizan como gradaciones al mapear tierras contaminadas de acuerdo con el Procedimiento para determinar el monto del daño causado por la contaminación de la tierra por productos químicos, aprobado por carta del Ministerio de Recursos Naturales de Rusia No. 04- 25 y Roskomzem No. 61-5678 del 27 de diciembre de 1993. La agrupación de indicadores está unificada, no tiene en cuenta las características típicas del suelo y está destinada principalmente a la toma de decisiones administrativas sobre el uso de la tierra. Condicionalmente limpio Este grupo considera terrenos con un contenido de químicos contaminantes que no excede sus concentraciones máximas permisibles (Tabla 7.8).

Tabla 7.8

Indicadores del nivel de contaminación del suelo por productos químicos.

* MPC o OD K; en ausencia de una concentración máxima permitida (MAC) de compuestos inorgánicos, el contenido de fondo regional duplicado de elementos en suelo no contaminado se toma como ML K.

** En términos de azufre.

Así, los criterios para evaluar la contaminación química de suelos y tierras según los documentos reglamentarios vigentes son diferentes. En este sentido, es necesario realizar evaluaciones diferenciadas de suelos y terrenos (suelos).

MINISTERIO DE SALUD DE LA URSS

DEPARTAMENTO SANITARIO Y EPIDEMIOLÓGICO PRINCIPAL

INSTRUCCIONES METODOLÓGICAS
EVALUANDO EL GRADO DE PELIGROSIDAD
CONTAMINACIÓN DEL SUELO POR QUÍMICOS
SUSTANCIAS

MOSCÚ, 1987

Las directrices fueron desarrolladas por el Instituto de Investigación de Higiene General y Comunal que lleva su nombre. UN. Academia Sysin de Ciencias Médicas de la URSS (Prof. V.M. Perelygin, Ph.D. N.I. Tonkopiy, Ph.D. A.F. Pertsovskaya, Ph.D. V.N. Pavlov, Ph.D. ciencias agrícolas T.I. G. Shestopalova, candidato de ciencias biológicas E.V.

Dirección Principal Sanitaria y Epidemiológica del Ministerio de Salud de la URSS (A.S. Perotskaya).

Instituto de Mineralogía, Geoquímica y Química Cristalina de Elementos Raros (Candidato de Ciencias Médicas B.A. Revich, Doctor en Ciencias Geológicas y Mineralógicas Yu.E. Sayet, Candidato de Ciencias Geográficas R.S. Smirnova).

Con la participación de:

Instituto de Investigación de Higiene y Enfermedades Profesionales de Ufa (candidato de ciencias médicas L.O. Osipova, candidato de ciencias biológicas R.F. Daukaeva, S.M. Safonnikova, G.F. Maksimova);

Instituto Médico de Dnepropetrovsk (Prof. M.Ya. Shelyug, Candidato de Ciencias Médicas E.A. Derkachev, Candidato de Ciencias Médicas P.I. Lakiza, Candidato de Ciencias Médicas B.N. Yaroshevsky);

Instituto de Investigación de Saneamiento e Higiene de Georgia que lleva el nombre. GM Natadze (MD R.E. Khazaradze, N.I. Dogodnishvili, N.G. Sakvarelidze, N.A. Menagarishvili, R.G. Mzhavanadze);

Instituto de Investigaciones de Patología Regional. Ministerio de Salud de la República Socialista Soviética de Kazajstán (candidato de ciencias médicas N.P. Goncharov, candidato de ciencias médicas I.A. Snytin).

lo apruebo

Jefe Adjunto de Estado

médico sanitario de la URSS

EM. Saakyants

№ 4266-87

INSTRUCCIONES METODOLÓGICAS PARA LA EVALUACIÓN DEL GRADO DE PELIGROSIDAD DE CONTAMINACIÓN DEL SUELO POR PRODUCTOS QUÍMICOS

INTRODUCCIÓN

Las principales direcciones del desarrollo económico y social de la URSS para 1986 - 1990 y para el período hasta 2000 enfatizan la necesidad de implementar medidas para proteger el medio ambiente y aumentar la eficiencia de las medidas ambientales (“Principales direcciones del desarrollo económico y social de la URSS para 1986 - 1990 y para el período hasta el año 2000", sección V).

Para resolver estos problemas, al establecer la prioridad de implementar medidas higiénicas y ambientales, es importante clasificar los suelos según el grado de peligro de contaminación por productos químicos y, en base a esto, identificar áreas que requieren inversión prioritaria en el monitoreo de la contaminación del suelo. , desarrollando medidas integrales para su protección, al desarrollar esquemas de planificación regional, evaluación higiénica de los suelos en áreas de urbanización y medidas de recuperación de tierras.

Los resultados de los estudios higiénicos de suelos contaminados con metales pesados, productos derivados del petróleo y otras sustancias permitieron por primera vez desarrollar enfoques metodológicos para evaluar el grado de peligro de contaminación del suelo con estos tóxicos según el nivel de su posible impacto en la sistemas “suelo - planta”, “suelo - microorganismos, actividad biológica”, “suelo - agua subterránea”, “suelo - aire atmosférico” e indirectamente sobre la salud humana.

Estas directrices están destinadas a estaciones sanitarias y epidemiológicas, institutos de investigación e instituciones de higiene, departamentos de higiene de institutos médicos e institutos de formación avanzada de médicos, instituciones de servicios de agroquímicos y otras organizaciones reguladoras.

El uso de enfoques metodológicos unificados ayudará a obtener datos comparables al evaluar el nivel de contaminación del suelo y las posibles consecuencias de la contaminación, y también permitirá predecir la calidad de los productos alimenticios de origen vegetal. La acumulación de material factual sobre la contaminación del suelo y su impacto indirecto en los seres humanos permite mejorar posteriormente las directrices propuestas.

Estas directrices no se aplican a la evaluación de la contaminación del suelo con pesticidas.

1. DISPOSICIONES GENERALES

1.1. Desde un punto de vista higiénico, el peligro de contaminación del suelo con productos químicos está determinado por el nivel de su posible impacto negativo en los medios de contacto (agua, aire), productos alimenticios e indirectamente en los humanos, así como en la actividad biológica del suelo. y sus procesos de autodepuración.

1.2. El criterio principal para la evaluación higiénica del peligro de contaminación del suelo por sustancias nocivas es la concentración máxima permitida (MAC) de sustancias químicas en el suelo. MPC es un indicador integral del contenido de sustancias químicas en el suelo que son inofensivas para los humanos, ya que las utilizadas enLa fundamentación científica de los criterios refleja todas las formas posibles de exposición indirecta del contaminante a los medios de contacto, la actividad biológica del suelo y los procesos de su autopurificación. En este caso, cada una de las rutas de exposición se evalúa cuantitativamente justificando el nivel permitido de contenido de sustancia para cada indicador de peligro. El nivel de contenido más bajo razonable es limitante y se toma como la concentración máxima permitida de la sustancia, ya que refleja la ruta más vulnerable de exposición a este tóxico.

1.3. Para evaluar el peligro de contaminación del suelo, la elección de sustancias químicas (indicadores de contaminación) se lleva a cabo teniendo en cuenta:

Detalles de las fuentes de contaminación que determinan el complejo de elementos químicos involucrados en la contaminación del suelo en la región estudiada (Apéndice);

Prioridad de los contaminantes de acuerdo con la lista de concentraciones máximas permitidas de sustancias químicas en el suelo (tabla) y su clase de peligro (apéndice) (“Concentraciones máximas permitidas de sustancias químicas en el suelo”, 1979, 1980, 1982, 1985, 1987);

La naturaleza del uso de la tierra (apéndice).

1.3.1. Si no es posible tener en cuenta todo el complejo de sustancias químicas que contaminan el suelo, la evaluación se realiza sobre la base de las sustancias más tóxicas, es decir, pertenecientes a una clase de peligro superior (Apéndice).

1.3.2. Si los documentos proporcionados (Apéndice) no contienen la clase de peligro de los productos químicos que son prioritarios para los suelos del área examinada, su clase de peligro se puede determinar mediante el índice de peligro (Apéndice).

1.4. El muestreo, almacenamiento, transporte y preparación del suelo para el análisis se llevan a cabo de acuerdo con GOST 17.4.4.02-84 “Conservación de la naturaleza. Suelos. Métodos de recolección y preparación de muestras de suelo para análisis químicos, bacteriológicos y helmintológicos”.

1.5. La determinación de sustancias químicas en el suelo se lleva a cabo mediante métodos desarrollados para justificar sus MPC en el suelo y aprobados por el Ministerio de Salud de la URSS, que se publican en los apéndices de las "Concentraciones máximas permitidas de sustancias químicas en el suelo (MPC)" (1979). , 1980, 1982, 1985).

1.6. En general, al evaluar el riesgo de contaminación del suelo por productos químicos se debe tener en cuenta lo siguiente:

A). Cuanto más excedan los niveles reales de sustancias controladas en el suelo (C) el MPC, mayor será el peligro de contaminación. Es decir, cuanto mayor es el peligro de contaminación del suelo, mayor es el valor del coeficiente de peligro (Ko) que excede 1, es decir

K o =

b). Cuanto mayor sea la clase de peligro de la sustancia controlada, mayor será el riesgo de contaminación.

V). La evaluación del peligro de contaminación por cualquier sustancia tóxica debe realizarse teniendo en cuenta la capacidad amortiguadora del suelo*, que influye en la movilidad de los elementos químicos, lo que determina su efecto en los medios de contacto y la disponibilidad de las plantas. Cuantas menos propiedades amortiguadoras tenga el suelo, mayor será el peligro de que se contamine con productos químicos. En consecuencia, a un mismo valor de K o, el peligro de contaminación será mayor para suelos con un valor de pH ácido, menor contenido de humus y una composición mecánica más ligera. Por ejemplo, si las sustancias K o resultaron ser iguales en el suelo franco arenoso y podzólico, en el suelo franco y podzólico y en el chernozem, entonces, en orden de mayor peligro de contaminación, los suelos se pueden ordenar en la siguiente fila: chernozemÐ suelo arcilloso-podzólicoÐ Suelo franco arenoso, césped-podzólico.

* Se entiende por “amortiguación del suelo” el conjunto de propiedades del suelo que determinan su función barrera, determinando los niveles de contaminación secundaria por sustancias químicas en los medios en contacto con el suelo: vegetación, aguas superficiales y subterráneas, aire atmosférico. Los principales componentes del suelo que crean amortiguación son las finas partículas minerales que determinan su composición mecánica, la materia orgánica (humus) y la reacción del medio ambiente: el pH.

1.7. La evaluación del peligro de los suelos contaminados con productos químicos se lleva a cabo de manera diferencial para diferentes suelos (diferentes tipos de uso de la tierra) y se basa en 2 disposiciones principales:

1. Aprovechamiento económico de los territorios (suelos de zonas pobladas, tierras agrícolas, áreas recreativas, etc.).

2. Las formas más significativas que tienen estos territorios de impactar la contaminación del suelo en los humanos.

En este sentido, se proponen varios esquemas para evaluar el peligro de contaminación del suelo en áreas pobladas y suelos utilizados para el cultivo de plantas agrícolas.

2. CONDICIÓN HIGIÉNICA DE LOS SUELOS UTILIZADOS PARA EL CULTIVO DE PLANTAS AGRÍCOLAS

2.1. La base para evaluar el peligro de contaminación de los suelos utilizados para el cultivo de plantas agrícolas es el indicador de translocación de nocividad, que es el indicador más importante para justificar las concentraciones máximas permitidas de productos químicos en el suelo. Esto se debe al hecho de que: 1) en promedio, el 70% de las sustancias químicas nocivas ingresan al cuerpo humano con productos alimenticios de origen vegetal; 2) el nivel de translocación determina el nivel de acumulación de sustancias tóxicas en los productos alimenticios y afecta su calidad. La diferencia existente en los niveles permisibles de sustancias químicas para varios indicadores de nocividad (Tabla) y las principales disposiciones de la evaluación diferencial del grado de peligrosidad de los suelos contaminados también permiten dar recomendaciones sobre el uso práctico de suelos en áreas contaminadas. .

2.2. El peligro de contaminación de los suelos utilizados para el cultivo de plantas agrícolas se determina de acuerdo con la Tabla. Y . en la mesa Se dan los principios básicos para la evaluación de suelos y recomendaciones para su uso y reducción de los efectos adversos de la contaminación. Datos de la tabla son una adición lógica a la tabla. y proporcionar la información necesaria para clasificar los suelos por nivel de contaminación de acuerdo con los principios establecidos en la tabla. .

Ejemplo. Los suelos de los territorios están contaminados con níquel, cuyo contenido en formas móviles es de 20 mg/kg en el primero (1) y de 5 mg/kg en el segundo (2). Basado en la tabla y el suelo (1) debe clasificarse como contaminación “extremadamente alta” porque el nivel de contenido de níquel excede los niveles permitidos de este elemento para todos los indicadores de nocividad: translocación, aguas migratorias y sanitarios en general. Dicho suelo sólo puede utilizarse para cultivos industriales o excluirse por completo del uso agrícola.

El suelo 2 puede clasificarse como “moderadamente contaminado”, porque el contenido de níquel (5 mg/kg) excede su concentración máxima permitida (4 mg/kg), pero no excede el nivel permitido para el indicador de nocividad por translocación (6,7 mg/kg). En este caso, el suelo se puede utilizar para cualquier cultivo agrícola y al mismo tiempo se aplican medidas para reducir la disponibilidad del tóxico níquel para las plantas.

Tabla 1

Diagrama esquemático para la evaluación de suelos agrícolas contaminados con productos químicos.

Uso para cultivos industriales o exclusión del uso agrícola. Fajas protectoras forestales

Medidas para reducir el nivel de contaminación y unir sustancias tóxicas al suelo. Monitoreo del contenido de sustancias tóxicas en la zona de respiración de los trabajadores agrícolas y en el agua de las fuentes de agua locales.

Vivienda y servicios comunales*****)

Más de 800.0

*) Las formas móviles de cobre, níquel y zinc se extraen del suelo con un tampón de acetato de amonio con pH 4,8 (cobre, zinc), pH 4,6 (níquel).

****) KGU - composición fertilizante granuladora complejaN:P:K = 64:0:15. El KSU MPC está controlado por el contenido de nitrato en el suelo, que no debe exceder los 76,8 mg/kg de suelo absolutamente seco.

*****) LCF - fertilizantes líquidos complejos de composición norte :P:K = 10:34:0 TU 6-08-290-74 con aditivos de manganeso que no excedan el 0,6% de la masa total. La concentración máxima permitida de sustancias comerciales líquidas está controlada por el contenido de fosfatos móviles en el suelo, que no debe exceder los 27,2 mg/kg de suelo absolutamente seco.

3. EVALUACIÓN HIGIÉNICA DE SUELOS EN ZONAS DE ASENTAMIENTO

3.1. La evaluación del peligro de contaminación del suelo en zonas pobladas está determinada por: 1) la importancia epidemiológica del suelo contaminado con productos químicos; 2) el papel del suelo contaminado como fuente de contaminación secundaria de la capa terrestre del aire atmosférico y en su contacto directo con el hombre; 3) la importancia del grado de contaminación del suelo como indicador de la contaminación del aire.

3.2. La necesidad de tener en cuenta la seguridad epidemiológica del suelo en zonas pobladas está determinada, como lo han demostrado los resultados de nuestra investigación, por el hecho de que con un aumento de la carga química aumenta el peligro epidémico del suelo. En suelos contaminados, en el contexto de una disminución de los verdaderos representantes de las cenosis microbianas del suelo (antagonistas de la microflora intestinal patógena) y una disminución de su actividad biológica, hay un aumento de los hallazgos positivos de enterobacterias y geohelmintos patógenos, que eran más resistentes a contaminación química del suelo que los representantes de las cenosis microbianas naturales del suelo.

3.3. La evaluación del nivel de peligro epidémico en el suelo de las zonas pobladas se lleva a cabo de acuerdo con un esquema desarrollado sobre la base de la aparición probabilística de enterobacterias y enterovirus patógenos. El criterio de seguridad epidémica es la ausencia de agentes patógenos en el objeto en estudio (Tabla).

3.4. Evaluar los efectos adversos de la contaminación del suelo a través de su impacto directo sobre el cuerpo humano es importante en los casos de geofagia en niños cuando juegan en suelos contaminados. Esta evaluación se desarrolló para el contaminante más común en áreas pobladas: el plomo, cuyo contenidoen el suelo, por regla general, va acompañado de un aumento en el contenido de otros elementos. Si el contenido de plomo en el suelo de los parques infantiles es de 500 mg/kg y su presencia sistemática en el suelo, se pueden esperar cambios en el estado psiconeurológico de los niños ( Guerra y H. V., 1979; Dyggan M. J., Willians., 1977; ? 1983).

3.5. A partir del estudio de la distribución de determinados metales en el suelo, los indicadores más habituales de contaminación urbana, se puede dar una estimación aproximada del peligro de la contaminación del aire. Entonces, con el contenido de plomo en el suelo, comenzandoa partir de 250 mg/kg, en la zona de fuentes activas de contaminación hay un exceso de su MPC en el aire atmosférico (0,3 μg/m 3), con un contenido de cobre en el suelo a partir de 1500 mg/kg, un exceso de Se observa el MPC del cobre en el aire atmosférico (2,0 µg/m 3).

3.6. La evaluación del nivel de contaminación química de los suelos como indicadores de efectos adversos sobre la salud pública se lleva a cabo utilizando indicadores desarrollados en conjunto con estudios geoquímicos y geohigiénicos del medio ambiente urbano. Semejantelos indicadores son: el coeficiente de concentración de una sustancia química (K c), que está determinado por la relación entre su contenido real en el suelo (C) y el fondo (C f): K c = y el indicador de contaminación total ( Zs).

El indicador de contaminación total es igual a la suma de los coeficientes de concentración de elementos químicos y se expresa mediante la siguiente fórmula:

Z c = - (n - 1)

donde norte - número de elementos sumados.

El análisis de la distribución de los indicadores geoquímicos obtenidos como resultado del análisis de suelos utilizando una red regular proporciona una estructura espacial de la contaminación de las áreas residenciales y la cuenca de aire con mayor riesgo para la salud pública (Recomendaciones metodológicas para la evaluación geoquímica de la contaminación de áreas urbanas con elementos químicos, 1982).

3.7. Evaluación del peligro de contaminación del suelo con metales complejos según el indicador. Zs , que refleja la diferenciación de la contaminación del aire urbano tanto con metales como con otros ingredientes más comunes (polvo, monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno, dióxido de azufre), se lleva a cabo según la escala de calificación que figura en la tabla. . Las gradaciones de la escala de calificación se desarrollaron a partir de un estudio de los indicadores de salud de la población que vive en áreas con diferentes niveles de contaminación del suelo.

Se recomienda realizar la determinación de sustancias químicas al evaluar el nivel de contaminación del suelo mediante el método de análisis de emisiones.

Tabla 3

Esquema para evaluar el peligro epidémico de los suelos en zonas pobladas.

Tabla 4

Escala de calificación aproximada del peligro de contaminación del suelo basada en el indicador de contaminación total ( zs)

Se recomienda realizar la determinación de sustancias químicas al evaluar el nivel de contaminación del suelo mediante el método de análisis de emisiones.

Apéndice 1

*) K c: el coeficiente de concentración de un elemento químico está determinado por la proporción de su contenido real en el suelo (C i) al fondo (С f): К с = .

Apéndice 2

Clasificación de sustancias químicas que ingresan al suelo a partir de emisiones, descargas, desechos en clases de peligro (según GOST 17.4.1.02-83 "Conservación de la naturaleza. Suelos. Clasificación de sustancias químicas para el control de la contaminación" Gosstandart, M., 1983)

Apéndice 3

Sustancias químicas: indicadores de evaluación determinados según ST SEV 4470-84 “Conservación de la naturaleza. Suelos. Nomenclatura de indicadores de condiciones sanitarias" para monitorear la calidad del suelo, teniendo en cuenta la naturaleza del uso de la tierra.

*) La elección de indicadores apropiados depende de la composición química de los productos químicos agrícolas utilizados en un área particular.

**) La elección de los indicadores apropiados depende de la naturaleza de las emisiones de las empresas industriales.

Nota:

El signo “+” significa que se requiere el indicador existente para determinar el estado sanitario de los suelos;

El signo “-” significa que el indicador es opcional.

Firmar "±" » - el indicador es obligatorio si hay una fuente de contaminación. Menos de 0,1

No peligroso

Fórmula para calcular la clase de peligro ( z)

z = registro

Dónde:

A - peso atómico del elemento correspondiente;

M es el peso molecular del compuesto químico que contiene este elemento;

S - solubilidad de un compuesto químico en agua (mg/l);

a - media aritmética de seis concentraciones máximas permitidas de sustancias químicas en diferentes productos alimenticios (carne, pescado, leche, pan, verduras, frutas);

MPC es la concentración máxima permitida de un elemento en el suelo.

REFERENCIAS