Лекція 1. Вступ

2. Нормування вмісту речовин у ґрунті

Якість ґрунтів – це сукупність фізико-хімічних і біологічних властивостей ґрунтів, що визначають їх безпечність в епідеміологічному і гігієнічному відношенні. Визначається якість ґрунтів за показниками їх санітарного стану, та комплексу критеріїв (санітарно-хімічних і санітарномікробіологічних). Якість ґрунтів регламентується за стандартами, в яких розглядаються номенклатура показників санітарного стану ґрунту, методи відбирання і підготовки проб для хімічного, бактеріологічного і гельмінтологічного аналізу та ін. У колишньому СРСР встановлювався лише один норматив якості ґрунтів, що визначав рівень забруднення ґрунтів шкідливими хімічними речовинами – ГДК_г (мг/кг) для орного шару ґрунту. Система стандартизації й нормування в галузі охорони й раціонального використання ґрунтів на сьогодні є недостатньо розробленою. Встановлені в цій галузі стандарти були розроблені в нашій країні вперше тільки у 80-х роках минулого століття. Тому потрібне подальше вдосконалення законодавства шляхом розробки та затвердження державних стандартів на різні показники та норми в галузі охорони ґрунтів. Законодавчою основою стандартизації й нормування в галузі охорони й раціонального використання ґрунтів є Земельний кодекс України (№ 2768 - ІІІ від 25.10.01), Закон України «Про охорону земель» (№ 962-IV від 19.06.03), Закон України «Про державний контроль за використанням й охороною земель» (№ 963 від 19.06.03), та ін. Відповідно до ст. 30 Закону України «Про охорону земель» у галузі охорони земель та відтворення родючості ґрунтів встановлюються такі нормативи:

– гранично допустимого забруднення ґрунтів;

– якісного стану ґрунтів;

– оптимального співвідношення земельних угідь;

– показників деградації земель та ґрунтів.

Нормативи якісного стану ґрунтів встановлюються з метою запобігання їх виснаженню і використовуються для здійснення контролю за якісним станом ґрунтів. Вони визначають рівень забруднення, оптимальний вміст поживних речовин, фізико-хімічні властивості тощо. Нормативи в галузі охорони земель та відтворення родючості ґрунтів встановлює КМУ. Принцип нормування вмісту шкідливих речовин у ґрунті базується на тому, що потрапляння їх в організм проходить, переважно, через контактуючі з ґрунтом середовища (рослини, повітря, вода). Нормативи ГДК_г розроблені для речовин, які можуть мігрувати в атмосферне повітря або грунтові води, знижувати врожайність або погіршувати якість сільськогосподарської продукції. Тому, для характеристики забруднюючих речовин вводяться відповідні міграційні показники, що визначені експериментально:

– МА – міграційний повітряний показник шкідливості, що характеризує здатність забруднюючої речовини переходити із орного шару ґрунту в атмосферу;

– МВ – міграційний водний показник шкідливості що характеризує перехід забруднюючої речовини із орного шару ґрунту в ґрунтові води або поверхневі водні об'єкти;

– ТЛ – транслокаційний міграційний показник шкідливості, що характеризує здатність забруднюючої речовини переходити з орного шару ґрунту через кореневу систему в зелену масу і плоди рослин.

Крім того, вводиться загальносанітарний показник шкідливості, що характеризує здатність забруднюючої речовини впливати на самоочисну здатність ґрунтів та ґрунтовий мікробіоценоз. Для ґрунтів, як для повітря та водойм, у випадку, коли для речовини не встановлено ГДК_г, внаслідок недостатності інформації про метаболізм і токсичність речовин, встановлюється тимчасово допустима концентрація (ТДК_г) хімічної речовини в орному шарі ґрунту розрахунковим шляхом. Визначення ступеня забруднення ґрунтів при відсутності ГДК забруднювача проводиться також в порівнянні з фоновими чи кларковими значеннями. Установлення ГДК забруднюючих речовин у ґрунті знаходиться в первісній стадії, тому нині встановлені ГДК лише для 30 шкідливих речовин, переважно отрутохімікатів. У зв'язку з тим, що шкідливі речовини надходять в організм людини за харчовими ланцюгами, то встановлені допустимі залишкові кількості (ДЗК) пестицидів у ґрунті, харчових і кормових продуктах

Забруднення ґрунту в умовах міст пов'язане з утворенням промислових і побутових відходів. У зв'язку з цим, контроль забруднення ґрунту здійснюється переважно органами Держпродспоживслужби (раніше – санітарно-епідеміологічна служба). Ця служба проводить:

- попереджувальний нагляд за проектуванням і будівництвом споруджень за очищенням і знешкодженням промислових і побутових відходів;

- поточний нагляд за своєчасним збором і видаленням промислових і побутових відходів, а також вторинної сировини.

Крім зазначених функцій, під контролем санітарної служби знаходиться не тільки збір, але і транспортування відходів, узгодження місць їхнього поховання, переробки.

ГДК хімічного елементу в ґрунті – така концентрація, яка при багаторічному впливі на ґрунт не викликає патологічних змін у ґрунтовій 6iоті i у властивостях абіотичної частини, особливо у ґрунтовому поглинальному комплексі. Встановлення ГДК для ґрунту є не простим завданням, оскільки ґрунт є складним утворенням, зв’язаним з життєдіяльністю рослин i тварин. Шкідливий вплив чинять на різних типах ґрунтів різні дози одно і того ж інгредієнта. Це залежить від характеристик ґрунту, таких як вміст гумусу та інтенсивність його мінералізації; рН ґрунтового розчину; здатність до катіонного обміну з ґрунтовим поглинальним комплексом; від виду рослин; від того, наскільки сторонні речовини впливають на стан ґрунту – на зміну хімічного складу ґрунту та його фізичного стану (проникнення води та повітря), на зміну санітарного стану. Тому ГДК визначають для даного типу ґрунту за загальним вмістом та за вмістом рухливих форм інгредієнтів. Показником забруднення є деградація ґрунту, зміна гумусового складу, бо саме гумус відповідає за родючість i є фактором самоочищення ґрунту. Особливо небезпечними у ґрунті є сполуки Аs, Сd, Нg, Sе, Рb, Zn, F; помірно небезпечні сполуки В, Со, Ni, Мо, Сu, Sb, Сr; мало небезпечні сполуки Ва, V, W, Мn, Sr; ацетофенон. Небезпечними є радіоактивні 90Sr i 137Сs.

Ключовим питанням нормування антропогенного навантаження на ґрунти є оцінка їх забрудненості. За величиною зон та рівнем забруднення виділяють фонове, локальне, регіональне і глобальне забруднення ґрунтів. Фоновим вважається такий вміст забруднюючих речовин, який відповідає або є близьким до природного хімічного складу ґрунту. Локальним вважається забруднення ґрунту поблизу одного або сукупності декількох джерел забруднення. Регіональним є таке забруднення ґрунту, яке виникає внаслідок переносу забруднюючих речовин на відстань не більше 40 км від техногенних і не більше 10 км від сільськогосподарських джерел забруднень. Глобальним називають таке забруднення ґрунту, яке виникає внаслідок дальнього переносу забруднюючих речовин на відстань понад 1000 км від будь-яких джерел забруднення.

За ступенем небезпеки хімічні речовини, що потрапляють в ґрунти, поділяють на три класи: 1 клас – високонебезпечні речовини; 2 клас – помірнонебезпечні речовини; 3 клас – малонебезпечні речовини.

При перевищенні вмісту елементів у ґрунті вони починають накопичуватися у рослинах. Тому визначають вміст токсичних речовин як у ґрунті, так i у вирощеній на ньому продукції.

Оцінка ґрунтів за вмістом важких металів проводиться таким чином. Якщо вміст важкого металу у ґрунті є на рівні фонового, вміст рухомих форм на рівні ГДК, а в рослині менший за ГДК, то екологічний стан є задовільним. Якщо вміст у ґрунті i в рослині є на рівні ГДК, але в рухомих формах перевищений у 1,5–2 рази, то стан передкризовий. Якщо загальний вміст у ґрунті та рослині незначно перевищений, то стан ґрунту кризовий. При перевищенні показників ГДК у десятки i сотні разів стан ґрунту катастрофічний.

Для оцінки забруднення ґрунтів пестицидами використовують дані про їхню залишкову кількість у ґрунті i в рослині. Вважається, що на 1 га ґрунтів слід вносити не більше як 3 кг пестицидів. Передкризовим вважається такий стан ґрунту, коли на 1 га припадає 4–5 кг пестицидів, кризовий i катастрофічний, коли їх вміст сягає 5–7 кг і більше відповідно, а вміст залишків пестицидів у рослині перевищує гранично допустиму концентрацію в 2–10 рази.

До індивідуальних показників забруднення ґрунтів слід віднести час подвоєння забруднювача в ґрунті та інтенсивність забруднення. Час подвоєння (t_1/2) – час, протягом якого атмосферні опади подвоюють природний вміст металу в шарi цілинного ґрунту товщиною 1 см, а в шарi орного – товщиною 20 см. Цей критерій дозволяє реально оцінити техногенне забруднення ґрунту. Отже, чим менший природний вміст елемента у ґрунті, тим за менший відрізок часу його вміст подвоюється. Інтенсивність забруднення ґрунту – ступінь накопичення забруднення в порівнянні з фоном.

За ступенем забрудненості ґрунти поділяють на сильно забруднені, середньо забруднені і слабко забруднені. У сильно забруднених ґрунтах вміст забруднюючих речовин у кілька разів перевищує ГДК_г. Для таких ґрунтів характерна низька біологічна продуктивність та істотні зміни їх фізико-хімічних, хімічних і біологічних характеристик. Це є причиною того, що при вирощуванні сільськогосподарської продукції на цих ґрунтах, в рослинах спостерігається перевищення норми вмісту токсичних речовин. Для середньо забруднених ґрунтів характерне незначне перевищення ГДК_г забруднюючих речовин, що не призводить до помітних змін їх властивостей. У слабко забруднених ґрунтах вміст шкідливих речовин не перевищує ГДК_г, але перевищує їх фонову концентрацію.

За ступенем стійкості до хімічних забруднень та характером зворотної реакції, ґрунти поділяються на: – дуже стійкі, – середньостійкі, – малостійкі. Ступінь стійкості ґрунтів до хімічних забруднень характеризується такими показниками, як гумусний склад ґрунту, кислотно-основні властивості, окиснювально-відновлювальні властивості, катіонно-обмінні властивості, біологічна активність, рівень ґрунтових вод, частка речовин, що знаходяться в розчиненому стані.

Природні процеси (міграція, перетворення, розклад, вимивання, вивітрювання, сонячна радіація, клімат) сприяють самоочищенню ґрунтів. Захисна здатність ґрунтів щодо самоочищення має певні межі, котрі слід враховувати при організації виробничої та господарської діяльності.