Таблица 22
Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве и
допустимые уровни их содержания по показателям вредности
Вещество :ПДК, мг/кг : Показатели вредности
:с учетом :-------------------------------------------------------------------------
:фона :транслокаци-: миграционный :общесани-
: :онный :----------------------------------------:тарный
: : : водный : воздушный :
подвижная форма
медь 3 3,5 72 - 3
никель 4 6,7 14 - 4
цинк 23 23 200 - 37
кобальт 5 25 > 1000 - 5
водорастворимая форма
фтор 10 10 10 - 25
валовое содержание
сурьма 4,5 4,5 4,5 - 50
марганец 1500 3000 1500 - 1500
ванадий 150 170 350 - 150
марганец+ванадий 1000+100 1500+150 2000+200 1000+100
свинец 30 35 200 - 50
мышьяк 2 2 15 - 10
ртуть 2,1 2,1 33,3 2,5 5
свинец + ртуть 20,0+1,0 20,0+1,0 30,0+2,0 - 30,0+2,0
хлористый калий
(К2О) 560 1000 560 1000 5000
нитраты 130 180 130 225
бенз(а)пирен > 0,02 0,2 0,5 - 0,02
бензол 0,3 3,0 10,0 0,3 50
толуол 0,3 0,3 100 0,3 50
изопропил бензол 0,5 3,0 100 0,5 50
альфа-метил стирол 0,5 3,0 100 0,5 50
стирол 0,1 0,3 100 0,1 1,0
ксилол 0,3 0,3 100 0,4 1,0
сероводород 0,4 160 140 0,4 160
элементарная сера 160 180 380 - 160
серная кислота 160 180 380 - 160
В то же время, по данным разных организаций и стран, предельно допустимые концентрации токсикантов для почв несколько отличаются. Ниже приведены величины ПДК по ТМ для почв из ГОСТов (№ 443387, №3210-85, №2546-82, №1968-79): по Pb – 3,2; Hg – 2,1; As – 2,0; Sb – 4,5; Mn – 1500; V – 160 мг/кг. По данным Важенина И.Г. (1985), 1 уровень загрязнения по марганцу соответствует 1600 мг/кг; по хрому – 400; по цинку – 100; по никелю – 80; по меди – 40; по свинцу – 20; по кобальту – 16. По данным Аммосовой Я.М. (1999), для хрома – 0,05; для кадмия, никеля – 5,0; для мышьяка – 20.
Влияние ТМ на почву определяется не только их валовым содержанием, но, в первую очередь, содержанием водорастворимых и подвижных форм, их активностью в почвенном растворе. В связи с этим, показатели загрязнения должны различаться в зависимости от рН и Eh среды, других свойств почв. Пример такой группировки приведен в следующей таблице.
Таблица 23
Шкала экологического нормирования ТМ для геохимической ассоциации почв
со слабокислой и щелочной реакцией, мг/кг (Обухов А.И., 1988)
Градации : Содержание, мг/кг
:------------------------------------------------------------------------------------
: Pb : Cd : Zn : Cu : Ni : Hg
уровень содержания
очень низкий < 5 < 0,05 < 15 < 5 < 10 < 0,05
низкий 5-10 0,05-0,10 15-30 5-15 10-20 0,05-0,1
средний 10-35 0,10-0,25 30-70 15-50 20-50 0,10-0,25
повышенный 35-70 0,25-0,50 70-100 50-80 50-70 0,25-0,50
высокий 70-100 0,50-1,00 100-150 80-100 70-100 0,50-1,00
очень высокий 100-150 1-2 150-200 100-150 100-150 1-2
уровень загрязнения
низкий (ПДК) 100-150 1-2 150-200 100-150 100-150 1-2
средний 150-500 2-5 200-500 150-250 150-300 2-5
высокий 500-1000 5-10 500-1000 250-500 300-600 5-10
очень высокий > 1000 > 10 > 1000 > 500 > 600 > 10
При концентрациях тяжелых металлов в почвах выше ПДК выделяются различные степени загрязнения почв и экологические показатели загрязнения почв, что представлено в следующих таблицах.
Таблица 24
Экологические показатели уровня загрязнения почв, мг/кг
(по Матвееву Ю.М. и Прохорову А.Н., 1997)
Элемент: Песчаные и супесчаные :Суглинистые и глинистые :Суглинистые и глинистые
: :при рН меньше 5,5 :при рН больше 5,5
:---------------------------------:----------------------------------:-----------------------------------
: ЭНС : ПДС : ЭКС : ЭНС : ПДС : ЭКС : ЭНС : ПДС : ЭКС
цинк 8,0 55 510 32 110 2040 40 220 2550
кадмий 0,04 0,5 3 0,06 1 4 0,07 2 5
свинец 5,0 3,2 320 13 65 830 13 130 830
медь 1,5 3,3 95 13 66 830 18 132 1150
кобальт 1,0 4,0 65 10 40 640 13 72 830
никель 1,5 20 95 20 40 1280 25 80 1600
мышьяк 0,5 2,0 30 1,5 6 95 1,7 10 110
хром 1,5 6,0 95 18 72 1150 25 100 1600
молибден 2,5 10 160 3,8 16 240 4 16 260
ванадий 10,0 40 640 45 160 2880 45 180 2900
ртуть 0,05 0,2 3,2 0,1 0,4 6,5 0,7 0,8 13
*) ЭНС – экологическая норма содержания; ПДС – предельно допустимое содержание, равное 4-кратному значению ЭНС; ЭКС – экологически критическое содержание, равное 64-кратному значению ЭНС.
17. Использование почв, развитие болезней и вредителей, качество
сельскохозяйственной продукции
Загрязнение окружающей среды, а следовательно, и растительной продукции, падение плодородия и деградация почв, приводящие к угнетению растений, развитию болезней, сорняков и вредителей, неизбежно сказываются на химическом и биохимическом составе растений, на их качестве при использовании животными и человеком. Целесообразно выделить следующие основные причины ухудшения качества с/х продукции: 1) загрязнение воздушной и водной среды, почв; 2) поступление в растения органических и неорганических токсикантов в связи с применением удобрений, мелиорантов, средств защиты растений; 3) ухудшение химического и биохимического состава растений, появление в них токсикантов, в связи с развитием болезней, вредителей, сорняков; 4) ухудшение качества продукции, в связи с абсолютным или относительным избытком или недостатком отдельных элементов питания; 5) ухудшение качества с/х продукции, в связи с появившимися в растениях генетическими нарушениями; 6) ухудшение качества с/х продукции, как следствие влияния на растения стрессовых ситуаций: засухи, заморозков, высоких и низких температур, подтопления и т.д.; 7) плохое качество с/х продукции, в связи с выращиванием растений на участках земель, аккумулирующих токсиканты, в связи с силовыми линиями геофизических полей Земли, в геохимических провинциях, содержащих в почвах и породах токсиканты, в неприемлемом для с/х растений количестве.
Агентом загрязнения сейчас признается любое вещество, которое при определенных концентрациях становится причиной экологических нарушений. Такой эффект вызывает внесение высоких доз навоза; избыточное внесение азота и фосфора под пропашные культуры. В числе органических загрязнителей, которые подвергаются мониторингу земель с/х использования, выделяются нефтяные углеводороды, поверхностно-активные вещества, пестициды, полихлорированные бифенилы, бензапирен, нитрозосоединения, бактериальные токсины, митотоксины, хлорированные диоксины. В числе загрязнителей чаще встречаются тяжелые металлы, фтор, содержащиеся в воздухе окислы серы, азота, HF и т.д.
В сельскохозяйственном производстве основное и более опасное загрязнение возникает в связи с применением пестицидов. Эйхлер В. (1993) указывает, что если применение химических средств на полях и лугах будет и дальше возрастать прежними темпами, то это приведет к развитию резистентности у сотен видов вредителей, и тогда борьба с ними станет невозможной или потребует несоразмерно высоких или токсичных доз ядохимикатов. Часто загрязнение почв и с/х продукции является следствием грубого нарушения технологии выращивания с/х культур, утилизации отходов животноводства, неправильного хранения навоза и пестицидов.
Сложной задачей является инактивация в почве микотоксинов. Известно более 240 видов плесневых грибов, которые продуцирую около 100 токсичных соединений. Наиболее частые случаи загрязнения с/х продукции связаны с деятельностью грибов вида Aspergillus, продуцирующих афлатоксины, рода Penicillium, производящих патулин. Грибы рода Fusurium продуцируют трихотеценовые микотоксины. Эрготоксинысодержатся в рожках гриба спорыньи. В условиях снизившегося применения средств защиты растений следует ожидать повышения риска появления микотоксинов в с/х продукции. Ежегодные потери продукции в России от корневых гнилей и других почвенных инфекций составляет 10-15% и более (Минеев В.Г., 1990). Ряд токсичных продуктов органического происхождения попадает в почву при выращивании растений, за счет выделения ими экзаметаболитов, трансформации в почве продуктов растительного опада.
Значительные изменения химического и биохимического состава растений обусловлены недостатком или избытком в почве отдельных элементов. В настоящее время четвертая часть всех сельскохозяйственных площадей в мире характеризуется недостатком или избытком элементов питания (Busser, 1981). В целом по регионам бывшего СССР почвы пахотных земель с недостаточным содержанием микроэлементов, по данным Центрального института агрохимического обслуживания, составляет в % от обследованной площади: молибдена – 53; цинка – 64,5; кобальта – 58,1; меди – 33,3; бора – 30,1; марганца – 16,4. Особенно много почв с недостаточным содержанием молибдена в Белоруссии – 81,3%, в Литве – 88,8%; цинка – в Казахстане – 86%, РСФСР – 71,5%, Киргизии – 84,3%; кобальта – в Эстонии – 82,4%, Киргизии – 74,4%, Казахстане – 63,4%; меди – в Киргизии – 64,3%, Казахстане – 48%, Белоруссии – 55,3%; бора – в Белоруссии – 70,9%, Киргизии – 46%; марганца – в Молдове – 39,2%, Казахстане – 24,5% (Державин Л.М., 1981).
В то же время ухудшение качества растениеводческой продукции отмечается и при избытке в почве отдельных элементов. Наиболее часто обращается внимание на повышенное содержание в растениях нитратов и нитритов. Известно, что повышенное содержание нитратов в суточном рационе животных и человека вызывает тяжелейшие функциональные расстройства нервной системы, пищеварения, дыхания, способствует образованию канцерогенных и эмбриотоксических соединений. В то же время, уже начиная с 1960 года, в некоторых европейских реках нитратов превышает допустимый уровень 22,6 мг/л. К 1985 году на овощные поля пойм Подмосковья вносилось по 200-300 кг действующего вещества азотных удобрений, которые, в значительной степени, мигрировали в грунтовые воды и реки, использовались с питьевой водой; вызывали загрязнение с/х продукции, потребляемой животными и населением.
Следует отметить, что, в связи с увеличением населения, техногенная нагрузка на экосистемы будет все время возрастать. При этом техническое развитие стран будет сопровождаться и увеличением техногенной нагрузки на биогеоценозы от каждого носителя. Так, например, американцы, которые составляют 6% всего населения Земли, потребляют больше энергии, чем две трети человечества – жители развивающихся стран. Каждый новорожденный североамериканец создает такую же нагрузку на окружающую среду, как 60 новорожденных в Индии. На пищевые средства, которые используются для удовлетворения в мясе одного европейца, в развивающихся странах могло бы прожить 70 человек (Эйхлер В., 1993).