Оцінка ступеня забруднення важкими металами ґрунтів

Реферат на тему:

Оцінка ступеня забруднення важкими металами ґрунтів Найбільш високий валовий вміст нікелю виявлено в ґрунтах Житомирської, Київської, Черкаської, Чернівецької областей та Донецько-луганського регіону (25−50 мг/кг ґрунту при МДР 50 мг/кг), де можна отримати відносно безпечний урожай толерантних до нікелю сільськогосподарських культур, але в обмеженій кількості. Безпечними є землі сільськогосподарських угідь Волинської, Полтавської, Вінницької і частково інших областей з рівнями забруднення 5−10 і 10−15 мг/кг ґрунту. Тут можна отримувати рослинну сировину, цілком придатну для виробництва продуктів дитячого харчування. Ґрунти із середнім рівнем забруднення нікелем (15−25 мг/кг) розповсюджені переважно в Чернігівській, Сумській, Запорізькій, Івано-Франківській, Рівненській та Закарпатській областях.

Аналогічна закономірність спостерігається у забрудненні ґрунтів цинком і кобальтом, МДР яких дорівнює 300 і 50 при відповідних кларках (валовому фоновому вмісту кожного з елементів 50 і 8 мг на 1 кг ґрунту). Загальним для цих трьох важких металів (Вм) є те, що на більшій частині території України вміст їх у ґрунті не перевищує МДР.

Найбільшу стурбованість викликає ситуація із забрудненням ґрунтів свинцем, який навіть у незначних концентраціях токсичний для людини. МДР свинцю становить 32, кларк — 10 мг/кг ґрунту. На значній частині території України середній вміст свинцю знаходиться на рівні МДР або її перевищує (Волинська, Рівненська, Львівська, Житомирська, Київська, Чернігівська, Харківська, Луганська, Донецька, Херсонська, Миколаївська, Запорізька області). І лише чверть площі сільськогосподарських угідь із вмістом Рb від 4−8 до 8−12 мг/кг ґрунту придатна для виробництва продуктів дитячого харчування.

На межі санітарно-гігієнічної безпеки або з деяким перевищенням гранично допустимих параметрів склалася ситуація відносно міді, вміст якої в ґрунтах Закарпатської, Волинської, Житомирської, Чернігівської, Київської та інших областей знаходиться в інтервалі 65−320 мг/кг при фоновому вмісті - 20 і МДР — 100 мг/кг ґрунту.

Забруднення хромом не перевищує МДР, але в Донбасі, Харківській, Запорізькій і Чернівецькій областях його рівень найвищий — 25−80 мг/кг. Викладені відомості дають лише загальне уявлення про санітарно-гігієнічний стан сільськогосподарських земель у зв’язку із забрудненням їх ВМ. Ця інформація потрібна для визначення екологічно безпечних сировинних зон на першому етапі робіт, коли необхідно враховувати низку інших відомостей і знань. Наприклад, межу нетоксичної дії конкретного забруднювача на рослину встановити складно через те, що в реальних умовах завжди має місце поліелементне забруднення, антагонізм і синергізм іонів, різний гранулометричний склад, вміст гумусу, неоднакова вбирна здатність і кислотність ґрунту, які дуже сильно впливають на розчинність сполук ВМ, процеси трансформації та надходження їх в рослини. Експериментально доведено, що у чорноземів важкого гранулометричного складу з нейтральною реакцією ґрунтового розчину коефіцієнт дифузії ВМ у 2−3 рази нижчий, ніж у дерново-підзолистих піщаних та супіщаних ґрунтів з низьким вмістом гумусу та кислою реакцією середовища. Тому в чорноземній зоні ймовірність забруднення врожаю та зниження продуктивності сільськогосподарських культур, очевидно, буде нижча порівняно із зоною Полісся.

При однаковому вмісті ВМ у різних ґрунтах для визначення токсичності того чи іншого елемента можна скористатися оціночним критерієм, який обчислюють за співвідношенням між сумою обмінних основ і вмістом у ґрунті важкого металу (Г.А.Євдокимова, 1990):

В цілому для ґрунтів, але без урахування їх гранулометричного складу, вмісту гумусу, кислотності і буферності, оціночні нормативи наведені в таблиці 3.4.

3.4. Кларки і МДР важкий металів у ґрунтах (за даними Н. А. Черних, В.Ф. Ладоніна, 1995).

Зрозуміло, що реакція сільськогосподарських культур на забруднення ґрунтів важкими металами неоднакова. Найбільш толерантні до них озиме жито, озима пшениця, овес, ячмінь. Найбільш високий адаптивний потенціал має жито, а найбільш низький — ячмінь. Екологічно безпечний урожай зернових колосових культур формується при вмісті у ґрунті важких металів на рівні 1−2 кларків або меншому вдвічі МДР. Лише на фоні 5−6 кларків спостерігається пригнічення росту рослин, знижується їх продуктивність і якість продукції. Характерно, що найбільша кількість ВМ у цієї групи культур накопичується в кореневій системі та вегетативних органах. Соняшник і кукурудза витримують забруднення ґрунту важкими металами до 4 кларків або 1,0−1,5 МДР. Але оптимальні умови вирощування, як і для зернових колосових культур, створюються при їх фоновому вмісті 1−2 кларки або менше 0,5 МДР (табл. 3.5).

3.5. Класифікація ґрунтів за вмістом важких металів та наслідками забруднення (за даними В.І. Кисіля, 1997).

Найсильніше потерпають від ВМ картопля та цукрові буряки. При валовому вмісті більше 3-х кларків (>1,0 МДР) вони не спроможні сформувати повноцінний урожай. Оптимум для них коливається в межах 1−2 кларків.

Культури, урожай яких використовується як сировина в технічних цілях, наприклад льон-довгунець, можна вирощувати при вмісті важких металів у ґрунті від 3 до 6 кларків. Проте їх оптимум знаходиться в межах 1−3, що відповідає 0,5−1,0 МДР.

Оцінюючи екотоксикологічний стан ґрунтів за вмістом ВМ, слід зважити на ту обставину, що нині проектно-розвідувальні станції хімізації сільського господарства України мають дані лише щодо шести токсичних елементів — Zn, Cd, Pb, Cu, Cr, Hg, визначаються як рухомі їхні форми в ґрунті, так і валовий вміст у рослинних зразках. Тому наводимо відповідні нормативи (табл. 3.6).

3.6. Максимально допустимий рівень вмісту важких металів у ґрунтах і рослинній продукції (за даними В.І.Кисіля, 1997).

Резюмуючи вищевикладене, необхідно зазначити, що територія вважається придатною для одержання екологічно безпечної продукції, якщо вміст у ґрунтах валових і рухомих форм ВМ знаходиться на рівні кларку або не перевищує МДР. На таких землях можна одержати максимально можливий високоякісний урожай.

З підвищенням ступеня забруднення знижуються не тільки якісні показники, але й продуктивність сільськогосподарських культур. На помірно забруднених ґрунтах зниження врожайності може досягати 5−10%, на середньота сильно- 30−35% і більше. В критичних ситуаціях мають місце факти більш негативної, і навіть летальної дії ВМ на рослини, коли захисний механізм останніх деформується або повністю руйнується. Тому екологічний контроль необхідно проводити в першу чергу на землях приміських зон і тих, що розташовані навколо великих промислових центрів у радіусі до 20−25 км, а також біля автошляхів на відстані 450−500 м.

Згідно ДЕСТу 17.4.02−8.3 ВМ за ступенем екологічної безпеки для ґрунтів, рослин, тварин і людини поділяються на три класи: до першого належать високонебезпечні елементи (Аs, Сd, Нg, Se, Pb, Zn, F) — до другого середньонебезпечні (В, Со, Ni, Мо, Sb Сz) — до третього малонебезпечні (Ва, V, Мn, Sr).

Внаслідок Чорнобильської катастрофи значна територія України зазнала радіоактивного забруднення. Погіршився екологічний стан понад 4,6 млн. га сільськогосподарських угідь. Площа забруднених земель збільшується за рахунок радіоактивних викидів 5-х нині діючих атомних електростанцій. Існують також території з підвищеним природним радіаційним фоном. Отже, є всі підстави вважати, що в наш час приблизно шоста частина сільськогосподарських земель України має підвищену радіоактивність, що створює великі проблеми практично в усіх галузях сільськогосподарського виробництва. В першу чергу це стосується регіонів і господарств, де переважають ґрунти легкого гранулометричного складу з низьким вмістом гумусу та кислою реакцією ґрунтового середовища, тобто низькобуферні та екологічно нестійкі. Вони мають підвищені коефіцієнти переходу радіонуклідів із ґрунту в рослини, а потім трофічними ланцюгами потрапляють в організми тварин і людини. За таких умов вся сільськогосподарська продукція, в тому числі молоко, м’ясо, картопля, овочі, фрукти, зерно, корми забруднюється радіоактивними елементами і стає непридатною для вживання. Ситуацію ускладнила хімічна меліорація забруднених ґрунтів, що проводилася надмірно високими дозами вапна з метою зв’язування радіонуклідів. Але водночас із радіонуклідами відбулося зв’язування мікроелементів і перетворення їх легкорозчинних у воді і добре засвоюваних рослинами сполук у недоступну форму. Це й обумовило виникнення проблеми мікроелементозів. Нестача мікроелементів стала однією з основних причин зниження якості рослинної продукції та виникнення ряду захворювань у людей і тварин. Але, на відміну від радіонуклідного забруднення, проблему мікроелементозів можна подолати застосуванням мікродобрив. Позбутися негативних наслідків підвищеної радіації дозволяє радіологічний моніторинг, на підставі якого обґрунтовують комплекс ефективних протирадіаційних заходів.

Чисельні дослідження підтверджують, що отримати екологічно безпечний урожай можливо при щільності забруднення ґрунтів на рівні природного фону або який не перевищує 1,0 Кі/км2 за цезієм-137 і 0,02 Кі/км2 за стронцієм-90. На піщаних дерново-підзолистих і торфових ґрунтах із більш високими, ніж у чорноземів, коефіцієнтами переходу радіонуклідів, необхідно дотримуватись нормативів. Шляхом порівняння фактичних даних з останніми визначають ступінь радіоактивної деградації земель та їхню придатність для отримання екологічно безпечної продукції. Як свідчить досвід, на недеградованих і слабодеградованих ґрунтах можливе отримання придатної для дитячого та дієтичного харчування сировини. Це стосується і тих 134 районів 11 областей України, що мають земельний фонд понад 7 млн. га угідь із щільністю забруднення радіоцезієм від 0,1 до 1,0 Кі/км2 (табл. 3.7).

3.7. Шкала деградованості ґрунтів за рівнем їх радіоактивного забруднення (за цезієм-137).

Середньодеградовані ґрунти, щільність забруднення яких становить 1−3, 1−6 і 0,5ч2 Кі/км2 відповідно для дерново-підзолистих легких, важких і торфових ґрунтів, не можуть забезпечити виробництво високоякісної продукції. Тому, за вимогами ТДР-91, на них допускається вирощування культур з низьким рівнем накопичення радіонуклідів при обов’язковому застосуванні спеціального комплексу агротехнічних заходів. Вилучаються із сільськогосподарського виробництва мінеральні ґрунти із щільністю забруднення понад 15 Кі/км2, торфові - більше 4 Кі/км2.

Визначення екологічної придатності ґрунтів за вмістом залишкових кількостей пестицидів слід розпочинати з оцінки рівня пестицидного навантаження. Якщо за останні 5 років на території воно не перевищувало 3 кг/га, а в ґрунті і рослинній продукції вміст залишкових кількостей пестицидів менший за МДР, вона вважається придатною для вирощування екологічно безпечних урожаїв. Але норма 3 кг пестицидів на гектар є умовним критерієм. З переходом до застосування сильно діючих препаратів нового покоління він змінюється у бік зменшення. Тому основним показником визначення рівня забруднення ґрунтів пестицидами є максимально допустимий рівень, з яким порівнюють фактичний вміст у ґрунті (або рослинах) залишкових кількостей пестицидів (табл. 3.8, 3.9).

3.8. Максимально допустимий рівень вмісту деяких пестицидів у ґрунті та рослинній продукції.

Перевищення фактичного вмісту пестициду відносно МДР є показником екологічного неблагополуччя та непридатності ґрунтів для виробництва безпечних урожаїв.

Література:

1. 1.Наукове забезпечення сталого розвитку сільського господарства. Лісостеп. Київ — 2004 р. 2 томи.

2. 2.Національний аграрний університет. books.nauu.kiev.ua.