Суммарное содержание тяжелых металлов

Очистка сточных вод от
тяжелых металлов

Тяжелые металлы, их вред, нормы ПДК

Тяжелыми металлами принято считать химические элементы с молекулярной массой более 50, обладающих металлическими свойствами. Таких элементов насчитывается более 40, но наиболее токсичными из них являются ртуть, кадмий, свинец, медь, мышьяк, хром, цинк, железо.

В сточных водах тяжелые металлы содержатся в виде ионов или солей, что увеличивает их токсическое действие на природную среду и организм человека. При попадании загрязненных стоков в почву, подземные или поверхностные воды, ионы тяжелых металлов включаются в пищевые цепочки, где происходит их дальнейшее преобразование. В водоемах они имеют способность накапливаться в донных отложениях и, тем самым, являются источниками вторичного загрязнения. Способность аккумулироваться в тканях живых организмов делает их опасными для окружающей среды и здоровья человека.

Ионы тяжелых металлов способны встраиваться в обмен веществ и вызывать расстройства ЦНС, нарушение работы желудочно-кишечного тракта, приводить к тяжелым последствиям в результате поражения жизненно важных органов. Многие из них обладают канцерогенным действием. Необходимо строго контролировать поступление стоков, загрязненных солями тяжелых металлов, в окружающую среду, соблюдать нормативы, которые не должны превышать ПДК.

Металлы Предельный показа­тель вреднос­ти ПДК, мл/л
Fe органолептический, цвет 0,3
Cd 0,001
Co³⁺ санитарно-токсикологический 0,1
Si санитарно-токсикологический 10,0
Cu органолептический, привкус 1,0
Hg санитарно-токсикологический 0,0005
Pb санитарно-токсикологический 0,03
Ag санитарно-токсикологический 0,05
Zn²⁺ общий 1,0
Cr³⁺ санитарно-токсикологический 0,5
Cr⁶⁺ санитарно-токсикологический 0,05

Для уменьшения содержания ионов тяжелых металлов в загрязненных стоках применяются методы и технологические схемы, которые разрабатываются в соответствии с особенностями производства.

Источник

Противоречия в законодательстве и оценка категорий загрязнения почв тяжелыми металлами на стадии инженерно-экологических изысканий

Противоречия в законодательстве и оценка категорий загрязнения почв тяжелыми металлами на стадии инженерно-экологических изысканий

Российскую нормативную базу сегодня отличает ряд противоречий в регулировании методических подходов к выполнению инженерно-экологических изысканий, что приводит к отсутствию единых критериев оценки состояния компонентов окружающей среды и неопределенности при принятии проектных решений. В частности, отсутствует единый методический подход к оценке загрязнения почв и грунтов, которая проводится в рамках инженерно-экологических изысканий.

В ходе проведения государственной экспертизы результатов инженерно-экологических изысканий эксперты нередко сталкиваются с ситуацией, когда некорректно определенная категория загрязнения почв и грунтов приводит к принятию необоснованных проектных решений в части рекультивации земель. Проблема оценки загрязнения почв особенно актуальна при разработке проектной документации объектов капитального строительства на территории городов, промышленных предприятий, участков геохимических аномалий на нетронутых территориях, сельскохозяйственных угодьях. Степень загрязненности почв напрямую влияет на их последующее использование. Так, например, загрязненный плодородный слой не подлежит снятию, почвы и грунты с чрезвычайно опасной категорией загрязнения подлежат утилизации или захоронению. В ходе проведения государственной экспертизы результатов инженерно-экологических изысканий эксперты нередко сталкиваются с ситуацией, когда некорректно определенная категория загрязнения почв и грунтов приводит к принятию необоснованных проектных решений в части рекультивации земель. Типичным примером такой ситуации является отнесение почв к допустимой категории загрязнения вместо умеренно опасной, в результате в проектной документации не предусматривается перекрытие данных грунтов слоем чистого грунта. Либо, наоборот, загрязненный слой ошибочно считается незагрязненным, а в объемах работ предусматривается его снятие и складирование в качестве плодородного.

Противоречия, выявленные в нормативной базе, затрагивают такие вопросы, как применение гигиенических нормативов при определении категории загрязнения почв тяжелыми металлами и определение суммарного показателя загрязнения почв (Zc).

Основными нормативными документами, регламентирующими методические подходы к выполнению инженерно-экологических изысканий, в том числе к определению загрязнения почвенного покрова, являются:

  • СП 47.13330.2012 «Инженерные изыскания для строительства. Основные положения»,
  • СанПиН 2.1.7.1287-03 «Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы»,
  • СП 11-102-97 «Инженерно-экологические изыскания для строительства»,
  • МУ 2.1.7.730-99 «Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест».

Стандартный перечень определяемых металлов в почве установлен п. 8.4.13 СП 47.13330.2012 и п. 6.4 СанПиН 2.1.7.1287-03. Он включает тяжелые металлы, нефтепродукты и бенз(а)пирен. К сожалению, методика пробоподготовки и определяемая форма тяжелых металлов (валовая, водорастворимая, кислоторастворимые и подвижные формы) в этих документах не конкретизирована. СанПиН 2.1.7.1287-03 указывает, что определение содержания загрязняющих веществ в почвах проводится методами, использованными при обосновании гигиенических нормативов или другими аттестованными методами.

Согласно статье 21 Федерального закона от 30 марта 1999 года № 52-ФЗ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения», содержание химических веществ не должно превышать предельно допустимые концентрации (уровни), установленные санитарными правилами. СанПиН 2.1.7.1287-03, в свою очередь, указывают, что содержание тяжелых металлов в почвах жилой застройки не должно превышать предельно-допустимые концентрации (ПДК) или ориентировочно допустимые концентрации (ОДК). Оценка загрязнения почвы в целом проводится согласно Приложению 1 «Оценка степени химического загрязнения почвы» к данным СанПиН с учетом классов опасности элементов. В настоящее время в отношении неорганических загрязнителей природного происхождения (тяжелых металлов) разработаны гигиенические нормативы ГН 2.1.7.2511-09 (ПДК) и ГН 2.1.7.2041-06 (ОДК).

Принципиальные противоречия возникают в вопросе гигиенической оценки: пункты 3.3 и Приложение 1 устанавливают критерии к определению категорий загрязнения почвы тяжелыми металлами по значениям ПДК (ОДК) и Кmах. При этом, Кmах – максимальное значение допустимого уровня содержания элемента по одному из четырех показателей вредности. То есть, из четырех основных лимитирующих показателей вредности (транслокационный, общесанитарный, водно-миграционный и воздушно-миграционный) Kmax является максимально возможной допустимой концентрацией, когда остальные лимитирующие показатели вредности уже превышены.

ПДК тяжелых металлов стандартного перечня (валовая либо подвижная форма) разработаны только для одного из показателей вредности (транслокационного либо общесанитарного) без разделения на типы почв. ОДК разработаны для валовых форм тяжелых металлов, безотносительно к показателям вредности, и трех литогеохимических групп почв. Значения Кmах приведены только в МУ 2.1.7.730-99, однако этот документ не подлежит государственной регистрации, не относится к санитарным правилам, а указанные в нем уровни допустимого содержания элементов (в том числе, Кmах) не являются гигиеническими нормативами. Отметим, что обязательность государственной регистрации санитарных норм и правил установлена Положением о государственном санитарно-эпидемиологическом нормировании, утвержденным постановлением Правительства Российской Федерации от 24 июля 2000 года № 554.

Таким образом, на сегодняшний день в Российской Федерации отсутствуют гигиенические нормативы допустимого уровня содержания тяжелых металлов в почве по всем показателям вредности, которые бы позволяли провести полную оценку качества почвы. По смыслу положений пункта 1 статьи 21 Федерального закона от 30 марта 1999 года № 52-ФЗ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» и пунктов 3.2, 3.3 СанПиН 2.1.7.1287-03, а также учитывая, что гигиенические нормативы предельно допустимых концентраций и ориентировочно допустимых концентраций химических веществ в почве, установленные ГН 2.1.7.2041-06, ГН 2.1.7.2511-09, разработаны для одних и тех же элементов, имеют равную юридическую силу и одинаковую область применения, законодательство не выдвигает однозначного требования определения формы элемента для сравнения исключительно с ПДК при наличии ОДК для другой формы элемента.

Выбор конкретной методики пробоподготовки и определения тяжелых металлов относится к компетенции изыскателя и должен быть основан на характере территории и почвенного покрова, ожидаемой структуре и источниках загрязнения, имеющемся материально-техническом обеспечении. Поскольку единых критериев нет, следует руководствоваться требованиями пункта 4.14 СП 47.13330.2012, согласно которым исполнитель инженерных изысканий обосновывает состав и объемы работ, методику и технологию их выполнения в программе инженерных изысканий. Соответственно, выбор конкретной методики пробоподготовки и определения тяжелых металлов относится к компетенции изыскателя и должен быть основан на характере территории и почвенного покрова, ожидаемой структуре и источниках загрязнения, имеющемся материально-техническом обеспечении. В целом, такой подход должен обеспечивать получение результатов исследований, достаточных для принятия обоснованных решений по дальнейшему обращению с почвой.

Возвращаясь к понятию «предельно допустимые уровни» (ПДУ) в отношении содержания химических веществ, следует отметить, что приложение 1 СанПиН 2.1.7.1287-03 устанавливает критерий отнесения почв к различным категориям загрязнения, в том числе по значению суммарного показателя загрязнения Zc. Для расчета последнего необходимые сведения о фоновых значениях концентраций тяжелых металлов, которые согласно пункту 8.4.13 СП 47.13330.2012 могут быть получены в ходе инженерно-экологических изысканий при отсутствии данных о региональном фоновом содержании элементов. Это — универсальный показатель, который всегда может быть рассчитан изыскателем и для которого имеются однозначные критерии. Необходимость определения суммарного загрязнения почв (Zc) установлена пунктом 8.4.13 СП 47.13330.2012 и пунктом 6.4 СанПиН 2.1.7.1287-03 наряду с химическими веществами.

В приложении 1 к СанПиН 2.1.7.1287-03 указывается, что расчет Zc проводится в соответствии с методическими указаниями по гигиенической оценке качества почвы населенных мест, то есть упомянутых выше МУ 2.1.7.730-99.

Методики расчета данного показателя также имеют разночтения. В ходе рассмотрения отчетов по инженерно-экологическим изысканиям встречаются результаты расчета суммарного показателя загрязнения, который принимает отрицательные значения. Согласно пункту 6.7 МУ 2.1.7.730-99 «Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест» приводится следующий способ расчета Zc:

n — число определяемых суммируемых вещества;

Ксi — коэффициент концентрации i-го компонента загрязнения»

Таким образом, дословное прочтение данного пункта подразумевает суммирование всех коэффициентов концентрации тяжелых металлов.

Этот способ расчета в тексте МУ 2.1.7.730-99 практически полностью копирует «Методические указания по оценке степени опасности загрязнения почвы химическими веществами», утвержденные приказом Министерства здравоохранения СССР № 4266-87. В соответствии с данными указаниями расчет выполняется следующим образом:

Zс = — (n — 1)

где n — число суммируемых элементов.

коэффициент концентрации химического вещества (Кс), который определяется отношением его реального содержания в почве (С) к фоновому (Сф): Кс =

Оба документа ссылаются на первоисточник — «Методические рекомендации по геохимической оценке загрязнения территорий городов химическими элементами» (М., ИМГРЭ, 1982).

Для данной методики, а также в СП 11-102-97 и СП 47.13330 характерно принципиальное отличие от методических указаний, утвержденных органами санитарно-эпидемиологического надзора: при расчете Zc суммируются только те коэффициенты концентраций элемента Ki, где измеренная концентрация превышает фоновую и Ki>1. Соответственно, слагаемое количество суммируемых коэффициентов n тоже уменьшается, так как он отражает количество не всех определяемых элементов, но только тех, которые имеют превышение над фоном. Элементы, концентрация которых не превышает фоновую, в расчете не участвуют. Отступление от данного положения и суммирование коэффициентов концентрации всех элементов вне зависимости от превышения значения приводит к парадоксальной ситуации: Zc может принять отрицательное значение, что означает потерю смысла данного расчета. Увеличение количества суммируемых элементов может искусственно снизить значение Zc и, в конечном итоге, некорректно определить категорию загрязнения почвы. Например, результат расчета может получиться несколько меньше 16, при этом корректное значение показателя более 16 и категория загрязнения почв фактически умеренно опасная, а не допустимая по неверному расчету.

Подводя итоги, можно сказать, что отсутствие однозначных критериев по оценке качества почвы ведет к неопределенности при принятии проектных решений, что, в свою очередь, например, может приводить к необоснованным затратам застройщика при утилизации грунта, либо, наоборот, к невыполнению мероприятий по сохранению плодородного слоя, размещению на поверхности загрязненных почв, что может повлечь вред для здоровья населения. Поэтому принципиальное значение имеет обоснование конкретной методики лабораторных работ — пробоподготовки и анализа почв на загрязнение. Вместе с тем суммарный показатель загрязнения почв тяжелыми металлами Zc является нормативно обоснованным и достаточно универсальным критерием гигиенической оценки почв. Анализ методик расчета суммарного показателя загрязнения почв Zc показал, что наиболее корректной версией расчета следует признать методику из первоисточника (М.: ИМГРЭ, 1982), которая воспроизведена в СП 47.13330.2012.

В настоящее время специалистами заинтересованных организаций ведется работа по актуализации СП 11-102-97 «Инженерно-экологические изыскания для строительства». Будем надеяться, что разработчики уделят самое пристальное внимание методике исследования и критериям оценки загрязненности почвенного покрова в составе инженерно-экологических изысканий.

Опубликовано в журнале «Вестник государственной экспертизы» № 3/2017 (4) 3 августа 2017 года

Источник

Оценка химического загрязнения почв и грунтов

При оценке экологического состояния почв/грунтов очень важным представ¬ляется оценка содержания как естественных элементов и соединений, так и соединений-ксенобиотиков. Оценка загрязненности почв и грунтов проводится путем сравнения (сопоставления) содержания загрязняющих элементов и веществ в изучаемых почвах, с их фоновым содержанием с одной стороны, и с другой — с их предельно-допустимым содержанием (ПДК).

ПДК какого-либо вещества в почве — это концентрация, не вызывающая при длительном воздействии на почву и растения патологических изменений (аномалий) в ходе биологических процессов, не приводящая к накоплению токсических элементов в растениях и не представляющая опасность для здоровья и жизни человека. Значения ПДК определяют экспериментально, как правило, на песчаных почвах, по нескольким показателям вредности, в основном для валовых форм, что не позволяет сделать вывод о мощности потока и доступности загрязняющих веществ растениям. Это делает применение таких стандартов спорным как с экологической, так и экономической точки зрения. Более того, в настоящее время практически везде признается, что покомпонентная оценка экосистем не дает удовлетворительных результатов. Необходимы комплексные экосистемные нормативы, которые могли бы охарактеризовать состояние рассматриваемой экосистемы в целом.

Поскольку гигиеническая опасность той или иной концентрации загрязняющих веществ зависит от почвенных условий, создание унифицированных норм ПДК встречает значительные трудности. Не случайно, в настоящее время установлены ПДК всего лишь немногим более сотни веществ, по которым контролируется качество почв.

Принципы нормирования химических веществ в почвах тоже отличаются от таковых для водоемов, атмосферного воздуха, пищевых продуктов. Это связано, главным образом, с тем, что в основе норматива ПДК для почвы положено опосредованное ее воздействие на организм человека через продукты питания.

Прямое поступление вредных веществ из почвы в организм человека ограничено и чаще всего происходит через другие среды, сопредельные с почвой. Так, поступление загрязняющих веществ в организм человека про¬исходит по путям: почва-растение-человек, почва-растение-животное-человек, почва-вода-человек, почва-атмосферный воздух-человек.

Поэтому вопрос оценки загрязненности почв на основе ПДК весьма непрост. В настоящее время во многих урбанизированных регионах России, и особенно в Москве, состояние почв и грунтов, оцененное по принятым санитарно-гигиеническим методам (ПДК), близко к критическому, когда содержания многих загрязняющих веществ превышают эти ПДК от нескольких до десятков раз. Кроме того, эта ситуация осложняется пространственной неоднородностью содержания загрязняющих веществ и дискретностью источников загрязнения.

Перечень показателей химического загрязнения почв и грунтов определяется исходя из приоритетности компонентов химического загрязнения в соответствии с требованиями ГОСТ 17.4.2.01-81 «Охрана природы. Почвы. Номенклатура показателей санитарного состояния», СанПиН № 2.1.7.1287-03 «Санитарно-Эпидемиологические требования к качеству почвы», ГОСТ 17.4.1.02-83 «Охрана природы. Почвы. Классификация химических веществ для контроля загрязнения».

Классы опасности химических элементов и веществ в почвах и грунтах

Классы опасности Химический элемент, загрязняющее вещество
1 мышьяк, кадмий, ртуть, свинец, цинк, фтор, селен,

3,4-бенз(а)пирен

2 бор, кобальт, никель, молибден, медь, сурьма, хром
3 барий, ванадий, вольфрам, марганец, стронций, ацетофенон

В настоящее время в соответствии с СанПиН 2.1.7.1287-03 «Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы» химическое исследование почв и грунтов при проведении инженерно-экологических изысканий включает в себя стандартный и расширенный перечень показателей.
Стандартный перечень химических исследований почв и грунтов включает в себя определение:

  • содержания тяжелых металлов 1 и 2 класса опасности: свинца (Pb), кадмия (Cd), цинка (Zn), ртути (Hg), меди (Cu), никеля (Ni) и мышьяка (As);
  • содержания 3,4-бенз(а)пирена и нефтепродуктов.

Расширенный перечень исследований проводится при наличии определенных специфических источников загрязнения почв и грунтов путем определения более полной номенклатуры загрязняющих химических веществ. Выбор показателей химического загрязнения зависит от предполагаемого состава загрязняющих веществ с учетом характера источника загрязнения почв и грунтов.
Основным критерием оценки уровня загрязнения почв и грунтов химическими веществами является предельно допустимая концентрация (ПДК) или ориентировочно допустимая концентрация (ОДК) химических элементов (веществ) в почвах и грунтах (ГН 2.17.2041-06 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве» и ГН 2.1.7.2511-09 «Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) химических веществ в почве»).

Для эколого-геохимической оценки состояния почв и грунтов используются следующие показатели:

  • коэффициент концентрации относительно ОДК (ПДК), характеризующий превышение содержания элемента в почвах и грунтах над его ОДК (ПДК). Коэффициент концентрации относительно ОДК(ПДК) равен отношению содержания элемента в исследуемом объекте к его ОДК(ПДК):
    КОДК(ПДК)i /ОДК(ПДК),
  • коэффициент концентрации (Ксi) относительно фона, характеризующий интенсивность техногенной аномалии. Коэффициент концентрации равен отношению содержания элемента в исследуемом объекте к его фоновому содержанию
    Ксi = Сi / Сф, где
    Сi — фактическое содержание i-го химического элемента в почвах и грунтах, мг/кг;
    Сфi — фоновое содержание i-го химического элемента в почвах и грунтах, мг/кг.

Фоновые содержания валовых форм тяжелых металлов и мышьяка в почвах (мг/кг)

Почвы Zn Cd Pb Hg Cu Со Ni As
Дерново-подзолистые песчаные и супесчаные 28 0,05 6 0,05 8 3 6 1,5
Дерново-подзолистые суглинистые и глинистые 45 0,12 15 0,10 15 10 20 2,2
Серые лесные 60 0,20 16 0,15 18 12 35 2,6
Черноземы 68 0,24 20 0,20 25 25 45 5,6
Каштановые 54 0,16 16 0,15 20 12 35 5,2
Сероземы 58 0,25 18 0,12 18 12 40 4,5
  • суммарный показатель загрязнения (Zc), характеризующий эффект воздействия группы элементов. Суммарный показатель загрязнения равен сумме коэффициентов концентрации химических элементов
    Zс = Кci + … + Кcn — (n — 1), где
    n — количество учитываемых химических элементов;
    Кci — коэффициент концентрации i-го компонента загрязнения, превышающий единицу.

Оценка опасности химического загрязнения почв и грунтов тяжелыми металлами и мышьяком проводится по суммарному показателю загрязнения (Zc) (таблица 4.10). Для расчета Zc следует использовать не менее семи химических элементов — Pb, As, Cd, Zn, Hg, Cu, Ni.

Оценочная шкала уровней химического загрязнения почв и грунтов тяжелыми металлами и мышьяком по суммарному показателю загрязнения (Zс)

Категория загрязнения почв Величина Zс
Допустимая Менее 16
Умеренно опасная 16-32
Опасная 32-128
Чрезвычайно опасная более 128

Оценка опасности химического загрязнения почв и грунтов веществами органического происхождения проводится исходя из его ПДК (или допустимого уровня) и класса опасности. Для органических соединений их фоновое содержание в почвах и грунтах приравнивается к 0,1ПДК

Оценочная шкала уровней химического загрязнения почв и грунтов веществами органического происхождения

Содержание Категория загрязнения почв и грунтов
Класс опасности

вещества

1 класс 2 класс 3 класс
> 5 ПДК Чрезвычайно опасная Чрезвычайно опасная Опасная
От 2 до 5 ПДК Опасная Опасная Умеренно опасная
От 1 до 2 ПДК Допустимая Допустимая Допустимая

При многокомпонентном загрязнении оценка уровня химического загрязнения почв и грунтов допускается по наиболее токсичному веществу с максимальным содержанием в почвах и грунтах. В таблице приведен пример установления категории загрязнения с учетом всех показателей загрязнения.

Номер участка и глубина отбора проб, м Категория химического загрязнения неорганическими токсикантами Категория химического загрязнения органическими токсикантами Категория биологического загрязнения Комплексная

оценка категории загрязнения

1 (0-0,2) Допустимая Опасная Умеренно опасная Опасная
2 (0-0,2) Умеренно опасная Допустимая Умеренно опасная Умеренно опасная

Почвы и грунты, характеризующиеся чрезвычайно опасной категорией загрязнения, в соответствии с требованиями СанПиН 2.1.7.1287-03, подлежат вывозу и утилизации на специализированных полигонах.

Отнесение отходов к классу опасности для окружающей природной среды осуществляется на основании показателя К, который характеризует степень опасности отходов при его воздействии на окружающую природную среду и определяется расчетным путем, в соответствии с Критериями отнесения опасных отходов к классу опасности для окружающей природной среды, утвержденными приказом МПР России от 15.06.2001 № 511, по следующей формуле:

где: К – показатель степени опасности отходов для окружающей природной среды;
К1, К2, Кn – показатели степени опасности отдельных компонентов отходов, рассчитанные по уравнению: Кi = Сi / Wi
Сi — фактическое содержание загрязняющего химического компонента в почве (грунте), мг/кг;
Wi – коэффициент степени опасности i-го компонента опасных отходов, мг/кг;
n — число определяемых загрязняющих химических компонентов.
Решение об отнесении почв/грунтов к классу опасности отходов определяется по величине индекса опасности по таблице 4.12.

Класс опасности отхода Показатель степени опасности отхода
I 1000000 >К > 10000
II 10000 > К > 1000
III 1000 > К > 100
IY 100 > К > 10
Y К Вытяжные шкафы Подготовка проб почвы Проведение экстракции проб

Полезные статьи

Как определить жесткость воды

Стафилококки в воде

Бактериологическое исследование и анализ почвы

Источник

Читайте также:  Как определить что за цветной металл
Поделиться с друзьями
Металл
Adblock
detector