ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2014, № 11, с. 1375-1380
ДЕГРАДАЦИЯ, ВОССТАНОВЛЕНИЕ И ОХРАНА ПОЧВ
УДК 631.4:35.077
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НОРМАТИВНЫХ ДОКУМЕНТОВ ДЛЯ ОЦЕНКИ СТЕПЕНИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ
© 2014 г. О. В. Нестерова1, В. Г. Трегубова1, В. А. Семаль1, 2
Дальневосточный федеральный университет, 690000, Владивосток, ул. Суханова, 8 2Биолого-почвенный институт Дальневосточного отделения РАН, 690022, Владивосток, пр. 100-летия Владивостоку, 159 e-mail: semal_vi@rambler.ru Поступила в редакцию 17.02.2014 г.
Дан хронологический обзор и анализ существующих нормативных документов, касающихся оценки степени загрязнения почв тяжелыми металлами. Обращено внимание на некорректное использование термина "валовое содержание тяжелого металла" и рекомендованного некоторыми нормативными документами метода его определения в вытяжке пятимолярной азотной кислоты. Поскольку ПДК и ОДК общего содержания тяжелых металлов регламентированы на основе использования указанного метода, традиционные методы определения истинного валового содержания тяжелых металлов приводят к завышенной оценке степени загрязнения. Для устранения путаницы предложено содержание тяжелого металла в вытяжке пятимолярной азотной кислоты называть "псевдоваловым" содержанием, а сопоставление экспериментальных данных с ПДК или ОДК выполнять только при условии использования методов, рекомендованных в нормативных документах.
Ключевые слова: тяжелые металлы, предельно допустимые концентрации, ориентировочно допустимые концентрации, загрязнение почв, гигиенические нормативы, валовое содержание, кларк, фоновое содержание, методика извлечения, подвижные формы тяжелых металлов.
DOI: 10.7868/S0032180X14110082
ВВЕДЕНИЕ
За последние годы на рынке высокотехнологичного аналитического оборудования рекламируется огромное количество приборов, позволяющих быстро и качественно определить содержание загрязняющих веществ в почвах. У исследователя появляется соблазн использовать экспресс-методы для получения большого массива данных с целью характеристики экологического состояния почв. Но при оценке степени загрязнения почв возникает проблема — что же использовать в качестве критериев сравнения? Наиболее часто употребляемыми в качестве критериев для оценки степени загрязнения почв являются ПДК и ОДК. Тогда как действующие нормативные документы [4, 6, 10, 12], содержащие эти показатели, не всегда позволяют сделать корректные выводы о загрязнении почв тяжелыми металлами. Объясняется это несоответствием между используемыми исследователями методиками извлечения металлов из почв и методами, рекомендованными разработчиками ПДК и ОДК [4, 6]. На эту проблему в частности обратил внимание Фрид [31], предлагающий различать "валовое содержание" и "валовое (извлекаемое) содержание". Под валовым содержанием автором понимается такое содержание элемента, которое
получается либо при полном разложении навески почвы до раствора, либо физическими методами, а "валовое извлекаемое" содержание определяется обработкой почвы либо смесью концентрированных кислот (соляная и азотная), либо другим реактивом. Некоторые иностранные исследователи также предпочитают использовать для извлечения тяжелых металлов из почвы смесь кислот с последующим микроволновым разложением образцов или без него [33—35]. Такое разнообразие используемых методик создает некоторую "путаницу" при проведении сравнительного анализа полученных данных, когда авторы привлекают данные ПДК и ОДК как критерии для сравнения [1, 26, 32], а используемые ими методы не совпадают с рекомендованными разработчиками ПДК и ОДК, поэтому зачастую степень загрязнения почв тяжелыми металлами завышается.
Основная проблема состоит в том, что ПДК и ОДК (валовое содержание) металлов, приведенные в нормативных документах, рекомендуется извлекать из почв экстракцией пятимолярной азотной кислотой [2, 3, 5], тогда как традиционно под валовым содержанием элемента в почве принято считать общее его содержание, независимо от форм соединений [17]. Возможно, разработчи-
ки нормативных документов подразумевают валовое содержание тяжелых металлов-загрязнителей, попавших в почву в результате антропогенной деятельности. Тогда, анализируя содержание каждого приведенного элемента, необходимо учитывать его "фон", как это дано для ПДК свинца, марганца, ванадия, а в перечне ОДК этого нет. В связи с этим предлагается называть валовое содержание "загрязнителей", о котором идет речь в нормативных документах — "псевдоваловыми".
МЕТОДЫ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ И ИХ ХРОНОЛОГИЯ
Если проследить хронологию использования методик для извлечения тяжелых металлов из почв, то становятся понятными те "неточности", которые привели впоследствии к "путанице" при интерпретации полученных данных с привлечением нормативных документов. Так, например, в инструкции по извлечению тяжелых металлов, предложенной Веригиной [9], рекомендуется извлекать валовое содержание цинка, кобальта и меди смесью серной и плавиковой кислот, что позволяет сравнивать полученные результаты с кларками. В этой же инструкции есть подробное описание для получения подвижных форм тяжелых металлов 1.0 н. раствором HCl.
В конце 80-х годов XX в. становится актуальной оценка воздействия загрязняющих веществ на окружающую среду и здоровье населения. Разработкой критериев оценки загрязнения почв занимались организации Министерства здравоохранения СССР. Так, в санитарных нормах допустимых концентраций химических веществ в почве, разработанных преимущественно гигиенистами [24], появляется таблица предельно допустимых концентраций, где загрязняющие вещества по форме содержания в почвах делятся на: валовые, подвижные и водорастворимые. ПДК для валовых форм есть только для свинца, при этом его извлечение рекомендуется проводить концентрированной азотной кислотой, что, естественно, не позволяет получить действительно валовое содержание этого элемента. Эта методика была предложена сотрудниками Иркутского медицинского института Сурковой и Зусман [24]. Для извлечения подвижных форм рекомендуется пользоваться ацетатно-аммонийным буферным раствором рН 4.8, а не 1.0 н. раствором HCl, как это было ранее предложено К.В. Веригиной [9].
Позже в перечне ПДК и ОДК химических веществ в почве, утвержденных 19 ноября 1991 г. № 6229-91 [19] появляется таблица предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в почве, в которой указаны подвижные и водорастворимые формы. Но перечень элементов, куда включен свинец, вообще никак не называется, хотя в списке литературы есть ссылка на документ
СанПиН 42-128-4433-87, где, как было описано выше, свинец извлекают концентрированной азотной кислотой.
В "Методических указаниях..." [10], утвержденных Министерством сельского хозяйства Российской Федерации в 1992 г., указываются методы для определения содержания валовых и подвижных форм тяжелых металлов в почвах. Авторы этого документа обращают внимание на традиционность использования валового содержания металлов для контроля техногенного загрязнения почв и предлагают проводить извлечение элементов 50% азотной кислотой. Подобный подход к извлечению металлов (валового содержания) не правомерен, так как азотная кислота не способна полностью разрушить минеральную матрицу почв. Для определения подвижных форм тяжелых металлов предлагается несколько способов извлечения. Подвижные кислотораствори-мые формы металлов (медь, цинк, никель, кобальт, кадмий, свинец) определяют в вытяжках 1 М азотной кислоты или 1 М соляной кислоты, при этом указывается, что в вытяжки переходит от 90 до 95% тяжелых металлов от их валового содержания. Это утверждение также сомнительно, поскольку большинство тяжелых металлов содержится в слабо выветриваемых минералах (циркон, анатаз и др.), разрушить которые одномо-лярной кислотой и извлечь 90—95% тяжелых металлов не возможно [31]. Для извлечения других подвижных форм элементов из почвы используют ацетатно-аммонийный буферный раствор с рН 4.8 (экстрагент принят агрохимической службой и служит для оценки обеспеченности почв этими элементами). Но наибольший интерес представляют приложения к этому документу с данными ПДК загрязняющих элементов в почвах. Например, в приложении № 6 этого документа, составленного на основе "Инструктивного письма." в разделе валовое содержание для меди, никеля и цинка указывается, что валовое содержание — "ориентировочное" [8]. Появление и использование этого нового термина вызывает вопрос, так как значения, которые предложены в этом приложении, не совпадают с данными ПДК и ОДК из других нормативных документов [2—6]. Это достаточно странно, так как этот документ является действующим до сих пор. Например, некоторые авторы [32] при определении валового содержания тяжелых металлов в почвах указывают ссылку на эту методику, хотя в пункте 4.5.1 этой методики, где описывается разложение проб почв, нет спекания с карбонатом натрия. Как мы указывали выше, в этой методике есть и таблица со значениями ПДК, однако авторы интерпретируют данные с помощью ПДК, предложенных Мотузовой [14] и Обуховым [15], что еще раз указывает на некоторые разночтения в понимании нормативных документов, связанных с интерпре-
--1 Методы извлечения тяжелых металлов из почв и показатели, рекомендуемые для сравнения
Я
О Л и
о и
и й и
м к
и £
Названия форм тяжелых металлов, используемые в литературе Названия форм тяжелых металлов, рекомендуемые к использованию Способ извлечения тяжелых металлов из почвы Методика анализа Показатели, рекомендуемые для сравнения
Валовые (истинные) Валовые Рентгенфлюоресцентный метод ОСТ 10 259-2000 [18] Кларк, фон
Сплавление ТПИ 1.155.ААС.2010 НСАМ 155-ХС [30] Кларк, фон
Обработка смесью крепких минеральных кислот ПНДФ 16.1;2.2;2.3.36-02 [20], ТПИ 1.341.ААС.2010 НСАМ 341-ХС [28], ТПИ 1.155.ААС.2010 НСАМ 155-ХС [30], ТПИ 1.450.ААС.2006 НСАМ 450-С [29] Кларк, фон
Валовые или кислото-растворимые Псевдоваловые Пятимолярная азотная кислота РД 52.18.191-89 [21] ПДК (валовое содержаие) в ГН 2.1.7.2041-06 [5]
50%-ная азотная кислота Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельхозуго
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.