ЛК_8_Мониторинг состояния почв

Геоэкологический
мониторинг
Лекция № 8
Мониторинг состояния почв
Лектор:
Таловская
Анна Валерьевна
к.г.-м.н., доцент
каф. ГЭГХ ИПР ТПУ
План лекции
1.
2.
3.
08.04.2014
Организация
мониторинга
почвенного покрова.
Отбор
проб
почв
и
пробоподготовка.
Методика
обработки
результатов.
Лектор: Таловская А.В.
2
1. Организация мониторинга
почвенного покрова
08.04.2014
Лектор: Таловская А.В.
3
Почва
–
компонент
природной среды, несущий
в себе долговременную
информацию
о
техногенном воздействии
(основная депонирующая
среда)
Работы по отбору проб почв и
анализу
их
загрязненности
различными веществами обычно
называют
литогеохимическими
исследованиями
Атмосферные осадки
Растения
Почва
Поверхностные воды
08.04.2014
Лектор: Таловская А.В.
4
Нормативно-методическое обеспечение
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
ГОСТ 17.4.1.02-83. Охрана природы. Почвы. Классификация химических веществ для контроля загрязнения
ГОСТ 17.4.2.02-83. Охрана природы. Почвы. Номенклатура показателей пригодности нарушенного плодородного слоя
почв для землевания
ГОСТ 17.4.2.01-81. Охрана природы. Почвы. Номенклатура показателей санитарного состояния.
ГОСТ 17.4.2.03-86. Паспорт почв.
ГОСТ 17.4.3.01-83. Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб.
ГОСТ 17.4.3.03-85. Охрана природы. Почвы. Общие требования к методам определения загрязняющих веществ.
ГОСТ 17.4.3.04-85. Охрана природы. Почвы. Общие требования к контролю и охране от загрязнения.
ГОСТ 17.4.3.06-86. Охрана природы. Почвы. Общие требования к классификации почв по влиянию на них химических
загрязняющих
ГОСТ 17.4.4.02-84. Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб почвы для химического,
бактериологического и гельминтологического анализа.
ГОСТ 17.5.3.04-83. Охрана природы. Почвы. Общие требования к рекультивации земель
ГОСТ 2517-85. Нефть и нефтепродукты. Методы отбора проб.
ГОСТ 28168-89. Почвы. Отбор проб.
РД 52.44.2-94 "Методические указания. Охрана природы. Комплексное обследование загрязнения природных сред
промышленных районов с интенсивной антропогенной нагрузкой"
Методические рекомендации по выявлению деградированных и загрязненных земель. Утв. Минприроды РФ,
Роскомзем, Минсельхозпрод РФ. , 1995 г.
Методические рекомендации по организации мониторинг источников антропогенного воздействия на окружающую
среду в составе производственного экологического контроля. – Пермь, 2006
Методические рекомендации по геохимической оценке загрязнения территории городов химическими элементами. – М.:
ИМГРЭ, 1982. – 112 с.
Методические рекомендации по геохимической оценки источников загрязнения окружающей среды. – М.: ИМГРЭ, 1982.
– 66 с.
Методические рекомендации по оценке степени загрязнения атмосферного воздуха населенных пунктов металлами по
их содержанию в снежном покрове и почве (утв. Главным государственным санитарным врачом СССР 15 мая 1990 г. N
5174-90)
Методические указания по оценке степени опасности загрязнения почвы химическими веществами» (Утв. Минздравом
СССР 13.03.1987)
Методические указания МУ 2.1.7.730-99 «Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест», утверждено
Главным государственным санитарным врачом РФ 7 февраля 1999г.
Постановление Правительства Рос. Федерации об утверждении Положения «Об осуществлении государственного
мониторинга земель»: от 28 нояб. 2002 г., № 846.
08.04.2014
Лектор:для
Таловская
А.В.
5
СП
11-102-97. Инженерно-экологические изыскания
строительства.
СанПиН 2.1.7.1287-03. Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы. Введ. 2003.06.15. М., 2003. 15 с.
Виды сетей наблюдения за загрязнением почв
на стационарной сети
наблюдений в рамках ЕГСЭМ
на временной
экспедиционной сети
наблюдений в рамках ЕГСЭМ
Росгидромет, НПО «Тайфун»
Запрос в Федеральную службу по гидрометеорологии и мониторингу окружающей
среды (Росгидромет) для получения данных о фоновых концентрациях
загрязняющих
08.04.2014 веществ в почве Лектор: Таловская А.В.
6
При формировании ЕГСЭМ почв существуют несколько
официальных перечней веществ, нормируемых в почве






Пестициды (около 140)
Минеральные удобрения (около 10)
Тяжелые металлы (около 10)
Некоторые
неорганические
анионы
(нитраты,
сульфаты, фосфаты, хлориды, фториды)
Сера, сероводород
Более 10 органических соединений, не относящихся к
числу ядохимикатов (ацетальдегид, бензин, бензол,
ксилол, стирол, толуол, формальдегид и др.)
Во многом перечни контролируемых веществ в почве и водной
среде совпадает.
08.04.2014
Лектор: Таловская А.В.
7
Нормативные документы для официальных
перечней веществ, определяемых в почве
Перечень химических веществ в почве, по которым установлены
ПДК и ОДК (№ 6229-91, с дополнениями № 1 к нему – «Перечень
ОДК тяжелых металлов и мышьяка» (ГН 2.1.7.020-94));

ГОСТ 17.4.1.02-83
Класс
Химическое вещество
опасности
I
As, Cd, Hg, Pb, Se, Zn, F, бенз(а)пирен
II
B, Co, Ni, Mo, Cu, Sb, Cr
III
Ba, V, W, Mn, Sr, ацетофенон


ГОСТ 14.4.2.01-81 (СТ СЭВ 4470-84) Охрана природы. Почвы.
Номенклатура показателей санитарного состояния
08.04.2014
Лектор: Таловская А.В.
8
Основные требования к организации производственного
экологического мониторинга почвенного покрова
Предмет (условия) контроля
Нормативные документы
Загрязнение почв химическими
(токсическими) веществами
данные инвентаризации источников
загрязнения на территории объектов, данные
ПДВ, ПДС и др. исходных данных, требования
«Методических указаний по оценке степени
опасности загрязнения почвы химическими
веществами» (утв. Минздравом СССР
13.03.1987), ГОСТ 17.4.4.02-84
Определение приоритетности
химических веществ для
контроля загрязненности почв
Класс опасности веществ согласно
ГОСТ 17.4.1.02-83
Аварийные выбросы и стоки
сточных вод
Набор контролируемых показателей
дополняется веществами, поступившими в
почву в результате аварии
Перечень показателей для
контроля загрязнения почв и
08.04.2014
оценки
качественного
состояния
С учетом типа почв, требований ГОСТ
17.4.2.01-81, ГОСТ 17.4.2.02-83, ГОСТ
Лектор: Таловская А.В.
17.4.3.06-86, ГОСТ 14.4.4.02-84, СанПиН
2.1.7.1287-03
9
Окончание таблицы
Предмет (условия) контроля
Нормативные документы
Выявление
деградированных почв и
определение показателей
деградации почвенных
свойств, показателей
состояния почвенной биоты
и растений
По данным почвенных обследований, выполняемых
организациями, имеющими лицензию на поведение
работ по выявлению деградированных и
загрязненных земель в соответствии с
«Методическими рекомендациями по выявлению
деградированных и загрязненных земель» (Утв.
Минприроды РФ, 15.02. 1995г., Роскомзем,
28.12.1994г., Минсельхозпрод РФ. , 26.01.1995 г.)
Составление перечня
контролируемых
показателей при
мониторинге земель
С учетом вида использования земель по ГОСТ
17.4.2.03-86
Контроль за процессом
рекультивации
Утвержденный проект рекультивации в соответствии
с «Основными положениями о рекультивации
земель, снятии, сохранении и рациональном
использовании плодородного слоя почвы» (утв.
Минприроды РФ, 22.12.1995г.), ГОСТ 17.5.3.04-83
08.04.2014
Лектор: Таловская А.В.
10
Контроль почв
в СЗЗ промпредприятия
ГОСТ 17.4.2.01-81
pH, канцерогенные,
радиоактивные вещества,
санитарно-биологические
показатели
Только при наличии известного
источника загрязнения
Аммоний
и
хлориды
нитратный
азот
08.04.2014
Тяжелые
Нефть и
Сернистые
металлы
нефтесоединения,
в валовых и продукты,
детергенты,
подвижных летучие
цианиды,
формах
фенолы полихлоридные
Лектор: Таловская А.В.
11
бифинилы
Пестициды
Требования к размещению пунктов контроля
состояния почв
•ГОСТ 17.4.3.01-83
•ГОСТ 14.4.4.02-84
•ГОСТ 28168-89
• Методические
рекомендации
по
организации
мониторинга источников антропогенного воздействия
на окружающую среду в составе производственного
экологического контроля.–Пермь,2006
•отраслевые руководящие документы
•сеть мониторинга должна быть динамичной и
пересматриваться с учетом данных анализов и других
сведений.
08.04.2014
Лектор: Таловская А.В.
12
Сеть наблюдения за почвами –
расстановка пунктов контроля
На
равномерно
загрязненной территории –
равномерная сеть.
На неравномерно
загрязненной территории
– неравномерная сеть
со сгущением в
предполагаемых очагах
загрязнения.
08.04.2014
Карта Жорняк Л.В., 2009 г.
Лектор: Таловская А.В.
13
ГОСТ 14.4.4.02-84
При
локальном
загрязнении
почв
–
векторная
сеть
с
различным расстоянием
между
точками
опробования
в
зависимости
от
удаления от источника.
Принимается
во
внимание
главенствующее
направление ветра.
При неоднородном рельефе
местности
пробные
площадки располагают по
элементам рельефа.
08.04.2014
ГОСТ 14.4.4.02-84
Лектор: Таловская А.В.
14
Для контроля санитарного состояния почв в зоне
промпредприятия
–
трехкратная
величина
санитарно-защитной зоны.
08.04.2014
Лектор: Таловская А.В.
15
ГОСТ 14.4.4.02-84
В каждом пункте отбора закладывают ключевые
участки или пробные площадки
Ключевая (пробная) площадка
или место отбора (размер не
менее 10*10 м) - с наиболее
распространенным типом почв
и элементами рельефа
08.04.2014
Лектор: Таловская А.В.
16
Для контроля почв сельхозугодий в
зависимости
от
источников
загрязнения, рельефа местности – на
каждые
0,5-20
га
территории
закладывают не менее 1 пробной
площадки с размером 10х10 м.
Для контроля санитарного состояния
почв на территории детсадов, игровых
площадок и др. объектов занимающих
небольшие площади размер пробной
площадки – 5х5 м.
08.04.2014
Лектор: Таловская А.В.
17
Для химического,
бактериологического,
гельминтологического
анализов
не менее 1 раза в год
Для контроля за
загрязнением тяжелыми
металлами
не менее 1 раза
в 3 года
весной или осенью
Периодичность
отбора проб почв
Для контроля загрязнения
почв детсадов и лечебнопрофилактических
учреждений зон отдыха
не менее 2х раз в год
(весной и осенью)
08.04.2014
ГОСТ 17.4.4.02-84
Лектор: Таловская А.В.
При изучении динамики
самоочищения почв - в
течение 1 месяца
еженедельно, а затем
ежемесячно в течение
вегетационного периода
18
Регламент контроля загрязнения почв на
предприятии с учетом требований
ГОСТ 17.4.3.04-85


Почвы, отнесенные к категории загрязненных
должны находится под постоянным контролем по
согласованию
с
уполномоченными
государственными органами исполнительной власти
в
области
природопользования
и
охраны
окружающей среды (не реже 1 раза в год согласно
ГОСТ 17.4.4.02-84)
Когда количество ЗВ в почве становится ниже
допустимого
уровня,
постоянный
контроль
сменяется на периодический (1 раз в 5 лет согласно
Методическими рекомендациями по выявлению
деградированных и загрязненных земель)
08.04.2014
Лектор: Таловская А.В.
19
2. Отбор проб почв
и
пробоподготовка
Фото Жорняк, Гаак
08.04.2014
Лектор: Таловская А.В.
20
Требования по отбору проб почв
регламентируются следующими
нормативными документами:
•ГОСТ 17.4.3.01-83,
•ГОСТ 17.4.4.02-84,
•ГОСТ 28168-89 (агрохимическое
обследование)
08.04.2014
Лектор: Таловская А.В.
21
ГОСТ 17.4.3.01-83
Опробование
почвенного разреза
проводится по
генетическим
горизонтам
(А, АВ, В, ВС, С)
08.04.2014
http://www.vizavi-nevinka.ru/index.php?name=m_news&par=text&n=1122
по интервалам:
0 – 20; 40 – 60; 80 – 100;
100 – 200; 200 – 300 см.
Лектор: Таловская А.В.
22
Отбор проб
почвы
почвенный бур
из шурфа
ГОСТ 17.4.4.02-84
из прикопок
методом конверта
Описание
почвенного профиля
Пробная площадка
Точечная проба – почва, взятая из
одного места горизонта или одного
слоя почвенного профиля
Объединенная проба – смесь не
08.04.2014
Лектор: Таловская
А.В.
менее
2-х точечных проб. 23
ГОСТ
17.4.3.01-83
Фото Н.П. Ахметьева , Л.В. Жорняк
Особенности отбора проб для определения различных веществ
В ГОСТ 17.4.4.02-84 указаны глубина отбора проб почв, количество
точечных проб на в месте отбора и масса пробы для:
-радиогеохимического анализа,
-химического анализа,
-поверхностно распределяющихся веществ,
-легкомигрирующих веществ,
-бактериологического анализа,
-гельминтологического анализа.
Вещество или анализ
Глубина отбора
Кол-во
точечных
проб
Масса пробы
Радиогеохимический анализ
от 0 до 5 см
5
Объединенная проба не менее 2,5 кг
Химический анализ
от 0 до 5 см
5
Объединенная проба не менее 1 кг
Поверхностно
распределяющиеся вещества
(нефтепродукты, нефть,
тяжелые
металлы и др.)
08.04.2014
Послойно:
от 0 до 5 см
от 5 до 20 см
5
не менее 200 г каждая
Объединенная проба не менее 1 кг
Лектор: Таловская А.В.
24
Одновременно с отбор проб почвы
вокруг шурфа на поверхности методом
конверта
выполняется 5 точечных замера
Мощность
U-238, Th-232, K-40 экспозиционной дозы
(МЭД)
РКП-305 «Карат»
СРП 68-01
Для изучения радиационной обстановки на объекте проводятся измерения
08.04.2014
Лектор: Таловская А.В.
25
по сетке
50х50 м согласно МУ 2.1.7.730-99
Фото А.Ю. Иванова
ГОСТ 17.4.4.02-84
08.04.2014
Схема обработки
и изучения
проб почв
Лектор: Таловская
А.В.
26
Фото: Радзиховской Е., Гаак К.
Пример перечня
определяемых
показателей и
методик
химического
анализа почв
08.04.2014
Лектор: Таловская А.В.
27
3. Методика обработки
результатов
08.04.2014
Лектор: Таловская А.В.
28
Сравнение результатов с ПДК и ОДК для почвы:
•
•
•
•
•
•
ГН 2.1.7.2041-06 Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве
/ Утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 19.01.2006 г.
ГН 2.1.7.2511-09 Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) химических веществ в
почве // Утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 18.05.2009 г.
Методические указания по оценке степени опасности загрязнения почвы химическими
веществами (Утв. Минздравом СССР 13.03.1987)
МУ 2.1.7.730-99 Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест», утверждено
Главным государственным санитарным врачом РФ 7 февраля 1999г.
СанПиН 2.1.7.1287-03 Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы к качеству
почвы. – М.: Госстандарт СССР, 1994. – 8 с.
СанПиН
42-128-4433-87 Санитарные нормы допустимых концентраций химических
веществ / утв. Зам. Глав.гос. санитарного врача СССР 30.10.1987
Коэффициент техногенной геохимической нагрузки
Кi=Сi/ПДКi
Сi – содержание вещества в пробе
Общий показатель техногенной нагрузки
К0=∑Кi
Модуль техногенного геохимического загрязнения
Мг=К0 х S/S0
S – площадь загрязненных земель
S0 – общая площадь исследуемой территории
08.04.2014
Лектор: Таловская А.В.
29
Анализ данных в сравнении с фоновыми значениями. В этом
случае рассчитывают согласно методическим рекомендациям
ИМГРЭ (1982 г.):
Коэффициент концентрации (КК):
КК=С/Сф,
где С - содержание элемента в исследуемом объекте, мг/кг;
Сф - фоновое содержание элемента, мг/кг
Коэффициенты концентраций
химических элементов,
относительно локального фона
(заказник «Томский», по
данным Е.Г. Язикова (2006 г.)),
в почвах г. Томска
08.04.2014
Жорняк, 2009 г.
Лектор: Таловская А.В.
30
Суммарный
показатель
загрязнения (Zc):
Zс = ∑KК – (n - 1),
где
n
–
число
учитываемых
аномальных элементов
с КК больше 1.
менее 16 – низкая степень
загрязнения, неопасный уровень
заболеваемости;
16-32
–
средняя
степень
загрязнения, умеренно опасный;
32-128
–
высокая
степень
загрязнения, опасный;
более 128 – очень высокая
степень
загрязнения,
чрезвычайно опасный.
08.04.2014
128
64
32
20
Карта пространственного распределения
значений суммарного показателя
загрязнения почв г. Томска в 2005 г.
(Жорняк, 2009)
Лектор: Таловская А.В.
31
%
40
Прогноз частоты отклонений состояния здоровья
детей в зависимости от суммарного показателя
загрязнения почв
Изменение состояния
иммунной системы
30
Заболевания органов дыхания
Функцианально-морфологические
отклонения (лейкоциты, СОЭ, НВ и т.д.)
20
Хронические заболевания
До 16
16-32
32-64
64-128
СПЗ для г. Томска 51.
По районам:
Кировский район - 52;
Советский – 51;
Октябрьский - 54;
Ленинский – 50.
(Жорняк, 2009)
СПЗ
СПЗ – суммарный показатель загрязнения:
<16 – низкая степень загрязнения, неопасный уровень заболеваемости,
16-32 – средняя степень загрязнения, умеренно опасный уровень заболеваемости,
32-64 – высокая средняя степень загрязнения, опасный уровень заболеваемости,
Более 64 – очень высокая средняя степень загрязнения, чрезвычайно опасный
уровень заболеваемости (Методические…, 1982; Геохимия…, 1990).
08.04.2014
Лектор: Таловская А.В.
Методические рекомендации …, утв.
32
Главным государственным санитарным
врачом СССР 15 мая 1990 г. N 5174-90
Вещественный состав почвы (бинокулярный и
электронный микроскоп)
Минеральные компоненты и органика
Техногенные образования
кварц
карбонат
Микросферулы
Окислы железа
Слюда
Частицы угля
08.04.2014
Органика
Лектор: Таловская А.В.
33
(Жорняк, 2009)
Схема распределения
металлических сферул
черного цвета в
почвенном покрове
территории Кировского
района г. Томска.
Цифровые
значения
указывают
величину
процентного
содержания
техногенных составляющих.
Затемненные
участки
выделяют
области
аномального
загрязнения
почвенного покрова. Области
заштрихованные в клетку –
территории промышленных
предприятий.
Пат. 2229738
08.04.2014
Лектор: Таловская А.В.
34