close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

Кожухова Лариса Сергеевна. Содержание тяжелых металлов в почвах агроэкосистем Орловской области.

код для вставки
3
4
5
СОДЕРЖАНИЕ
Введение…………………………………………………………………..
4
Глава 1. Тяжелые металлы и их содержание в объектах окружающей
среды……………………………………………………………………….
7
1.1. Источники поступления тяжелых металлов в экосистемы………
7
1.1.1.
Природные источники загрязнения почв тяжелыми металла-
7
ми……………………………………………………………..
1.1.2. Антропогенные источники загрязнения почв тяжелыми метал-
8
лами……………………………………………………………..
1.1.2.1. Транспорт……………………………………………………
8
1.1.2.2. Промышленные предприятия………………………………
10
1.1.2.3. Агрохимикаты……………………………………………….
12
1.2. Санитарно – гигиеническая характеристика тяжелых металлов...
12
1.2.1. Соединения меди……………………………………………….
13
1.2.2. Соединения цинка………………………………………………
17
1.2.3. Соединения свинца…………………………………………….
19
1.2.4. Соединения мышьяка…………………………………………..
21
1.2.5. Соединения хрома……………………………………………...
23
1.2.6. Соединения марганца………………………………………….
25
1.2.7. Соединения железа…………………………………………….
27
1.2.8. Соединения кобальта…………………………………………..
29
1.2.9. Соединения никеля……………………………………………..
31
1.3. Нормирование качества объектов окружающей среды…………..
34
1.3.1. Нормирование химических веществ в воздухе……………….
36
1.3.2. Нормирование химических веществ в воде…………………..
37
1.3.3. Нормирование химических веществ в почве………………..
41
Глава 2. Методы и объекты исследования………………………………
44
2.1. Характеристика основных объектов исследования……………….
44
2.1.1. Марганец………………………………………………………...
44
6
2.1.2. Никель…………………………………………………………..
44
2.1.3. Кадмий…………………………………………………………..
45
2.1.4. Цинк……………………………………………………………..
45
2.1.5. Свинец…………………………………………………………..
46
2.1.6. Характеристика почв исследуемой территории……………...
47
2.2. Методы оценки степени загрязнения почв………………………..
47
2.3. Атомно-абсорбционный метод определения тяжелых металлов в
50
почвах сельхозугодий и продукции растениеводства………………….
2.3.1. Оптимизация аппаратурных условий атомно-абсорбционного
52
анализа……………………………………………...
2.3.2. Методы устранения мешающих влияний при атомно-
53
абсорбционном анализе………………………………………………
Глава 3. Содержание тяжелых металлов в почвах агроэкосистем орлов-
57
ской области………………………………………………………..
3.1. Исследование нарушенных земель сельскохозяйственного назначе-
60
ния ……………………...…………………………………………
3.2. Влияние тяжелых металлов на растения агроэкосистем…………
64
Заключение…………………………………………………………………….
68
Список литературы……………………………………………………………
70
Приложения………………………………………………………………..
74
7
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. В связи с увеличивающимся загрязнением биосферы
большое внимание уделяется изучению загрязнения окружающей среды веществами техногенного происхождения. Самого пристального внимания заслуживает техногенное накопление тяжелых металлов, особенно в почвах, поскольку загрязненная почва может являться длительным постоянно действующим источником поступления тяжелых металлов в пищевую цепь.
В последние годы особый интерес и важное практическое значение имеет
познание закономерностей поведения и распределения тяжелых металлов в окружающей среде, так как свыше 90% всех болезней человека прямо или косвенно
связаны с состоянием окружающей среды, которая является либо причиной возникновения заболеваний, либо способствует их развитию [26].
В настоящее время стало известно, что токсичность тяжелых металлов обусловлена как их широким распространением и высокой миграционной подвижностью, так и способностью накапливаться в пищевых цепях, включаться в метаболический цикл, аккумулироваться в организме человека и вызывать разнообразные физиологические нарушения, в том числе на генетическом уровне. «Коварство» тяжелых металлов заключается в том, что они загрязняют экосистему не
только быстро и по всей цепочке экологических взаимодействий, но и незаметно.
Для выведения тяжелых металлов из экосистемы до безопасного уровня требуется
весьма продолжительный период времени при условии полного прекращения их
поступления [34].
Среди тяжелых металлов приоритетными загрязнителями считаются ртуть,
свинец, кадмий, мышьяк, цинк, главным образом потому, что их техногенное
накопление в окружающей среде идет высокими темпами. В сельскохозяйственном производстве основными источниками поступления тяжелых металлов являются пестициды, минеральные удобрения, химические мелиоранты.
Поскольку тяжелые металлы поступают в организм травоядных животных и
человека в основном с растительной пищей, а обогащение последней происходит
8
из почвы, почвенно-агрохимические исследования на техногенно загрязненных
территориях приобретают важное значение, особенно в местах, где население питается в течение многих лет преимущественно продуктами растениеводства [11].
Орловская область – это один из сельскохозяйственных районов Центральной части России. В Орловской области активно возделываются т зерновые,
овощные и кормовые культуры. В связи с этим активно применяются в течение
более 40 лет различные средства химизации - минеральные удобрения, пестициды, химические мелиоранты.
Оценку способностей почвы выполнять функции, обеспечивающие стабильность отдельных биоценозов и биосферы в целом получают при помощи специальных методов исследования загрязненных почв.
Важен комплексный подход при оценке загрязнения аграрных районов, поскольку они являются основными производителями сельскохозяйственных продуктов. Для токсикантов, период разложения которых до безопасного уровня или
выведения из почвы составляет несколько десятков лет, необходимо учитывать
возможности их миграции и бионакопления, при этом необходимо учитывать их
поведение в экосистеме [20].
Тяжелые металлы по опасности воздействия на окружающую среду и живые организмы занимают одно из первых мест. Их накопление в почве является
серьезной экологической проблемой. В связи с этим изучение динамики накопления тяжелых металлов в почве, с каждым годом приобретает все большую актуальность.
Объект исследования: почвы агроэкосистем Орловской области.
Предмет исследования: тяжелые металлы: кадмий, свинец, цинк, меди, никель, марганец.
Цель исследования: оценить загрязнение тяжелыми металлами почв агроэкосистем Орловской области.
Задачи исследования:
1.
литературе;
изучить состояние данной проблемы в научной и научно-популярной
9
2.
изучить основные показатели и нормативы качества почвы;
3.
оценить состояние почвенного покрова Орловской области на предмет
содержания тяжелых металлов;
4.
разработать рекомендации по улучшению качества среды жизнедея-
тельности населения.
Методы исследования: анализ литературных данных по данной проблеме,
методы качественного учета, методы электрохимического анализа, а также статистические и математические методы исследований.
Теоретическая значимость работы: Анализ отечественной литературы,
который позволяет на базе сравнительного исследования выявить основные особенности загрязнения тяжелыми металлами почв Орловской области.
Материалы исследования могут быть использованы для оценки агроэкосистем почв Орловской области. Основные теоретические исследования были изложены на конференции ФГБОУ ВО «Орловский государственный университет
имени И.С. Тургенева» «Неделя науки - 2017».
Практическая значимость. Результаты исследования используются для
оценки экологического почвенного покрова агроэкосистем Орловской области.
10
Глава 1. ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ И ИХ СОДЕРЖАНИЕ В
ОБЪЕКТАХ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
1.1. Источники поступления тяжелых металлов в экосистемы
Тяжелые металлы представляют собой одну из основных групп загрязнителей, являющихся факторами деградации окружающей среды. К тяжелым металлам относят более 40 элементов. Большая часть этих элементов, входя в состав
многих ферментов, имеет биологически важное значение. Когда они находятся в
естественных концентрациях, к ним применяют термин «микроэлементы». По
А.П. Виноградову под микроэлементами подразумевают химические элементы,
необходимые для растительных и животных организмов и содержание которых
измеряется величинами порядка nx l о 2 - nx 1 0"5%. Кроме того, в литературе их
называют также «следовые», «рассеянные», «редкие».
1.1.1.Природные источники загрязнения почв тяжелыми металлами
Валовое содержание тяжелых металлов в незагрязненных почвах обусловлено их концентрацией в исходной материнской породе и находится под влиянием процессов почвообразования и различных почвенных характеристик: реакции
среды, содержания органического вещества(гумуса), гранулометрического состава. Однако фоновый уровень данных элементов в настоящее время значительно
изменен под влиянием антропогенного фактора[13]. На рисунке 1показана схема
основных природных и антропогенных источников загрязнения почв тяжелыми
металлами. Из которой видно, что возможны три варианта. Во-первых, имеет место прямое обогащение почвы тяжелыми элементами. Например, черноземы Алтая обогащены мышьяком, его содержание достигает 100–150мг/кг [4,21]. Вовторых, для растений и животных опасность представляет нарушение баланса
между химическими элементами. В-третьих, в почвах возможна активизация литогенных тяжелых элементов. Такая ситуация характерна для почв западной части США, где в месторождениях Se-фосфоритов и сопряженных с ними углистоглинистых сланцев содержание Se достигает 700 мг Se/кг[18]. Для почв США
кларкселена оценивается в 0,4 мг/кг, в земной коре его кларкеще ниже –0.05мг/кг
11
[12]. При сельскохозяйственном орошении почв на сланцах литогенный селен
становится подвижным и транспортируется с дренажной водой в водоемы, где
концентрируется во влаголюбивых растениях и животных, достигая уровня
3000м.
Рисунок 1 – Природные и антропогенные источники загрязнения почв тяжелыми
металлами/металлоидами
1.1.2. Антропогенные источники загрязнения почв тяжелыми металлами
К основным факторам антропогенного загрязнения относят: промышленные
выбросы и сбросы, отходы производства, транспорт, сельскохозяйственные химикаты, удобрения и химические мелиоранты.
1.1.2.1. Транспорт
Тяжелые металлы поступают в окружающую среду в ходе работы автотранспорта, а также при износе дорожных покрытий. В результате в почву участков вблизи автотрасс поступают кадмий, свинец, алюминий, железо, никель,
цинк, марганец и другие токсичные элементы.
В первую очередь при рассмотрении влияния транспорта на экологическое
состояние почв обращают внимание на свинец. Данный факт обусловлен широким использованием тетраэтилсвинца в качестве добавки к бензину. Так, напри-
12
мер, в бензине марки А-76 может содержаться 380 мг свинца, а общее содержание
тетраэтилсвинца достигает 1 г/л [35]. При сгорании бензина около 80% содержащегося в нем свинца выделяется в виде аэрозоля и рассеивается в воздухе, в дальнейшем перераспределяясь на различном расстоянии от дорожного полотна (Рисунок 2).
100
90
Содержание металлы,мг/кг
80
70
60
Zn
50
Cu
40
Pb
30
20
10
0
10
250
ПДК
Расстояние от дороги,м
Рисунок 2 - Валовое содержание тяжелых металлов в придорожных почвах
Почва придорожной зоны загрязняется и другими металлами. Например,
отмечается высокое содержание цинка, достигающее 400 мг/кг при фоновом содержании от 30 до 220 мг/кг [11].В результате износа шин и использования асфальтобетона в окружающую среду поступает кадмий. Проблема усугубляется
использованием некоторых отходов, содержащих кадмий и другие металлы, в качестве материала для изготовления дорожных покрытий. Кроме того, источниками кадмия могут быть смазочные и дизельные масла, некоторые детали двигателей, шасси и т.д. Продуктами износа покрытий кузовов являются никель и хром, а
в результате истирания частей двигателя выделяется железо [24].
13
В нашей стране традиционно используется бензин с меньшим количеством
свинец-содержащих добавок. Более того, использование этилированного бензина
в настоящее время ограничено. Поэтому уровень загрязнения почв вблизи автодорог в нашей стране не столь значителен, как за рубежом. Тем не менее, транспорт
остается серьезным источником тяжелых металлов в районах с высокой транспортной нагрузкой [13].
Так же нельзя не признать, что загрязнение металлами почв за счет выбросов автотранспорта является значимым фактором только в отношении придорожных экосистем. Как правило, концентрации свинца и других металлов достигают
относительно высоких значений лишь по обочинам автотрасс, но даже там они не
превышают пределов адаптации примыкающих к ним растений. Более значимо
непосредственное попадание аэрозолей и пыли, содержащих свинец и другие металлы на поверхность растений аэральным путем. В результате их содержание в
наземной части растений может возрастать на порядок [13].
1.1.2.2. Промышленные предприятия
Почвы, которые окружают промышленные предприятия различного профиля, содержат токсичные элементы в количествах, превышающих предельно допустимые концентрации в десятки и сотни раз. Наиболее загрязненными в этом отношении являются горнодобывающие предприятия, также предприятия обогатительной промышленности, цветной металлургии, химической и нефтехимической,
машино- и станкостроительной, электронно- и электротехнической, а также теплоэнергетической промышленности (Таблица 1, Рисунок 3)[13,19].
Таблица 1 - Наблюдаемое загрязнение почвы тяжелыми металлами вокруг
предприятий тяжелой металлургии, мг/кг.
Расстояние
Pb
Zn
Cd
Вблизи
1500
3400
50
до 5 км
850-400
500-600
7-8
5-10 км
30-95
120-170
1-2
10-15 км
55-70
80-110
1-1,5
14
40
35
30
25
20
15
10
5
0
горнодобывающая
тепловые
и металургическая электростанции
промышленность
предприятия по
перераб. Нефти
строительная
промышленность
транспорт
Рисунок 3 - Основные источники загрязнения почв тяжелыми металлами
Аномалии тяжелых металлов распространяются на расстояние до 10 км от
истoчника, это связано с приуроченностью металлов к пылеватой фракции промышленных выбросов. Метеорологические условия и рельеф местности могут
внести в это значение существенные поправки: в направлении господствующих
ветров загрязнение почв может распространяться на 15-30 км, реже – до 100 км.
При этом аномалии подвижных форм этих элементов значительно протяженнее,
чем определяемые по валовому содержанию.
При выявлении влияния отдельного предприятия или комплекса предприятий на загрязнение прилегающих экосистем тяжелыми металлами необходимо
обращать внимание на структуру загрязнения, принимая при этом, что поступление металлов в окружающую среду является следствием промышленных выбросов, размещения отходов производства или сбросов со сточными водами[25].
15
1.1.2.3. Агрохимикаты
К агрохимикатам относят минеральные и органические удобрения, химические мелиоранты, средства защиты растений, а также некоторые бытовые и промышленные отходы, используемые в сельском хозяйстве[13]. Все они в качестве
примесей содержат некоторое количество токсичных элементов (Таблица 2). Особое внимание как фактору загрязнения окружающей среды, уделяется минеральным удобрениям. Наиболее существенными как по набору, так и по концентрациям примесей тяжелых металлов, являются фосфорные удобрения, а также удобрения, получаемые с использованием экстракционной ортофосфорной кислоты[30].
Органические удобрения менее концентрированы по содержанию тяжелых
металлов, чем минеральные, однако, учитывая разницу в применяемых нормах, их
не стоит сбрасывать со счетов. Поэтому в хозяйствах, в которых применяются высокие нормы органических удобрениях (как правило, эти хозяйства располагаются вблизи крупных животноводческих комплексов), необходимо учитывать в них
содержание тяжелых металлов [13].
1.2. Санитарно – гигиеническая характеристика тяжелых металлов
Большинство тяжелых металлов проявляют высокую токсичность в следовых количествах и концентрируются в живых организмах. В отличие от органических загрязняющих веществ, подвергающихся в природной среде процессам разложения, металлы способны лишь перераспределяться между природными средами.
Поступление тяжелых металлов в окружающую среду имеет как естественное, так и техногенное происхождение. Техногенная доля меди и цинка в атмосфере составляет примерно 76%, кадмия и ртути – 54% , никеля – 35%, кобальта –
12%. Наиболее высокая эмиссия в атмосферу характерна для свинца. По различным подсчетам она составляет от 50 до 85%. Основными антропогенными источниками поступления тяжелых металлов в биосферу являются предприятия по добыче и производству цветных металлов и сплавов, нефтепереработка, автомобильный транспорт и химическая промышленность. Ниже приведены сведения о
негативном воздействии соединений некоторых тяжелых металлов на организм
16
человека. Дополнительные сведения о токсичности металлов содержатся в работе
[11].
Таблица 2 - Сельскохозяйственные источники загрязнения почв тяжелыми металлами, мг/кг сухой массы [22]
ОрошениФосесточныАзотные
Элемент
форн.удоб
ми водаудоб-я
-я
ми
Cd
2-1500
0,1-170
0,05-8,5
Известковые
ма-лы
Органич.удоб
-я
Пестициды
0,04-0,1
0,3-0,8
-
Co
2-260
1-12
5,4-12
0,4-3
0,3-24
-
Cr
20-40000
66-245
3,2-19
10-15
5,2-55
-
Cu
50-3300
1-300
1-15
2-125
2-60
12-50
Hg
0,1-55
0,01-1,2
0,3-2,9
0,05
0,09-0,2
0,8-42
Mn
60-3900
40-2000
-
40-1200
30-550
-
Ni
16-5300
7-38
7-34
10-20
7,8-30
-
Pb
50-3000
7-225
2-27
20-1250
6,6-15
60
Sn
40-700
3-19
1,4-16
0,5-4,0
3,8
-
Zn
700-49000
50-1450
1-42
10-450
15-250
1,3-25
1.2.1. Соединения меди
Основными неорганическими соединениями меди являются: оксид, хлорид,
оксохлорид, нитрат, гидроксокарбонаты, сульфат и гидроксосульфат меди. Широко применяются в народном хозяйстве ацетат и оксоацетат меди.
Медь содержится в организме в основном в виде комплексных органических соединений и играет важную роль в процессах кроветворения. Во вредном
действии избытка меди в организме предполагают реакцию еѐ с SH-группами
ферментов. С колебаниями содержания меди в сыворотке и коже связывают появление депигментации кожи. Соединения меди, вступая в реакцию с белками тканей, оказывают раздражающее действие на слизистые оболочки верхних дыхательных путей и желудочно-кишечного тракта [1].
Попадание сульфата или ацетата меди в желудок человека вызывает тошно-
17
ту, рвоту, боли в животе, понос, быстрое появление гемоглобина в плазме крови и
моче. Процесс может вызвать желтуху, анемию, снижение резистентности эритроцитов. Возможна также сульфгемоглобинемия, билирубинемия (до 2,6 – 7 мг
%) вплоть до смерти при явлениях острой почечной недостаточности. Описан
острый гастроэнтерит при потреблении воды, содержащей медь (44 мг/л). При
попадании внутрь 0,2 – 0,5 г солей меди вызывают рвоту, 1 – 2 г – тяжелые, а иногда и смертельные отравления.
В процессе зачистки медных валов, шлифовке медных шайб, сварке и резке
изделий из меди, прокатке медных болванок или чистой медной проволоки, дуговой плавке медного лома в воздух выделяется пыль меди и ее оксиды. В двух последних случаях концентрация меди в воздухе составляет 0,22 – 14 мг/м3. При
этом через 1 – 2 ч у работающих появляется раздражение слизистых, сладкий вкус
во рту, а спустя несколько часов – головная боль, слабость (особенно в ногах), покраснение зева и конъюнктивы, тошнота, боль в мышцах, иногда рвота и понос,
разбитость, озноб, температура 38 – 39 0С. Такая же картина наблюдается при
вдыхании пыли карбоната меди, распылении оксида меди (концентрация по меди
0,03 – 0,12 мг/м3), а также в процессе чистки аппаратов от остатков соединений
меди. В процессе сухой протравки зерна карбонатом меди (фунгицид содержит
также сульфат меди и до 0,005% мышьяка) через несколько часов – сильный
озноб, температура 39 0С и выше, проливной пот, общая разбитость, боли в мышцах, головная боль, а также раздражение слизистой глотки и гортани, кашель с зеленой мокротой не только во время лихорадки, но и после нее. Все это обычно
сопровождается бронхитом. «Медно-протравная лихорадка» обычно продолжается в течение 3-4 дней. Отличительной особенностью «медно-протравной» и вообще «медной лихорадки» по сравнению с «литейной (цинковой)» является поражение желудочно-кишечного тракта [16].
В процессе хронической интоксикации медью и ее соединениями возможны
функциональные расстройства нервной системы, нарушение функции печени и
почек, изъязвление и перфорация носовой перегородки.
В производстве изделий из меди и ее сплавов (3,7 – 9,4 мг/м3) зарегистри-
18
рованы церебральные ангионеврозы, снижение фагоцитарной активности лейкоцитов, титра лизоцима и бактерицидной способности сыворотки крови. При этом
повышается содержание меди в волосах [1].
В процессе электролитического рафинирования меди, когда ее пыль действует в сочетании с парами серной кислоты и неблагоприятным микроклиматом,
у обслуживающего персонала отмечают снижение иммунобиологической реактивности, поражение зубов и слизистой оболочки рта, язвенную болезнь желудка.
У сварщиков и резчиков (стаж 1-3 года, концентрация аэрозоля 1,6 – 45 мг/м3) не
обнаружено признаков пневмокониоза и хронической интоксикации. Среди работающих с медными порошками при стаже более 5 лет снижается жизненная емкость легких, наблюдается билирубинемия и нарушается функция печени. При
этом часть рабочих жалуется на изжогу, боли в области желудка, плохой аппетит
и тошноту. У рабочих медных рудников (пыль меди 40 – 70 мг/м3) резко увеличено содержание гемоглобина и числа эритроцитов, содержание меди в сыворотке
крови. Кроме того, у них наблюдается усиление сосудисто-бронхиального рисунка, уплотнение корней легких, базальная эмфизема, повышается активность
медьоксидазы и уровня сиаловых кислот в крови, воспаление и фиброз десен.
У рабочих, соприкасающихся с соединениями меди, кожа лица и конъюнктива глаз иногда окрашены в зеленовато-желтый или зеленовато-черный цвет, на
деснах темно-красная или пурпурно-красная кайма. Медь, ее соли и оксиды раздражают кожу, а пыль раздражает глаза и вызывает изъязвления роговицы. Описаны случаи аллергических дерматитов при контакте с медью и латунью, положительные кожные пробы на медь выявлены почти у половины больных или переболевших дерматитами или экземой, а также у части здоровых рабочих цеха электролиза меди и у металлистов[26]. Известны случаи аллергического дерматита у
рабочих, переносивших мешки с сульфатом меди, у работающих с телефонными
проводами, а также при воздействии нитрата меди при приеме лекарственного
средства, содержащего медь. Ученые-медики связывают выраженные аллергенные свойства меди с высокой способностью проникать через эпидермальный барьер в кожу. О поражении слизистых у рабочих, опрыскивающих виноградники
19
бордосской жидкостью (концентрация аэрозоля в зоне вдыхания 1-130 мг/м3),
свидетельствует увеличение в четыре раза числа лейкоцитов на слизистой оболочке носа через 2-3 ч.
С пищей человек ежедневно получает 2-5 г меди, из которых усваивается
около 30%. В крови человека циркулирует медь, лабильно – связанная с глобулином (церулоплазмином, образующимся в печени). До 90% меди откладывается в печени. Выделение же из организма происходит в основном через желудочно-кишечный тракт. У работающих с соединениями меди повышается ее содержание в крови, органах и выделениях. В норме кровь содержит 0,06-0,1 мг меди, а моча – 0,016 – 0,033 мг/л.
При «медной лихорадке» рекомендовано симптоматическое лечение. При
отравлениях через рот производят промывание желудка 0,1%-ным раствором
К4[Fe(CN)6], внутрь – тот же раствор (1-3 столовые ложки каждые 15 мин) для
осаждения и образования малотоксичного плохо растворимого комплекса. Кроме
того, дают белковую воду или молоко, 30 г жженой магнезии, солевое слабительное, а при болях в животе – 1 мл 0,1%-ного раствора сульфата атропина под кожу.
Больного помещают в теплое помещение [1].
Определены следующие значения предельно-допустимых концентраций: 1)
медь металлическая - 1 мг/м3; 2) среднесменная – 0,5 мг/м3; 3) кремнемедистый
сплав – 4 мг/м3; 4) оксида меди – 0,1 мг/м3; 5) для меди с добавкой до 3% графита, 10% олова и 30% никеля – 0,5 мг/м3; 6) для пыли медно-сульфидной руды при
содержании свободной менее 10% - 4 мг/м3 [6].
В качестве индивидуальной защиты в атмосфере аэрозолей меди и ее соединений применяют респираторы Ф-62, У-2К, «Астра-2», «Лепесток-200», носят
очки ПО-2, ПО-3 и противопылевые очки. Персонал цеха носит пылезащитную
спецодежду, и после работы принимает душ. При сварочных работах применяют
шланговые противогазы с принудительной подачей чистого воздуха. Основным
же мероприятием является предупреждение выделения аэрозолей меди и всех ее
соединений [16].
20
1.2.2. Соединения цинка
Металлический цинк. У работников цинкового производства преобладают
явно выраженные атрофические и субатрофические катары верхних дыхательных
путей. Известны также случаи «литейной лихорадки». В процессе хронического
воздействия пыли цинка отмечаются желудочно-кишечные расстройства и гипохромная анемия. Рабочие обычно жалуются на раздражительность, бессонницу,
снижение памяти, потливость по ночам, шум в ушах и снижение слуха. Рентгенограммы показывают усиление легочного рисунка, наблюдается эмфизема, начальные признаки пневмосклероза. Повышена заболеваемость верхних дыхательных
путей, а также распространен кариес зубов [1].
Оксид цинка. Токсичность оксида цинка объясняют ее каталитической активностью. Попадание мельчайших частиц пыли оксида цинка вызывает заболевание «литейная лихорадка», протекающее по типу инфекционного катара верхних дыхательных путей. Задержка аэрозоли оксида цинка в дыхательных путях
колеблется в пределах 41-94%. В процессе отравления оксидом цинка появляется
сладковатый вкус во рту, после работы – плохой аппетит, а иногда сильная жажда. Отравленный человек чувствует усталость, стеснение и давящую боль в груди,
сонливость, сухой кашель. Этот период, длящийся в зависимости от степени
окисления от 1 до 4-5 ч, сменяется резким ознобом, продолжающимся 1,0-1,5 ч.
Температура поднимается до 37 – 38 0С (иногда до 40 0С и выше) и держится несколько часов. При этом наблюдается расширение зрачков, гипермия конъюнктивы, глотки и лица. В моче появляются сахар, часто гематопорфин, уробилин, возможно увеличение содержания цинка и меди. Иногда болезненное состояние
длится 2-3 дня и дольше. Это зависит от индивидуальности организма больного, а
также концентрации паров оксида цинка. Повторные заболевания «литейной лихорадкой» приводят к ослаблению организма и активированию туберкулезного
процесса, а также повышению восприимчивости к другим заболеваниям дыхательных органов. У людей, перенесших эту болезнь многократно, появляется малокровие, повышается содержание билирубина в крови, понижается секреторная
функция желудка.
21
Цинк является биоэлементом и входит в состав некоторых ферментов. Он
является антагонистом меди: добавление к пище меди снижает токсическое действие цинка. В норме кровь человека содержит 0,46-0,67, мягкие ткани 0,68-5,41,
кости 10,1-17,8, волосы и ногти 16,3-22,4 мг % цинка.
В процессе «литейной лихорадки» необходимы: щелочные ингаляции,
внутривенное введение глюкозы (20 мл 40%-ного раствора) с 300 мг аскорбиновой кислоты. Внутрь – крепкий сладкий чай, кофе. По показаниям – сердечные,
кислород, покой, тепло [16].
Предельно допустимая концентрация для оксида цинка 0,5 мг/м3 [6].
Индивидуальной защитой служат противогаз марки БКФ, респираторы типа
«Астра-2», «Лепесток-200», защитные очки, спецодежда из хлориновой ткани.
После работы – теплый душ.
Хлорид цинка. Кратковременное (5-30 мин) вдыхание аэрозоли хлорида
цинка вызывает пароксизмальный кашель, тошноту, а через 1-24 ч – одышку, повышение температуры, воспалительные явления в легких, У обслуживающего
персонала наблюдаются поражение слизистой оболочки верхних дыхательных
путей, трахеи, бронхов. У работников возможны прободения носовой перегородки. Имеют место желудочно-кишечные расстройства (после 1 года работы), а
также язвы желудка или двенадцатиперстной кишки (после 5-20 лет работы).
Описаны смертельные отравления при случайном приеме внутрь 40%-ного раствора хлорида цинка. Процесс отравления сопровождается рвотой с примесью
крови, сильными болями в области живота, возбуждением, судорогами и почечной недостаточностью[1].
Хлорид цинка резко раздражает и прижигает кожу и слизистые оболочки.
Растворы хлорида цинка могут всасываться через кожу рук. Обладает слабовыраженными сенсибилизирующими свойствами: при длительном контакте с парами
может развиться аллергический дерматит.
Предельно допустимая концентрация для аэрозоли хлорида цинка принята 1
мг/м3 [6].
К индивидуальной защите относятся:
22
1) механизация технологических процессов, исключающая соприкосновение кожи с хлоридом цинка;
2) тщательное мытье рук после работы теплой водой или 2%-ным раствором
гидрокарбоната натрия;
3) смазывание кожи жиром.
Сульфат цинка. Обслуживающий персонал в цехе электролиза, подвергающийся комбинированному воздействию сульфата цинка, паров серной кислоты,
сурьмы, мышьяка, жалуется на сухость в носу, носовые кровотечения и охриплость. В процессе обследования обслуживающего персонала установлены атрофические ринггиты, перфорация носовой перегородки, воспаление десен, изъязвление языка. У производственников – повышенная заболеваемость органов дыхания, пищеварения, кровообращения.
Сухой сульфат цинка и концентрированные его растворы вызывают изъязвления, так называемые «птичьи глазки». Тыльная часть кистей поражена гораздо
чаще, чем ладонь.
К индивидуальной защите в производстве сульфата цинка относится мытье
рук 2%-ным раствором гидрокарбоната натрия и применение ожиряющих мазей.
1.2.3. Соединения свинца
По степени воздействия на живые организмы свинец отнесен к классу высокоопасных веществ наряду с мышьяком, кадмием, ртутью, селеном, цинком, фтором и бенз(а)пиреном [8].
Опасность свинца для человека определяется его значительной токсичностью и способностью накапливаться в организме. Различные соединения свинца
обладают разной токсичностью: малотоксичен стеарат свинца; токсичны соли неорганических кислот (хлорид свинца, сульфат свинца и др.); высокотоксичны алкилированные соединения, в частности, тетраэтилсвинец. Однако на практике,
как правило, анализируется только общее содержание свинца в различных компонентах окружающей среды, продовольственном сырье и пищевых продуктах, без
дифференциации на фракции и идентификации вида соединений.
В организм человека большая часть свинца поступает с продуктами питания
23
(от 40 до 70% в разных странах и по различным возрастным группам), а также с
питьевой водой, атмосферным воздухом, при курении, при случайном попадании
в пищевод кусочков свинецсодержащей краски или загрязненной свинцом почвы.
С атмосферным воздухом поступает незначительное количество свинца всего 1-2%, но при этом большая часть свинца абсорбируется в организме человека. В атмосферном воздухе большинства городов, где Росгидрометом проводится
контроль за содержанием свинца, среднегодовая концентрация варьирует в пределах 0,01-0,05 мкг/м3, что значительно ниже ПДК - 0,3 мкг/мз. В таких условиях
живет ориентировочно до 44 млн. горожан. Около 10 млн. человек проживает в
городах с более высоким содержанием свинца - от 0,1 до 0,2 мкг/м3 [32].
Особым действием характеризуются лишь соединения свинца, содержащие
токсический анион: арсенаты, хроматы и азид свинца. При хроническом отравлении арсенатом свинца интоксикация протекает как мышьяково-свинцовая. Высокой токсичностью обладает и пыль стеарата свинца. Хромат свинца при введении
в брюшину не ядовит, в то же время у обследованных 185 человек, подвергавшихся в течение двух месяцев его воздействию (концентрация 1,6-7,34) , было
выявлено повышенное содержание свинца в моче и увеличенное число базофильно-зернистых эритроцитов.Ранними симптомами отравления являются: свинцовая
кайма по краю десен, преимущественно у передних зубов (может полностью отсутствовать при выраженных формах отравления); «свинцовый колорит» - землисто-серая окраска кожи; ретикулоцитоз свыше 10%; появление в крови базофильно-зернистых эритроцитов в количестве не менее 15 на 10 000 эритроцитов; повышение содержания порфиринов в моче свыше 50-60 мкг/л; увеличение содержания Δ-аминолевулиновой кислоты в моче (свыше 2 мг %) и снижение активности деградратазы ее в эритроцитах, сохраняющееся несколько лет после прекращения затравки; повышение содержания свинца в крови и моче[1].
В картине хронического отравления можно выделить следующие основные
синдромы: 1) изменения нервной системы; 2) энцефалопатия; 3) двигательные
расстройства; 4) чувствительная форма полиневрита, имеющая место при скрыто
текущих и умеренно выраженных формах интоксикации; 5) поражение анализа-
24
торов на ранних этапах интоксикации:
а) изменение системы крови;
б) обменные и эндокринные нарушения;
в) изменения желудочно-кишечного тракта;
г) изменения сердечно-сосудистой системы;
д) прочие проявления интоксикации.
Неотложная терапия при отравлениях производственного персонала предусматривает следующие меры.
Предельно допустимая концентрация для свинца и его неорганических соединений 0,01 мг/м3 а среднесменная концентрация 0,007мг/м3. Для цирконата –
титаната свинца 0,1 мг/м3. Пыль оптического стекла, содержащего свинец, рекомендовано нормировать по свинцу, то есть 0,01 мг/м3. Для пыли свинцовосиликатного волокна марок В-50 и В-70 и пыли трехосновного сульфата свинца –
0,01 мг/м3 в пересчете на свинец.
1.2.4. Соединения мышьяка
Основными соединениями мышьяка, широко применяемыми в народном
хозяйстве, являются: оксида (III) и (V), гидроксид натрия, метаарсенит кальция,
матаарсенат – ацетат меди, гидроарсенат натрия, отоатсенат кальция, сульфиды
мышьяка (I) и (III).
Соединения мышьяка действуют на нервную систему, стенки сосудов, вызывают увеличение проницаемости и паралич капилляров. Вследствие нарушения
механизмов регуляции процессов кровообращения и нервно-трофических процессов развиваются некробиотические поражения в печени, сердце, кишечнике, почках, а также трофические кожные заболевания и поражения ногтей. Первичный
механизм токсического действия As(III) связывают с блокированием SH-групп
тиолосодержащих ферментов. Нарушается жировой и углеводный обмен, понижаются окислительные процессы в тканях. Воздействие мышьяка на дигидролипоатдегидрогеназы, липоамидоксиредуктазы и ряд коферментов нарушает окислительное декарбоксилирование пировиноградной и -кетоглутаровой кислот.
Мышьяк рассматривают и как физиологический антагонист йода, селена и, воз-
25
можно, фосфора. Он вызывает злокачественные новообразования, оказывает в
эксперименте тератогенное действие. Соединения мышьяка (III) значительно токсичнее, чем мышьяка (V). Токсичность зависит также от растворимости. Плохорастворимые соединения, например сульфиды и сам мышьяк, малоядовиты.
Различают три формы острого отравления:
1) при поступлении яда в желудок (например, при отравлении пестицидами)
наиболее обычна желудочно-кишечная форма;
2) при больших дозах развивается паралитическая форма. Токсическая доза
0,01 – 0,05г (при повышенной чувствительности 0,001 г), смертельная доза 0,06 –
0,20 г (иногда переносятся и большие дозы);
3) в процессе вдыхания пыли мышьяковистых соединений (например, при
работах по сухому протравливанию семян).
Хронические отравления человека сопровождаются желудочно-кишечными
расстройствами, поражением слизистых оболочек и кожи: слезотечением, светобоязнью, отеком век, конъюнктивитом, помутнением стекловидного тела и роговицы, сухостью в носу и зеве, насморком, иногда изъязвлением и даже прободением носовой перегородки, стоматитом, ларингитом, трахеитом, бронхитом.
Поражение нервной системы: снижение работоспособности, нарушение
мышления, запоминания и речи, головные боли. При этом возможны депрессия,
галлюцинации, раздражительность, снижение половой активности, полиневрит.
Нередки дегенеративные изменения во внутренних органах, в особенности в
печени, почках и сердце.
Соединения мышьяка поступают в организм при вдыхании, заглатывании
пыли и через кожу. В крови мышьяк избирательно накапливается в эритроцитах.
Мышьяк (V) в тканях медленно восстанавливается до более токсичного мышьяка
(III). Мышьяк обнаруживается во всех органах, но количественные взаимоотношения зависят и от пути поступления яда в организм, и от времени его определения после отравления. Концентрация мышьяка в паренхиматозных органах со
временем уменьшается, а в эктодермальных тканях, напротив, увеличивается.
Выделение происходит весьма интенсивно, в основном с мочой. В норме мышьяк
26
обнаруживается во всех тканях, содержание в моче колеблется от 0,003 до 0,15
мг/л.
При остром отравлении через рот применяют рвотные, промывание желудка
теплой водой, взвесью жженой магнезии (20 г на 1 л воды). Затем больному дают
по чайной ложке микстуры (к 100 ч. Раствора сульфата железа плотностью 1,43
прибавляют 300 г холодной воды) через каждые 10-12 мин до прекращения рвоты.
После этого промывают желудок. Внутривенно 20 мл 25-40%-ного раствора глюкозы с аскорбиновой кислотой (500 мг) и витамином В1 (50 мг). Капельные клизмы из 5%-ной глюкозы. Физический раствор под кожу. Камфара, кофеин. Кислородная терапия. Подвергшиеся острому отравлению подлежат госпитализации.
Предельно допустимая концентрация для оксидов мышьяка (III) и (V) 0,3
мг/м3, для арсената кальция 1 мг/м3, а для арсената свинца 0,15 мг/м3. При работе
с пылевидными соединениями мышьяка применяют респираторы «Лепесток» и
другие, а также защитные очки [1].
1.2.5. Соединения хрома
Биологическая роль хрома в организме до конца не установлена. Присутствие хрома в растениях, в тканях животных и человека позволяет считать его
микроэлементом. Металлический хром и соединения хром (II) менее токсичны,
токсичны соединения хрома (III), наиболее ядовиты соединения хрома (VI).
Соединения хрома вызывают местное раздражение кожи и слизистых оболочек, приводящее к их изъязвлению, а в процессе вдыхания аэрозолей – к прободению хрящевой части носовой перегородки, поражению органов дыхания,
вплоть до развития пневмосклероза. Общетоксическое действие сказывается в поражении печени, почек, желудочно-кишечного тракта, сердечно-сосудистой системы. Независимо от пути введения в первую очередь поражаются почки – сначала канальцевый аппарат, затем сосудистая сеть с преимущественным поражением клубочков. И хром (III), и хром (VI)изменяют активность ферментов и угнетают тканевое дыхание. Аллергическое действие проявляется приступами, сходными с бронхиальной астмой и развитием кожной сенсибилизации, являющейся
причиной «хромовых экзем». Имеются работы, свидетельствующие о более высо-
27
кой заболеваемости и смертности от рака органов дыхания и пищеварения среди
работающих на хромовых производствах.
В процессе вдыхания тумана Н2СrO4 в концентрации 20-30 мг/м3 появляются острые отравления с преимущественным поражением глубоких дыхательных
путей. Известны острые, в том числе и смертельные отравления K2CrO4 и K2CrO7.
У пострадавших острая недостаточность почек с анурией, гиперкалиемией, ацидозом и азотемией. При концентрации CrO3 0,2 мг/м3 те или иные поражения носовой полости встречаются у всех занятых в производстве, в 2/3 случаев процесс
доходит до прободения носовой перегородки. Порог раздражающего действия
аэрозоля хрома (VI) для наиболее чувствительных лих 0,0025 мг/м3.
Среди рабочих хромовых производств отмечена повышенная заболеваемость раком легких. В США смертность от рака легких среди этого контингенты
в 25-29 раз выше, чем в других слоях населения.
В процессе нанесения на кожу и слизистых оболочек растворимые соединения хрома (CrO3, хроматы, дихроматы) оказывают раздражающее действие. Соединения хрома (VI) вызывали изъязвления, соединения хрома (III) язв не вызывали. Нанесение на кожу 50-и 25-% растворов K2CrO7 приводило к гибели 91,6%
животных. Скорость проникания через кожу соединений хрома (III) и хрома (VI)
при низких концентрациях одного порядка. При более высоких концентрациях
соединения хрома (VI) всасывались вдвое быстрее.
Установлено, что хром (VI) в организме частично восстанавливается в хром
(III). В плазме крови хром (III) связывается с белками. Хром имеет сходство с легочной тканью, но параллельно накапливается также в клетках печени, поджелудочной железе и костном мозге. В легких у людей, работающих с хромосодержащими соединениями, хром обнаружен через много лет после прекращения работы.
При поражении слизистой носа – после тщательной механической очистки
и промывания водой с мылом – после работы и перед сном смазывать носовые
ходы топленым салом, смесью ланолина с вазелином, рыбьим жиром, 0,25 – 0,5%ной хлораминовой мазью, приготовленной на свином сале, или желтой ртутной
28
мазью. При кашле – кодеин с карбонатом натрия, дионин и др.
Предельно допустимая концентрация для сесквиоксида хрома, хроматов,
дихроматов (в пересчете на CrO3) 0,01 мг/м3, для хромоаммониевых квасцов (в
пересчете на CrO3) 0,02 мг/м3, для гексагидрата хлорида хрома (в пересчете на
CrO3) 0,01 мг/м3, для оксида хрома 1 мг/м3.
В качестве индивидуальной защиты в производстве соединений хрома применяют респираторы типа «Астра-2», «Лепесток-200», РУ-60М или изолирующие
шланговые противогазы с механической подачей воздуха. Перчатки резиновые,
латексные. Спецодежда – комбинезон с капюшоном из плотной ткани [1].
1.2.6. Соединения марганца
Основными соединениями мышьяка, широко применяемыми в народном
хозяйстве, являются его оксиды (II), (II, III), (III) и (IV), хлорид, сульфат и карбонат.
Соединения марганца – сильные яды, действующие на центральную нервную систему, вызывая в ней тяжелые органические изменения, главным образом
экстрапирамидный симптомокомплекс. В тяжелых случаях – картина паркинсонизма. В патогенезе отравления играет роль влияние марганца на синтез и обмен
катехоламинов. Большие дозы угнетают рефлекторную возбудимость спинного
мозга, а также ацетилхолинэстеразу.
Марганец, будучи биоэлементом, принимает участие в окислительновосстановительных процессах, в фосфорилировании, входит в состав аргиназы,
кокарбоксилазы, оксидаз, щелочных фосфотаз и других, участвует в синтезе витаминов С и В1, возможно, Е. Усиливает обмен белков, обладает симпатотропным и липотропным действием. Образует комплекс с γ-глобулином крови человека, названный транс-манганином. Введенный извне марганец, накапливаясь в митохондриях, изменяет каталитические, энергетические, обменные процессы в
клетках; нарушает лизосомальные ферменты; угнетает аденозинфосфатазы, глюкозо-6-фосфатазу, сукцинатдегидрогеназу. Повышает уровень сахара и молочной
кислоты в крови. В эксперименте сдвиги в этих системах появляются раньше, чем
клинические и морфологические признаки отравления. Известно стимулирующее
29
действие марганца на гемо- и эритропоэз, сменяющееся угнетением их. Есть также указания на мутагенный эффект марганца, а также на гонадотоксическое действие. Вдыхание пыли оксидов марганца в эксперименте, а также у человека вызывает особую форму пневмокониоза – манганокониоз. Известна также высокая
заболеваемость воспалением легких рабочих, вдыхавших пыль марганцевой руды.
Наибольшее число профессиональных отравлений возникало при контакте с высшими оксидами. При любых вариантах поступления соединений марганца особо
резкие нарушения обнаруживаются в головном мозге, особенно в области стриопаллидарной системы. Они сходны с наблюдаемыми при гипоксии. Вторичные же
повреждения развиваются в результате локальных расстройств мозгового кровообращения. Дегенеративные изменения обнаруживаются также в печени, почках,
реже в сердечной мышце [12].
Как правило, отравление соединениями марганца развивается в результате
хронического воздействия. Картина отравления зависит от поражения нервной
системы. По течению и тяжести хронические отравления разделяют на три стадии. Первая, начальная, обычно характеризуется функциональными поражениями
центральной нервной системы; иногда изменения со стороны желудка, симптомы
полиневрита. Возникают жалобы на головную боль, головокружение, утомляемость, сонливость, отсутствие аппетита, изжогу, боли в конечностях, судороги в
них, иногда на боли в области сердца, половую слабость. Объективноповышенная возбудимость мышц; часто расширение глазных щелей и резкое мигание, учащение пульса; увеличение щитовидной железы; явления гипо- или анацидного гастрита; легкие полиневрические расстройства типа вегетативного
неврита конечностей; некоторая неловкость в движениях.
Во второй стадии – при дальнейшем прoгрессирoвании забoлевания, а иногда и без предварительных симптoмoв – выявляются признаки начальнoй токсической энцефалопатии. Сoхраняются все указанные выше явления, так же усиливается гипoмимия и мышечный тoнус (или он ослабляется); изменения в техническoй сфере (неoбoснoванная веселoсть). Пoлиневритические явления усиливаются
с поражением как чувствительной, так и двигательной сфер. Повышается уровень
30
гемоглобина и эритроцитов в крови. В крови также снижение содержания белка,
изменение соотношений белковых фракции в сыворотке крови; повышен уровень
холестерина и липопротеинов.
Третья стадия наиболее тяжелая – «марганцевый паркинсонизм» - может
являться вслед за более ранними признаками или без них. Клиническая картина
напоминает паркинсонизм после эпидемического энцефалита. Характерны расстройства эмоциональной сферы, интеллекта. Иногда афазия из-за ограничения
движения языка и мышц челюсти.
Человек получает с пищей около 4 мг марганца в сутки. Выделение с мочой
составляет 0,01 мг/л. В производственных условиях происходит как вдыхание, так
и заглатывание пыли. Всасывание из легких протекает очень активно. Из крови,
где марганец находится в виде белкового комплекса с γ-глобулинами (трансманганина), он быстро выделяется и накапливается в печени, почках, а также в железах внутренней секреции. Накопление в разных отделах головного мозга неодинаково и находится на более низком уровне, чем в прочих органах, но фиксация в
мозгузначительно более прочная. Из тканей слабо связанный марганец выделяется быстро, а прочно связанный с внутриклеточными микромолекулами - медленно.
Предельно допустимая концентрация для марганца как аэрозоля конденсации (в перерасчете на Mn) 0,03 мг/м3, для марганца – аэрозоля дезинтеграции 0,2
мг/м3. При одновременном воздействии марганца и фтора 0,15 мг/м3 [6].
В производстве применяют противопылевые респираторы «Лепесток»,
«Астра-2». При большой концентрации аэрозоля – промышленный противогаз с
коробкой БКФ и фильтром. Спецодежда из бумажной ткани.
1.2.7. Соединения железа
Основными соединениями железа, широко применяемыми в народном хозяйстве, являются оксиды железа(II), (III), сульфат и хлорид железа (II), а также
его карбонил.
Токсическое действие железа и его неорганических соединений. Соединения Fe(II) обладают некоторым общим токсическим действием: у белых крыс,
31
кроликов при поступлении через рот – параличи, смерть в судорогах. Хлориды
железа токсичнее сульфатов. Соединения Fe(III) менее ядовиты, но действуют
прижигающее на пищеварительный канал и вызывают рвоту. Аэрозоли железа и
его оксидов, руд и других соединений Fe в процессе длительного воздействия откладываются в легких и вызывают сидероз – разновидность пневмокониоза с относительно доброкачественным течением. Различают так называемый «красный
сидероз», вызываемый сесквиоксидом железе, и «черный сидероз», возникающий
от вдыхания пыли Fe, его карбонатов и фосфатов. Сидероз характеризуется малым количеством жалоб, удовлетворительным общим состоянием, длительным
сохранением трудоспособности, редко сочетается с туберкулезом. Возможны
также бронхиты, начальная эмфизема; сухой плеврит.
Описан случай «железной лихорадки» у электросварщиков после работы в
плохо вентилируемом помещении, в атмосфере пыли и паров, содержащих Fe.
Симптомы – усталость, потливость, повышение температуры до 38,3 – 39,3 0С,
лейкоцитоз.
Утверждают, что пыль чистых оксидов железа или железа не фиброгенна.
Однако у рабочих, имеющих контакт только с чистой пылью Fe (без примеси
SiO2), обнаружены изменения, сходные с картиной силикоза I – II степени. У рабочих занятых измельчением красковых руд в производстве сурика, пневмокониоз в 2,5 раза чаще, чем в железорудных шахтах. Пыль конвертерного производства (85 – 93% оксидов железа, 3,4 – 5,2% общего SiO2, 1 – 2,1% свободного SiO2,
не более 0,5% Cr, Mn, V и S) вызывает пневмокониоз, напоминающий пневмокониоз сварщиков. Пневмокониоз был выявлен при добыче железной руды, где рабочие подвергаются воздействию пыли Fe2O3 и SiO2 [1].
Принято полагать, что железо всасывается в желудке лишь после окисления
в Fe2+ и образования белкового комплекса – ферритина. При введении крысам в
желудок через 4 ч в желудочно-кишечном тракте еще находилось 99,3% . При
вдыхании в легких крыс через 4 ч обнаружено 52-62%, в желудочно-кишечном
тракте – 33%, в крови, печени, почках – 1% от введенной дозы.
ПДК оксида железа с примесью оксидов марганца до 3%, чугун, чугун в
32
смеси с электрокорундом до 20%, легированные стали и их смеси с алмазом до
5% - 6 мг/м3; оксид железа с примесью фторидных или 3 – 6% марганцевых соединений, железный агломерат – 4 мг/м3. В США для растворимых солей железа
принята ПДК 1 мг/м3 (по Fe), для аэрозоля оксида железа – 5 мг/м3. Для феррита
бария рекомендуется 2 мг/м3, а содержащих до 19% оксидов марганца ферритов –
1,5 мг/м3.
В качестве индивидуальной защиты от железосодержащих пылей в производстве применяют респираторы, защитные герметические очки , спецодежду из
пыленепроницаемой ткани, перчатки.
Пентакарбонил железа Fe(CO)5 сильно ядовит при вдыхании, введении
внутрь или всасывании через кожу. Вызывает острый отек легких независимо от
пути введения. Предполагают, что выделение происходит через легкие. Смертельная доза для кроликов при введении через рот или внутривенно 1,75 мг/кг.
При вдыхании паров в течении 30 мин для белых мышей ЛК50=2,19, а для белых
крыс 0,91 мг/л. В производственных условиях отравления протекали сходно с
картиной интоксикации оксидом углерода.
Предельно допустимая концентрация установлена 0,8 мг/м3.
В производстве применяют противогаз марки П-2, который защищает одновременно от СО и Fe2O3. При привесе коробки противогаза 25 г не защищает от
СО; при привесе 45 г противогазная коробка негодна и должна немедленно сменяться. Предусматривают меры, предотвращающие выделение в воздух Fe(CO) 5, а
также СО. Дегазацию производят окислителями (KMnO4, хлорамином). Рекомендуется проведение периодических медицинских осмотров работников производства не реже одного раза в год.
1.2.8. Соединения кобальта
В народном хозяйстве широко применяются металлический кобальт, оксиды кобальта (II), (II, III) и (III), сульфат, хлорид, ацетат и тетракарбонил кобальта.
Токсическое действие кобальта и его неорганических соединений. Кобальт
– важный биологический элемент. В малых дозах в организме он активизирует
ряд ферментов, регулирующих тканевое дыхание, кроветворение и другие про-
33
цессы, а в больших дозах угнетает. Угнетающее действие связано с образованием
комплексов кобальта с SH – группами энзимов, способностью тормозить процесс
переноса электронов по дыхательной цепи и окислительное фосфорилирование. В
результате влияния на тканевое дыхание развивается гистотоксическая гипоксия.
Токсические дозы кобальта угнетают гемопоэз. Полиглобулия сходна с развивающейся на высоте. Считают, что для ее развития необходимо присутствие в организме достаточного количества меди. Влияние кобальта на кроветворение объясняют возникающей тканевой гипоксией, угнетением дыхательной функции форменных элементов крови, мобилизацией железа для улучшения синтеза гемоглобилина, стимуляцией костного мозга или эритропоэтического фактора. Под влиянием кобальта изменяется строение и функция щитовидной железы вследствие
общего нарушения окислительных процессов, а также нарушаются каталитические реакции в самой железе, блокируется тирозиниодиназа, поглощение и окисление неорганического йода; кобальт связывает SH – группы эпителия и коллоида
[1].
Избыток кобальта в организме влияет на сердечно-сосудистую систему,
расширяет сосуды, снижает кровяное давление; избирательно поражает сердечную мышцу. Дефицит белка усиливает токсическое действие кобальта. При длительном вдыхании кобальта или его оксидов возникают воспалительные и склеротические изменения в легких. Комплексные соединения кобальта действуют
сходно с его солями (хлорид, сульфат). Так, при введении под кожу 15 – 25 мг
хлорида кобальта на 9 – 13-й день у кроликов одышка, цианоз, снижение окислительных процессов в миокарде. У собак однократное введениехлорида кобальта
вызвало синусовую тахикардию. При однократном введении в трахею крыс 25 –
50 мг оксида кобальта (II) быстро развиваются массовые кровоизлияния и отек
легких, смерть на 1 -2 сутки. При таком же введении сесквиоксид кобальта вызывает воспалительно-пролиферативную инфильтрацию вокруг скопления пыли и
инфильтрацию межальвеолярных перегородок. Вдыхание аэрозоля 1% - ного раствора CoCl, Co [Co - ЭДТА] и Na2 [Co - ЭДТА] в течение трех часов вызывало у
крыс и морских свинок отек легких. Ежедневное введение кобальта в виде его
34
нитрата по 3 мг/кг шесть раз в неделю в течение 50-60 дней у кроликов повышало
число эритроцитов на 89%, а содержание гемоглобина – на 73%[16]
Мелкие частицы кобальта вызывают острый дерматит в виде многочисленных не сливающихся красных капсул, узелков и отека; иногда поверхностные
изъязвления. Сам металлический кобальт – слабый аллерген и редко бывает причиной контактного дерматоза [18].
Предельно допустимая концентрация для кобальта и его оксида 0,5 мг/м3.
Тетракарбонил кобальта Co(CO)4 подобно другим карбонилам металлов вызывает раздражение глубоких дыхательных путей. Менее токсичен, чем карбонил
никеля. Разлагаясь с большой скоростью на воздухе, по-видимому, в какой-то период действует в виде паров, а затем в виде продуктов разложения – мелкодисперсного аэрозоля неорганических соединений кобальта и сортированных на нем
паров тетракарбонила кобальта, оксида углерода и карбонилгидрида кобальта.
Вдыхание паров у человека вызывает слабость, тошноту и затруднение дыхания. При более высоких концентрациях – расширенные (суженные), неравномерные зрачки, двойное видение, снижение сухожильных рефлексов, отклонение
языка, а иногда судорожные подергивания.
При хронических отравлениях среди работающих встречается много ринитов, фарингитов, понижения обоняния. Бывают также признаки поражения миокарда, тенденции к анемизации [18].
Концентрация 0,0008 мг/л (по кобальту) вызвала прижигание конъюнктивы
и роговицы крыс. Однократное и особенно повторное нанесение тетракарбонила
кобальта на кожу крыс в количестве 1,0 – 1,5 мг/см2 вызывало изъязвление.
После однократного вдыхания в легких задерживается ~5%, которые удаляются в течение 2 недель. Предельно допустимая концентрация 0,01 мг/м3 (по
кобальту).
1.2.9. Соединения никеля
Наиболее широко применяемыми в народном хозяйстве соединениями никеля являются металлический никель, оксиды никеля (II), (III), гидроксиды никеля
(II) и (III), сульфат, хлорид, нитрат и сульфиды – NiS, Ni2S, Ni3S2, Ni3S4, Ni6S5, а
35
также его петракарбонил [1].
Токсическое действие никеля и его неорганических соединений. Никель активизирует
или
угнетает
ряд
ферментов:
аргиназу,
карбоксилазу,
5-
нуклеозидфосфатазы. Он влияет на дефосфорилирование аминотрифосфата. В
крови человека никель связывается преимущественно с γ-глобулином сыворотки.
После введения хлорида никеля кроликам в сыворотке крови обнаружен белок –
никелоплазмин, идентифицированный как α1-микроглобулин. Однако, по другим
данным, 90% никеля в крови кроликов через 24 ч связывается с альбуминами,
лишь незначительная часть поступившего NiCl2 выявлена во всех фракциях. В организме никель образует комплексы с биокомплексонами. Никель имеет особое
сродство к легочной ткани, в эксперименте при любом пути введения поражает
ее. Оказывает влияние на кроветворение, углеводный обмен. Металлический никель и его соединения вызывают рак. Канцерогенное действие никеля связывают
с нарушением метаболизма клеток. Соли никеля вызывают поражение кожи человека с развитием повышенной чувствительности к металлу [12].
Смертность от рака легких, полости носа и его пазух составляет 35,5% всех
смертей рабочих, занятых электролизом и рафинированием никеля. На первом
месте был рак легких, на втором – желудка. Наиболее часто страдали работавшие
при пирометаллургических процессах в обжиговосстановительных цехах (стаж 12
– 23 года, концентрации пыли колебались в пределах порядка мг/м3; в ней содержалось 70% Ni в виде сульфидов, NiO или металлического никеля). Высока
смертность от рака в цехах электролиза при наличии в воздухе аэрозолей NiCl 2 и
NiSO4. Средний стаж работы у умерших от рака легких 7 – 13 лет, от рака желудка – 10 – 14 лет.
Считают, что никель не обладает прямым раздражающим действием на кожу. Однако у никелировщиков, работающих на производстве электролизом и
имеющих контакт с его солями, наблюдается «никелевая экзема», «никелевая чесотка»: фолликулярно-расположенные папулы, отек, эритема, пузырьки.
Никель и его соединения – сильные сенсибилизаторы. Никель поступает в
организм человека через желудочно-кишечный тракт. При этом всасываются не
36
только соли, но и высокодисперсный металл и оксиды. В крови никель образует
комплексные с белками плазмы – никелоплазмин. Никель, поступивший в результате вдыхания или через рот, распределяется в тканях более или менее равномерно. Однако в дальнейшем проявляется тропность никеля к легочной ткани. Предельно допустимая концентрация оксида никеля (II), оксида никеля (III), сульфида
никеля (в пересчете на никель) 0,5 мг/м3. Соли никеля в виде гидроаэрозоля (в пересчете на никель) 0,0005 мг/м3. Аэрозоль медно-никелевой руды – 4 мг/м3. Для
аэрозолей Фанштейна, никелевого концентрата, пыли электрофильтров никелевого производства 0,1 мг/м3.
В качестве защитных средств в производстве применяются респираторы,
изолирующие, шланговые противогазы или респираторы. Пользуются защитной
пастой ИЭР-2, ланолино-касторовой мазью.
Тетракарбонил никеля Ni(CO)4 раздражает дыхательные пути, вызывая
пневмонию и отек легких независимо от пути поступления в организм. Значительное общетоксическое действие направлено на нервную систему. Ингибирует
аминопиридиндеметилазу, цитохром-450, триптофанпирролазу, бензпиренгидролазу. Угнетает синтез РНК, белков, что, возможно, связано с подавлением тетракарбонила никеля. Пока не установлено, действует ли Тетракарбонил никеля целой молекулой или продуктами разложения. Однако после вдыхания или введения в вену Тетракарбонил никеля выделяется с вдыхаемым воздухом, а также
циркулирует в крови какое-то время. Тетракарбонил никеля подвергается внутриклеточному метаболизму с образованием Ni и СО. Клеточными окислительными
системами Ni окисляется в Ni2+ и частично связывается с нуклеиновыми кислотами, он имеет особое сродства к РНК; часть его транспортируется в плазму. СО
образует карбоксигемоглобин и в конечном итоге выдыхается. Очень незначительная часть тетракарбонила никеля окисляется до СО2. Даже при смертельных
концентрациях или дозах и полном и быстром разложении тетракарбонила никеля
образовавшийся СО не может дать выраженной картины отравления.Предельно
допустимая концентрация 0,0005 мг/м3.
В производстве при повышенных концентрациях тетракарбонила никеля
37
пользуются фильтрующим промышленным противогазом марки П-2. Его защитное действие рассчитано на 2,5 ч при концентрации тетракарбонила никеля 0,005
мг/л и СО 0,1 мг/л. В присутствии СО допускается привес коробки противогаза на
45 г, после чего она уже непригодна. В случае резко повышенных концентрации
применяют шланговые противогазы. Применяют также специальную одежду и
перчатки [1].
1.3. Нормирование качества объектов окружающей среды
Под качеством окружающей среды понимают степень соответствия среды
жизни человека его потребностям. Окружающей человека средой являются природные условия, условия на рабочем месте и жилищные условия. От ее качества
зависит продолжительность жизни, здоровье, уровень заболеваемости населения
и т.д.
Нормирование качества окружающей среды — выбор показателей качества
окружающей среды и пределов, в которых допускается изменение этих показателей (для воздуха, воды, почвы и т.д.) [36].
Нормативы качества окружающей среды - нормативы, которые установлены
в соответствии с физическими, химическими, биологическими и иными показателями для оценки состояния окружающей среды и при соблюдении которых обеспечивается благоприятная окружающая среда. Нормативы качества окружающей
среды устанавливаются для оценки состояния окружающей среды в целях сохранения естественных экологических систем, генетического фонда растений, животных и других организмов.
К нормативам качества окружающей среды относятся:
- нормативы, установленные в соответствии с химическими показателями
состояния окружающей среды, в том числе нормативы предельно допустимых
концентраций химических веществ (ПДК), включая радиоактивные вещества;
- нормативы, установленные в соответствии с физическими показателями
состояния окружающей среды, в том числе с показателями уровней радиоактивности и тепла; например, предельно допустимый уровень (ПДУ) вредных физических воздействий: радиации, шума, вибрации, магнитных полей и др.
38
- нормативы, установленные в соответствии с биологическими показателями состояния окружающей среды, в том числе видов и групп растений, животных
и других организмов, используемых как индикаторы качества окружающей среды, а также нормативы предельно допустимых концентраций микроорганизмов;
- иные нормативы качества окружающей среды.
Предельно допустимая концентрация (количество) загрязняющего вещества
— максимальное количество загрязняющего вещества в окружающей среде (почве, воздухе, воде, продуктах питания), которое при постоянном или временном
воздействии на человека не влияет на его здоровье и не вызывает неблагоприятных последствий у его потомства [36].
ПДК рассчитывают на единицу объема (для воздуха, воды), массы (для
почвы, пищевых продуктов) или поверхности (для кожи работающих). ПДК устанавливают на основании комплексных исследований. При ее определении учитывают степень влияния загрязняющих веществ не только на здоровье человека, но
и на животных, растения, микроорганизмы, а также на природные сообщества в
целом. Предельно допустимый уровень (ПДУ) — это максимальный уровень воздействия радиации, шума, вибрации, магнитных полей и иных вредных физических воздействий, который не представляет опасности для здоровья человека, состояния животных, растений, их генетического фонда. При установлении нормативов качества окружающей среды учитываются природные особенности территорий и акваторий, назначение природных объектов и природно-антропогенных
объектов, особо охраняемых территорий, в том числе особо охраняемых природных территорий, а также природных ландшафтов, имеющих особое природоохранное значение.
Максимально допустимый уровень - это максимальное количество загрязняющего вещества в окружающей среде или максимальный уровень воздействия
любого вредного физического воздействия, которые при постоянном или временном воздействии на человека не влияют на его здоровье и не вызывают неблагоприятных последствий у его потомства, а также не представляют опасности для
состояния животных, растений и их генетического фонда [36].
39
В тех случаях, когда ПДК или ПДУ не определены и находятся только на
стадии разработки, используют следующие показатели:
- ВДК – временная допустимая концентрация;
- ОДК – ориентировочно допустимая концентрации;
- ОБУВ – ориентировочно безопасный уровень воздействия;
- ОДУ – ориентировочно допустимый уровень.
Эти показатели обычно устанавливаются расчетными методами с использованием небольшого количества
известных экспериментальных характеристик
вещества. Они являются временными и устанавливаются на определенный срок
(обычно 2-3 года). За это время ПДК должны быть установлены, в противном
случае временные нормативы переутверждаются на новый срок.
1.3.1. Нормирование химических веществ в воздухе
Впервые начали вводить ПДК вредных веществ в рабочих помещениях в
20-е гг. ХХ века. Предельно допустимая концентрация (ПДК) загрязняющего вещества в атмосферном воздухе населенных мест - концентрация, не оказывающая
в течение всей жизни прямого или косвенного неблагоприятного действия на
настоящее или будущие поколения, не снижающая работоспособности человека,
не ухудшающая его самочувствия и санитарно-бытовых условий жизни [5].
В России применяют три вида допустимых уровня загрязнения воздуха:
предельно допустимые концентрации для рабочих зон (ПДК р.з.), ПДК максимально-разовые для населенных мест (ПДКм.р.) и ПДК среднесуточные для населенных
мест (ПДКс.с.)
ПДК р.з. – предельно-допустимая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны (мг/м3). Эта концентрация не должна вызывать у работающих
при ежедневном вдыхании в приделах 8 часов в течение всего рабочего стажа заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными
методами исследования непосредственно в процессе работы или в отдельные сроки. Рабочей зоной считается пространство высотой до 2 метров над уровнем пола
или площадки, на которой находится места постоянного или временного пребывания работающих.
40
ПДК м.р. – максимальная разовая концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, мг/м3. Эта концентрация вредного вещества не должна вызывать рефлекторных реакций в организме человека.
ПДК с.с. – среднесуточная предельно допустимая концентрация вредного
вещества в воздухе населенных мест, мг/м3. Эта концентрация вредного вещества
не должна оказывать на человека прямого или косвенного воздействия в условиях
неопределенного долгого круглосуточного вдыхания.
ПДК р.з. применяют ограничено только на производствах для разработки
средств индивидуальной защиты работающих, вентиляционных систем и газоочистных установок и, как правило, не учитывают при решении экологических
вопросов. нормативным для жилой зоны считается уровень загрязнения, при котором не происходит превышения ПДК м.р. более чем на 20 мин в сутки. В местах организованного отдыха населения, на территории размещения лечебнопрофилактических учреждений стационарного типа, в санаторно-куротных зонах
должны соблюдаться более жесткие нормативы- 0,8 ПДК.) [ 14].
В приложении 1 приведены ПДК некоторых загрязняющих веществ в воздухе [2].
1.3.2. Нормирование химических веществ в воде
Под качеством воды в целом понимается характеристика ее состава и
свойств, определяющая ее пригодность для конкретных видов водопользования
[7], при этом критерии качества представляют собой признаки, по которым производится оценка качества воды.
Водопользование – это использование воды без изъятия ее из мест естественной локализации.
Водопотребление - это использование воды, связанное с изъятием ее из мест
естественной локализации с полным безвозвратным расходованием или с возвращением в источники водозабора в измененном (загрязненном) состоянии. Как и
при нормировании качества воздуха, для веществ, загрязняющих воду, установлено раздельное нормирование качества воды, которое предусматривает учет приоритетного назначения водного объекта. Обычно рассматривают 3 вида водополь-
41
зования:
К хозяйственно-питьевому водопользованию относится использование водных объектов или их участков в качестве источников питьевой воды и воды для
предприятий пищевой промышленности. В соответствии с СанПин 2.1.4.1074-01
[31], питьевая вода должна быть безвредна по химическому составу, безопасна в
эпидемическом и радиационном отношениях, должна иметь благоприятные органолептические свойства.
К культурно-бытовому водопользованию относится использование водных
объектов для купания, занятия спортом и отдыха населения. Требования к качеству воды, установленные для культурно-бытового водопользования, распространяются на все участки водных объектов, находящихся в черте населенных мест,
независимо от вида их использования объектами для обитания, размножения и
миграции рыб и других гидробионтов (водных организмов) [3].
Рыбохозяйственныеводные объекты классифицируются на три основные
группы (категории):
– к высшей категории относят места расположения нерестилищ, массового
нагула и зимовальных ям особо ценных видов рыб и других промысловых водных
организмов, а также охранные зоны хозяйств любого типа для разведения и выращивания рыб, других водных животных и растений;
– к первой категории относят водные объекты, используемые для сохранения и воспроизводства ценных видов рыб, обладающих высокой чувствительностью к содержанию кислорода;
– ко второй категории относят водные объекты, используемые для других
рыбохозяйственных целей.
Природные воды являются объектами и других видов водопользования–
промышленного водоснабжения, орошения, судоходства, гидроэнергетики и т.д.
Существуют определенные требования к качеству воды, используемой в разных
отраслях промышленности, например, в электронике, при производстве лекарств
и т.д.
Предельно допустимая концентрация в воде водоема, используемого для
42
рыбохозяйственных целей (ПДК р.х.) — это максимальная концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать вредного влияния на популяции
рыб, в первую очередь промысловых.
Это такие максимальные концентрации вредных веществ, при постоянном
присутствии которых в водоеме не регистрируются случаи гибели рыб и кормовых для рыб организмов, не наблюдается исчезновения тех или иных видов рыб,
для жизни которых водоем ранее был пригоден, не происходит порчи товарных
качеств обитающей в водоеме рыбы. При нормировании химических веществ в
воде учитывают показатели (критерии) вредного воздействия (признаки вредности) (ПВ) загрязняющих веществ.
При нормировании качества воды в водоемах хозяйственно-питьевого и
культурно-бытового водопользования используют следующие признаки вредности:
– органолептический, характеризующий влияние вещества на изменение
свойств воды, определяемых органами чувств человека (вкус, привкус, запах,
цвет, мутность, наличие пены и пленок и др.);
– общесанитарный, характеризующий влияние вещества на процессы самоочищения водоема за счет биохимических и химических реакций при участии
естественной микрофлоры (санитарный режим водоема);
– санитарно-токсикологический, характеризующий влияние вещества на
организм человека и лабораторных животных.
Для водоемов, используемых для рыбохозяйственных целей, дополнительно
используют следующие признаки вредности:
– токсикологический, характеризующий токсичность вещества для живых
организмов, населяющих водный объект;
– рыбохозяйственный, который определяет порчу качества промысловых
рыб.
В основу нормирования (определения величины ПДК для водоема) положен
лимитирующий показатель вредности (ЛПВ), под которым понимают наибольшее
отрицательное влияние, оказываемое данным веществом в водоеме. В настоящее
43
время ПДК для водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования разработаны для 1717 вредных веществ, рыбохозяйственные ПДК
установлены для 1109 веществ, причем лишь немногие загрязняющие вещества
повторяются в перечнях веществ для разных категорий. Во многих случаях величины ПДК в водных объектах хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования превышают ПДК для рыбохозяйственных водных объектов, то
есть последние нормативы обычно более жесткие. При использовании водоема
для разных типов водопользования оценка качества воды производится по самой
жесткой ПДК [27].
В таблице 4 приведены ПДК некоторых вредных веществ в водных объектах рыбохозяйственного назначения[26].
Таблица 4 - Предельно допустимые концентрации некоторых вредных веществ в
водных объектах рыбохозяйственного назначения, мг/дм3
Наименование ин-
Класс
ЛПВ
ПДК
гредиента
опасности
Алюминий
4
Токсикологический
0,04
Бензол
4
Токсикологический
0,5
ДДТ
1
Токсикологический
Не допускается
Железо
4
Токсикологический
0,1
Кадмий
2
Токсикологический
0,005
Кобальт
3
Токсикологический
0,01
Марганец
4
Сан.-токс.
0,01
Медь
3
Токсикологический
0,001
Молибден
2
Токсикологический
0,0012
Мышьяк
3
Токсикологический
0,05
Никель
3
Токсикологический
0,01
Ртуть
1
Токсикологический
Не допускается
Свинец
2
Токсикологический
0,006
Стронций
3
Токсикологический
10
44
Титан
4
Токсикологический
0,06
Формальдегид
4
Токсикологический
0,25
Фтор
3
Токсикологический
0,05
Хлороформ
1
Токсикологический
0,005
Хром (+6)
Токсикологический
0,02
Циннк
Токсикологический
0,01
В приложении 2 приведены значения ПДК соединений тяжелых металлов в
водоемах хозяйственно-питьевого водопользования [2].
1.3.3. Нормирование химических веществ в почве
Основным критерием, определяющим качество почв, является значение
предельно допустимой концентрации загрязняющего вещества (ПДК). Предельнодопустимая концентрация в пахотном слое почвы (ПДК) – это максимальная концентрация вредного вещества в верхнем, пахотном слое почвы, не вызывающая
прямого или косвенного негативного влияния (включая отдаленные последствия)
на соприкасающиеся с почвой среды и на здоровье человека, а также не приводящая к накоплению токсичных элементов в сельскохозяйственных культурах [8].
ПДК загрязняющих веществ в почвах определяется не только их химической природой и токсичностью, но и свойствами самих почв. В отличие от воздуха и воды почвы настолько разнятся друг от друга по химическому составу , что
для них не могут быть установлены стандартизированные уровни ПДК. Среди
факторов, мешающих определению единой концентрации металла, которую можно было бы принять за ПДК, необходимо назвать буферность почв и формы существования элементов в почвах. Вследствие неодинаковой буферности почв в
разной степени инактивируются поступающие токсические вещества, а наличие
разных форм элементов в почве делает непростым выбор той, которая была бы
наиболее пригодной для нормирования. В настоящее время нормируется валовое
содержания тяжелых металлов, но и содержание их подвижных соединений, причем для некоторых металлов разработаны ПДК или ОДК с учетом гранулометрического состава и реакции почвенной вытяжки[27].
45
Пороговая концентрация вещества по общесанитарному показателю вредности – это максимальное количество химического вещества в почве, которое на
5-7-е сутки не вызывает изменений общей численности микроорганизмов основных физиологических групп (спорообразующих
30 бактерий, актиномицетов,
грибов) более чем на 50%, а также ферментативной активности почвы более чем
на 25% относительно контрольной пробы.
Основными учитываемыми показателями при этом являются динамика общей численности микроорганизмов в пересчете на 1 г абсолютно сухой почвы и
динамика ферментативной активности почвы – дегидрогеназной, каталазной, протеазной, уреазной, фосфатазной, нуклеазной, целлюлазной, инвертазной и т.д., которая влияет на формирование окислительно-восстановительного потенциала
почвы и трансформацию в ней соединений азота и фосфора, углеводов.
Пороговая концентрация вещества по воздушно-миграционному показателю вредности – максимальное количество загрязняющего вещества в почве, при
котором переход вещества из почвы в атмосферный воздух не приводит к превышению среднесуточной ПДК данного вещества для воздуха. Такие пороговые
концентрации устанавливаются только для летучих веществ [10].
Пороговая концентрация вещества по водно-миграционному показателю
вредности – максимальное количество загрязняющего вещества в почве, при котором поступление его в грунтовые и поверхностные воды с внутрипочвенным
или поверхностным стоком не создает в водных объектах концентраций, превышающих ПДК данного вещества в воде.
Пороговая концентрация вещества по фитоаккумуляционному (транслокационному) показателю вредности – это максимальное количество вещества в почве, при котором накопление вещества фитомассой товарных органов сельскохозяйственных растений к моменту сбора урожая не превысит установленных для
продуктов питания ПДК или допустимых остаточных количеств (ДОК).
Пороговая концентрация вещества по санитарно-токсикологическому показателю вредности – это максимальное количество вещества в почве, при котором
суммарное поступление вещества в
организм теплокровных (человека) при
46
непосредственном контакте с почвой или при миграции с водой, атмосферным
воздухом, пищевыми продуктами не сопровождается отрицательным прямым или
отдаленным воздействием на здоровье населения[10].
Пороговая концентрация вещества по органолептическому показателю
вредности – максимальное количество химического вещества в почве, которое не
оказывает воздействия на пищевую ценность и органолептические свойства пищевых продуктов растительного происхождения, воды и атмосферного воздуха,
сформированных в тех же экстремальных условиях [23].
Обычно определяют пороговые концентрации вещества в почве по фитоаккумуляционному, водно-миграционному, воздушно-миграционному и общесанитарному показателям вредности. После их установления выбирают самый
жесткий показатель (самую низкую концентрацию), которую и принимают за
ПДК данного вещества в почве, а пороговый показатель, по которому она установлена, называют лимитирующим признаком вредности (ЛПВ). Разница в допустимых уровнях по каждому показателю может быть значительна. Для гербицидов дополнительно определяются ПДК по фитотоксическому показателю вредности.
Класс опасности вещества в почве определяют не менее чем по трем показателям [8].
По степени опасности вещества, загрязняющие почву, подразделяют на три
класса:
1– высокоопасные;
2–умеренно опасные;
3– малоопасные.
Степень загрязнения почв можно оценивать на основе учета предельнодопустимых концентраций (ПДК) химических веществ. Согласно этой схеме нормирование в почвах подразделяется на транслокационное (переход нормируемого
элемента в растение) и общесанитарное (влияние на самоочищающую способность почвы и почвенный микробиоценоз). Значение ПДК представлены в приложении 3 [4].
47
Глава 2. МЕТОДЫ И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Характеристика основных объектов исследования
2.1.1. Марганец
Mn – применяется в металлургии (90%) для обессеривания и раскисления
сталей, как легирующая добавка при производстве чугуна повышенной прочности
и твердых сталей, в сплавах с цветными металлами; для создания антикоррозионных защитных покрытий на металлах. Получается восстановлением окислов Mn
алюминием; электролизом водных растворов солей Mn[24].
Физические и химические свойства. Серебристо-белый металл, на воздухе
покрывается оксидной пленкой, Тпл. 1244ºС, Ткип. 2095ºС, плотность 7,44, растворяется в кислотах, взаимодействует с кислотами [17].
2.1.2. Никель
Никель был открыт в 1751 году А. Кронштедтом (Стокгольм, Швеция).
Название элемента произошло от немецкого kupfernickel - что означает «ДЬявольская медь» или «медь св. Николаса»[13].
Содержание в земной коре 8·10-3% (масс.). Известно более 50 минералов,
наиболее распространенные из них: пентландит, миллерит, гарниерит, никелин,
аннабергит. Мировые запасы никеля на суше оцениваются 70 млн. т. Основные
способы получения никеля переработка никелевых концентратов. Встречается
никель в природе в виде соединений с S, As, Sb. При шахтной плавке с дымовыми
газами выбрасывается в атмосферу 2% шихты в виде пыли. Применяется как легирующий компонент многих сортов стали и специальных сплавов; как катализатор при гидрогенизации, конверсии метана водяным паром и др.; в производстве
щелочных аккумуляторов; в гальванотехнике; в химическом машиностроении.
Получается обжигом обогащенного никелевого концентрата и последующим восстановлением до Ni; особо чистый Ni получается разложением Ni(СО)4 (мондпроцесс).
Физические и химические свойства. Серебристо-белый металл, Тпл. 1453ºС,
Ткип.2140ºС, плотность 8,90, растворяется в разбавленных минеральных кисло-
48
тах, образует комплексные соединения.
2.1.3. Кадмий
Кадмий был открыт в 1817 году Ф. Штромейером (Геттинген, Германия).
Название элемента произошло от латинского cadmia - цинковая руда. Очевидно,
это связано с тем, что он в больших количествах обнаруживается в составе
цинковых руд (обычно 0,1-0,5%, реже 2-5%) в видеминерала гринокита (CdS).
Значение кадмия для окружающей среды определяется двумя его свойствами:
1) сравнительно высоким давлением паров, определяющим легкость его
испарения, например, при плавлении или при сгорании углей;
2) высокой· растворимостью в воде, особенно при слабокислой реакции
среды. Широкое распространение кадмия в топливах, удобрениях, рудных отвалах и вышеназванные свойства способствует постоянному увеличению его содержания в окружающей среде. В результате этого кадмиевое отравление становится основной проблемой для людей, проживающих в промышленных зонах
[13].
Сd – применяется для защитно-декоративных гальванических покрытий; в
сплавах; для нормальных элементов Вестона; аккумуляторов; в электролампах с
кадмиевыми парами и в кварцевых лампах монохроматического красного цвета в
силикатных эмалях; в качестве раскислителя в металлургии; для регулирующих
стержней в атомных реакторах; для защитных биологических экранов (со свинцом, алюминием и окислами лантаноидов). Получается из отходов от переработки
цинковых, свинцовых и медных руд.
Физические и химические свойства. Серебристо-белый металл, Тпл.
321,03ºС, Ткип. 767ºС, плотность 8,642, при комнатной температуре на воздухе не
окисляется, в порошке – загорается, растворяется в минеральных кислотах.
2.1.4. Цинк
Цинк стал известен человеку еще более 4х тысяч лет назад, когда он применялcя в виде сплава с медью– бронзы [13].
Содержание цинка в земной коре 7·10-3%, встречается в природе в составе
многих минералов (галмей, цинковая oбманка и др.). Применяется для получения
49
сплавов с цветными металлами (латунь, томпак, нейзильбер); в производстве
гальванических элементов и аккумуляторов для защиты стальных изделий от коррозии. Получается электролизом растворов солей цинка.
Физические свойства. Голубовато-серебристый металл. Тплавл. 419,5°;
Ткип 906,2°; плотность 7,14; растворяется в кислотах и щелочах. Нижний предел
взрывоопасной концентрации цинковой пыли в воздухе 480 г/м3, Твоспл. 600°.
ПДК в воде 1,0 мг/л, в воздухе рабочей зоны ZnO 0,5мг/м3, ВДД ZnСO3
2,0мг/м3, фосфатов и нитрата 0,5 мг/м3.
2.1.5. Свинец
Содержание в земной коре 1,6·10-3%мас, известно около 80 минералов. Основные источники загрязнений металлургические предприятия не менее 89 тыс.т
сточных вод. Встречается свинец в воздухе производственных помещений при
нагревании. Применяется в производстве аккумуляторов, кабелей, сплавов; в химическом машиностроении; для защиты от γ-излучения; для получения тетраэтилсвинца и свинцовых пигментов. Получается обжигом PbS последующим восстановлением образовавшейся РbО коксом при 1500°; особо чистый Pb
(99,99%)—электролитическим рафинированием.
Физические и химические свойства. Мягкий серый металл. Т.пл327,4º,
Т.кип. 1740º; плотность 11,3. В разбавленных кислотах практически нерастворим.
Растворяется в HNO3, в мягкой воде, особенно хорошо в присутствии О2 воздуха
и СО2. При нагревании непосредственно соединяется с О2 воздуха, галогенами, S,
Te.
ПДК в воздухе рабочей зоны 0,01мг/м3, в атмосфере 0,003мг/л, в воде
0,03мг/л.Среднее содержание свинца в продуктах питания составляет 0,2 мг/кг
[29].По отдельным продуктам питания имеются следующие данные: фрукты0,01-0,6 (в среднем 0,1), овощи-0,02-1 ,б (0, 19), крупы - 0,03-3 (0,2 1), хлебобулочные изделия - 0,03-0,82 (0, 16), мясо и рыба- 0,01-0,78 (0, 16), молоко - 0,01-0,1
(0,027) мг/кг. Особенно высокое содержание свинца отмечается в сельскохозяйственной продукции, выращенной вблизи промышленных центров или крупных
автомагистралей.
50
2.1.6. Характеристика почв исследуемой территории
Почвы Русско-Бродского сельского поселения Верховского района Орловской области. Участок перекрытия плодородного слоя почвы бытовыми отходами
общей площадью 8120,15 м2 расположен вблизи н.п. Нижняя Любовша (1,0км)
Верховского района Орловской области на земельном участке с кадастровым номером: №57:19:00400202:408 из земель сельскохозяйственного назначения.
Вдоль восточной границы участка (0,1км) проходит асфальтированная дорога в направлении Русский Брод – Пеньшино. Период действия свалки бытовых
отходов составляет около 15 лет.
Почвы деревня Вязки Орловского района Орловской области. Участок перекрытия плодородного слоя почвы отходами производства ( предположительно
осадками сточных вод) общей площадью 50360,15 м2 расположен вблизи д. Вязки
Орловского района Орловской области на земельном участке с кадастровым номером: №57:10:0020101:1112 из земель сельскохозяйственного назначения.
Вдоль южной границы участка проходит асфальтированная дорога в
направлении Орел-Мценск.
Почвы вблизи д. Большое Думчино Мценского района. Участок перекрытия
плодородного слоя почвы бытовыми отходами общей площадью 9700 м2 расположен вблизи д. Большое Думчино (0,65км) Мценского района Орловской области на земельном участке с кадастровым номером: №57:11:0020301:249 из земель
сельскохозяйственного назначения.
Вдоль южной
границы участка (0,3км) проходит
железная дорога в
направлении Орел-Мценск. На исследуемом участке несанкционированная свалка
картофельных отходов осуществлялась в течениие2-х лет.
2.2. Методы оценки степени загрязнения почв
Нормирование тяжелых металлов в почве принципиально отличается от
нормирования загрязняющих веществ в других средах. Это связано с тем, что
непосредственно из почвы загрязняющие вещества в организм человека практически не поступают. Однако металлы могут поступать в организм через контактирующие с почвой среды: воду, воздух, сельскохозяйственную продукцию. В
51
связи с этим при нормировании металлов особое внимание уделяется тем элементам, которые отличаются высокой миграционной способностью. Приоритетными
процессами, которые исследуются в процессе нормирования, являются переход
токсикантов из почвы в растения, воздух и воду. Следует отметить, что в мировой
практике разработка ПДК для почв была начата впервые именно в России в семидесятых годах прошлого века [17].
Нормирование тяжелых металлов в почве основано на следующих принципах:
1. Установление норматива основывается на данных, полученных в экстремальных почвенно-климатических условиях, при которых миграция металлов в
контактирующие с почвой среды максимальна.
Данный принцип реализуется путем проведения эксперимента в песчаной
культуре, которая моделирует условия, когда почва обладает минимальной буферной способностью, а металлы обладают наибольшей подвижностью. Значение
норматива, получаемого в данном эксперименте является довольно жестким и отличающимся от результатов, полученных опытах с естественными почвами.
2. Гигиенические нормативы устанавливаются с учетом лимитирующих
показателей вредности:
 общесанитарного (влияние таксикантов на процессы самоочищения
в почве и на почвенный микробиоценоз);
 миграционного водного (концентрация вредного вещества в почве,
при которой в контактирующей с почвой воде его содержание достигает ПДК);
 миграционного воздушного (концентрация вредного вещества в почве, при которой его содержание в приземной атмосфере достигает
ПДК);
органолептического (влияние на изменение запаха, привкуса, пищевой
ценности фитотест-растений, а также запаха атмосферного воздуха, вкуса, цвета
и запаха воды);
• фитоаккумуляционного (переходи накопление в растениях);
52
• санитарно-токсикологического (учет возможности поступления веществ,
содержащихся в почве, в организм человека одновременно несколькими путями: с
пылью, воздухом, питьевой водой, продуктами питания и т.д.).
В качестве норматива используется лимитирующий показатель вредности.
Так, например, ПДК мышьяка и ртути в почве определено по фитоаккумуляционному (транслокационному) показателю вредности; свинца, кобальта, меди по общесанитарному показателю.
3. Установление норматива производится с учетом миграционной способности металлов: отдельные нормативы устанавливаются для валового содержания
металлов в почве и для их подвижных форм.
4. При принятой норме загрязнения почв токсичные вещества, передвигающиеся по пищевым цепочкам, не должны отрицательно влиять на здоровье человека. При оценке экологического состояния почв превышение значения ПДК может рассматриваться в качестве показателя степени их химической
деградации. При этом степень загрязнения почвы определяется как отношение
содержания загрязняющего вещества в почве к величине его ПДК. Величина данного отношения является основанием для присвоения конкретной почве балла
деградации по 5-балльной шкале[33].
Таблица 7 -Критерии для оценки степени химической деградации почвы по степени загрязнения ее тяжелыми металлами
Степень загрязнения (превышение величины ПДК,
Степень деградации
0
1
2
3
4
I группа токсичностиII
<1
1-2,0
2,1-3,0
3,1-5,0
>5
группа токсичностиIII
<1
1-3,0
3,0-5,0
5,1-10
>20
группа токсичности
<1
1-5,0
5,1-20
21-100
>100
кратность)
Показатель степени загрязнения почвы дифференцирован в соответствии со
степенью токсичности анализируемого вещества. Например, для 130 недегради-
53
рованных почв показатель степени загрязнения меньше 1,0 независимо от группы
токсичности. Однако для крайней степени деградации он должен быть превышен
в 5 раз по веществам 1-й группы, в 20 раз - для 2-ой группы и в 100 - для 3-ей
группы токсичности.
2.3.Атомно-абсорбционный метод определения тяжелых металлов в почвах
сельхозугодий и продукции растениеводства [22].
Атомно-абсорбционные
спектрометры
(ААС)
—
приборы,
предназначенные для проведения количественного элементного анализа (до
70 элементов) по атомным спектрам поглощения, в первую очередь для
определения содержания металлов в растворах их солей: в природных и сточных
водах, в растворах-минерализатах консистентных продуктов, технологических и
прочих растворах.
Основные области применения атомно-абсорбционных спектрометров —
контроль объектов окружающей среды (воды, воздуха, почв), анализ пищевых
продуктов и сырья для их изготовления, медицина, геология, металлургия, химическая промышленность, научные исследования.
Сущность метода основывается на определении тяжелых металлов в почве
методом атомно-абсорбционной спектрометрии с пламенной атомизацией. Подвижные формы металлов извлекаются экстрагентом 1М HNO3.
Метод атомно-абсорбционного анализа основан на свойстве атомов металлов поглощать в основном состоянии свет определенных длин волн, который они
испускают в возбужденном состоянии. Необходимую для поглощения резонансную линию чаще всего получают от лампы с полым катодом, изготовленным из
определяемого элемента.
В атомно-абсорбционной спектроскопии, так же как и в молекулярной, действует закон Ламберта-Бугера-Бера:
A=k*C ,
где A - величина, характеризующая поглощение света (оптическая плотность или абсорбция), мБ или %; k- коэффициент поглощения;C- концентрация
определяемого элемента, мкг/мл.
54
Величина, характеризующая поглощение света, пропорциональна содержанию определяемых элементов, на чѐм и основано их количественное определение.
Блок-схема атомно-абсорбционного спектрофотометра с пламенной атомизацией исследуемого раствора приведена на рисунке 4 [22].
Рисунок 4 - Блок-схема атомно-абсорбционного спектрофотометра.
1 - источник питания; 2 - лампа с полым катодом; 3 - пламя (зона атомизации); 4 - монохроматор; 5 - фотоумножитель; 6 - усилитель; 7 - гальванометр; 8 распылитель; 9 - анализируемый раствор
Анализируемый раствор 9 в виде аэрозоля из распылителя 8 вводится в
пламя горелки 3 (пламя ацетилен-воздух, температура 2300 °С). В пламени происходит испарение растворителя, плавление и испарение пробы, термическая диссоциация молекул и образование свободных атомов, которые могут поглощать
излучение внешнего источника света 2.
Световой поток от лампы проходит через пламя горелки 3 и монохроматор
4. Монохроматор выделяет узкую спектральную линию (обычно 0,2-2,0 нм), в которой находится измеряемая спектральная линия определяемого элемента. Атомы
исследуемого элемента поглощают световой поток лампы. Выходящий световой
поток с помощью фотоумножителя 5 превращается в электрический сигнал и по-
55
сле усилителя 6 регистрируется гальванометром 7.
2.3.1. Оптимизация аппаратурных условий атомно-абсорбционного анализа
Оптимизации подлежат:
 ток лампы;
 рабочая высота пламени;

соотношение горючего газа и окислителя;

ширина спектральной щели.
При увеличении тока лампы (но не более максимального) улучшается воспроизводимость, но уменьшается время жизни лампы, особенно для легколетучих
элементов. Поэтому высокие токи лампы следует применять при очень низких
концентрациях вблизи предела обнаружения, вызывающего абсорбцию, эквивалентную двойной флуктуации фона.
Оптимальная высота воздушно-ацетиленового пламени 5-13 мм.
Соотношение
горючее/окислитель
влияет
на
окислительно-
восстановительные свойства пламени, на его собственное поглощение и эмиссию.
Легкоатомизирующиеся элементы (медь, свинец, цинк, никель, кадмий, кобальт,
марганец) определяются в окислительном воздушно-ацетиленовом пламени, которое обычно более прозрачно, характеризуется меньшими шумами и более высокой температурой. Хром определяется в восстановительном воздушноацетиленовом пламени. Оптимальное давление и расход окислителя и восстановителя зависят от конструкции распылителя и обычно указаны фирмой - изготовителем прибора.
Спектральная ширина щели составляет 0,1-2,0 нм. Как правило, используют
максимальную спектральную ширину щели, при которой меньше дрейф установленной длины волны и в спектральный интервал не попадают посторонние линии.
При наличии в спектре источника линий, близких к резонансной, следует работать с малой спектральной шириной щели. Так, для меди рекомендуемая ширина
спектральной щели - 0,7 нм, для цинка - 0,7-2,0 нм, для никеля - 0,1-0,2 нм.
2.3.2. Методы устранения мешающих влияний при атомно-абсорбционном
56
анализе
Атомно-абсорбционный анализ позволяет с хорошей селективностью определять медь, свинец, цинк, никель, кадмий, кобальт, хром, марганец, однако мешающие влияния не исключены.
Во избежание различного светопоглощения, которое может исказить результаты определения металлов, рабочие и калибровочные растворы следует готовить на ацетатно-аммонийном буферном растворе рН 4,8.
Неспецифическое поглощение и рассеяние света могут вызвать растворенные соли при их большом содержании (свыше 5000 мкг/мл). Это явление обычно
наблюдается при определении металлов, у которых длина аналитической резонансной линии менее 300 нм. Устранить его можно разбавлением раствора, если
позволяет концентрация измеряемого элемента или использованием корректировки фона.
Если используемый спектрофотометр не позволяет осуществить корректировку фона, необходимо оптическую плотность (абсорбцию) уменьшить на величину фона, измеренного на близкой к аналитической не резонансной спектральной линии [8].
Аналитические длины волн при определении исследуемых элементов рекомендуется использовать в соответствии с таблицей 8.
Оборудование, материалы и реактивы:
- Весы аналитические по ГОСТ 24104.
- Атомно-абсорбционный спектрофотометр пламенный VarianAA 140
- Иономер универсальный по ГОСТ 22261.
- Колбы мерные вместимостью 1000 мл по ГОСТ 1770.
- Колбы мерные вместимостью 100 мл по ГОСТ 1770.
- Колбы мерные вместимостью 50 мл по ГОСТ 1770.
- Пипетки калиброванные по ГОСТ 20292:
вместимостью 1 мл - 20 шт.;вместимостью 2 мл - 20 шт.;
вместимостью 5 мл - 20 шт.;вместимостью 10 мл - 10 шт.
Таблица 8 - Аналитические длины волн при определении исследуемых элементов
57
Металл
Аналитическая длина волны, нм
Кадмий
228,3
Кобальт
240,7
Медь
324,7
Марганец
279,5
Никель
232,0
Свинец
283,3
Хром
359,9
Цинк
213,9
- Цилиндр мерный вместимостью 1000 мл по ГОСТ 1789 - 2 шт.
- Цилиндр мерный вместимостью 1000 мл по ГОСТ 1770 - 2 шт.
- Пробирки вместимостью 20 мл по ГОСТ 1770 - 5 шт.
- Шкаф сушильный лабораторный по ТУ 16-531-099 - 1 шт.
- Аквадистиллятор по ТУ 61-1-721 - 1 шт.
- Ступка с пестиком по ГОСТ 9147 - 3 шт.
- Флакон полиэтиленовый вместимостью 100 мл по ТУ 6-19-110 - 50 шт.
- Фильтры обеззоленные с "белой лентой" по ТУ 6-09-1678 - 1000 шт.
- Стеклянные воронки диаметром 60 - 80 мм по ГОСТ 23932 - 50 шт.
- Стаканчики для взвешивания (бюксы) по ГОСТ 25336 - 20 шт.
- Эксикатор по ГОСТ 23932 - 2 шт.
- Сито капроновое (хозяйственное) с диаметром отверстий 1 мм - 2 шт.
- Государственные стандартные образцы состава растворов солей металлов
(ГСОРМ), используемые в анализе.
- Кислота азотная х.ч. по ГОСТ 4461-77.
- Вода дистиллированная по ГОСТ 6709.
- Ацетилен по ГОСТ 5457.
- Воздух сжатый по ГОСТ 17433.
Отбор проб производят в соответствии с ГОСТ 17.4.4.02-84 [9].
Проведение исследований
58
1.Взятие навески испытуемой пробы.Подвижные кислоторастворимые формы металлов (Cu, Zn, Ni, Cd, Pb, Co) определяют в вытяжках 1МHNO3. На лабораторных весах в предварительно подготовленный высушенный полиэтиленовый
флакон емкостью 100 мл необходимо отобрать навеску воздушно-сухой пробы
почвы массой 5,00 г с точностью до 0,1 г.
2. Извлечение подвижных форм соединений металлов из проб почв. Цилиндром вместимостью 50 мл следует прилить к навеске пробы почвы 50 мл 1М
HNO3 (соотношение почва : раствор = 1 : 10). Навеску почвы необходимо увеличить до 10 г при определении тяжелых металлов на фоновом уровне. При этом
соотношение почвы и раствора остается неизменным. Вращательными движениями флакона осторожно смочить и перемешать пробу почвы. Флакон следует закрыть крышкой. Пробу почвы в растворе 1М HNO3 следует выдержать в течение
24 часов при комнатной температуре. За время контакта почвы с раствором следует производить кратковременное перемешивание пробы почвы круговыми движениями полиэтиленового флакона. Через 24 часа пробу почвы с раствором перемешать вращательными движениями флакона и перенести для фильтрования на
воронку с бумажным складчатым фильтром «белая лента». Фильтрат собрать в
чистой мерной колбе. Ополаскивая полиэтиленовый флакон буферным раствором, перевести остатки почвы на фильтр и промыть почву на фильтре раствором
1М HNO3 (объемом около 50 мл). Объем фильтрата в мерной колбе дополнить
раствором до 100 мл. В полученном растворе необходимо определить подвижные
формы соединений металлов атомно-абсорбционным анализом в пламени ацетилен-воздух.
3. Выполнение измерений. Атомно-абсорбционный спектрометр VarianAA
140 готовят к работе, строят калибровочные графики и проводят измерения. Показания прибора распечатывают для каждого определяемого элемента.
Приготовление экстрагирующего раствора 1М HNO3:В коническую колбу
вместимостью 1000 см3 наливают 900 см3 дистиллированной воды и приливают к
ней 62 см3 азотной кислоты плотностью 1,42 г/см3, осторожно помешивая раствор, доводят до метки водой. Охлаждают до комнатной температуры.
59
Приготовление раствора азотной кислоты с массовой концентрацией 50%: в
коническую колбу из термостойкого стекла вместимостью 1000 см3 наливают 500
см3 дистиллированной воды. Затем осторожно добавляют 350 см3 концентрированной азотной кислоты плотностью 1,42 г/см3, перемешивая раствор. Охлаждают
до комнатной температуры.
60
Глава 3. СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВАХ АГРОЭКОСИСТЕМ ОРЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ
3.1. Исследование нарушенных земель сельскохозяйственного назначения
В последние десятилетия человек стал причиной быстрой деградации почв,
хотя потери почв имели место на протяжении всей человеческой истории. Во всех
странах мира сейчас распахивают около 1,5 млрд. га земель, а общие потери почв
за историю человечества составили около 2 млрд. га, то есть потеряно больше,
чем теперь распахивается, причем многие почвы перешли в разряд непригодных
бросовых земель, восстановление которых практически невозможно.
Одним из типов антропогенно-технических воздействий является загрязнения почвы тяжелыми металлами. Этот вид загрязняющих веществ начали изучать
одним из первых. К тяжелым металлам относятся элементы, с атомной массой более 50. Из атмосферы в почву тяжелые металлы попадают в основном в форме оксидов, где постепенно растворяются, переходя в гидрооксиды, карбонаты или в
форму обменных катионов [15].
Таким образом, уровни содержания тяжелых металлов в почвах агроэкосистем формируется под воздействием антропогенных и природных факторов. Тяжелые металлы, в первую очередь, накапливаются в почвенном покрове, где они
распределяются между твердой и жидкой фазой почвы. В одной и тоже почве металлы могут находиться в разной по растворимости и подвижности формах.
Почва подвержена воздействию загрязнителей, которые поступают из атмосферы, с поверхностным стоком, из подпочвенных пород, с отходами производства. Среди загрязняющих веществ по масштабам загрязнения и воздействию на
биологические объекты особое место занимают тяжелые металлы.
С целью установления влияния бытовых отходов на окружающую среду и
почвенное плодородие отобраны и проанализированы почвенные образцы в количестве от 5 до 15 шт., в том числе: на участках перекрытия плодородного слоя, и
на прилегающей территории (контроль).
61
В качестве объекта исследования были взяты участок перекрытия плодородного слоя почвы Русско-Бродского сельского поселения Верховского района,
участок перекрытия плодородного слоя почвы деревня Вязки Орловского района,
участок перекрытия плодородного слоя почвы деревня Большое Думчино Мценский район.
Лабораторные исследования почвенных образцов выполнены по следующим показателям – это содержание подвижных форм токсичных химических элементов (кадмия, свинца, цинка, меди, никеля, марганца).
Анализ данных лабораторных исследований почвенных образцов, отобранных на исследуемом участке нарушенных земель Русско-Бродского сельского поселения Верховского района, (таблица 9, рисунок 5), показывает, что среднее содержание токсичных химических элементов в почвенных пробах на участке перекрытия плодородного слоя бытовыми отходами значительно выше по сравнению
с контролем: по кадмию в 1,23, по меди –6,125, по цинку – в 17,89, по марганцу в
5,05, по свинцу в 1,56.
Таблица 9 – Содержание тяжелых металлов в почвенных образцах
Русско-Бродского сельского поселения Верховского района.
№ пробы
Содержание токсичных химических элементов, мг/кг
Кадмий Марганец
ПДК
Медь
Никель
Свинец
Цинк
(Сd)
(Мn)
(Сu)
(Ni)
(РЬ)
(Zn)
1
140
3
4
6
23
Пробы, отобранные на участке перекрытия плодородного слоя почвы
1
0,16
91,31
0,26
0,002
1,78
17,99
2
0,18
93,31
0,11
0,002
1,50
5,70
3
0,15
115,51
0,34
0,002
3,23
23,25
4
0,16
70,89
0,27
0,002
6,87
19,48
Среднее
0,16
92,7
0,25
0,002
3,3
16,6
0,002
1,82
0,90
Контроль
5
0,13
18,37
0,04
62
Результаты лабораторных исследований почвенных образцов деревня Вязки
Орловского района показали незначительные превышения всех металлов по сравнению с контролем, исключение составляет марганец его содержание в 1,9 раза
превышает контроль и цинк – среднее значение превысило ПДК в 1,3 раза (таблица 10, рисунок 6).
Опасность, вызываемая загрязнением тяжелыми металлами, усугубляется
еще и слабым выведением их из почвы.
По результатам исследования содержание тяжелых металлов в плодородном слое почв Мценского района отмечается содержание кадмия, меди, марганца
и свинца незначительно превышающее ПДК (Таблица 11, Рисунок 7).
92,7
140
45
40
35
30
25
23
18,37
20
16,6
15
10
5
3
0,16
1
0,13
0,25 0,04
4
0,002
3,3
6
1,82
0,9
0,002
0
кадмий
марганец
медь
никель
Среднее значение
свинец
Контроль
цинк
ПДК
Рисунок 5 - Содержание тяжелых металлов в почвенных образцах
Русско-Бродского сельского поселения Верховского района
63
Таблица 10 - Содержание тяжелых металлов в почвенных образцах
деревня Вязки Орловского района
№ пробы
Содержание токсичных химических элементов, мг/кг
Кадмий
Марганец
Медь
Никель
Свинец
Цинк
(Сd)
(Мn)
(Сu)
(Ni)
(РЬ)
(Zn)
1
140
3
4
6
23
ПДК
Пробы, отобранные на участке перекрытия плодородного слоя почвы
1
0,66
17,69
3,61
1,31
0,68
28,67
2
0,12
46,39
0,73
1,53
1,23
22,12
3
0,21
22,08
1,56
0,84
0,50
34,20
4
0,73
63,75
3,45
1,66
1,29
33,16
5
0,87
34,99
2,45
1,99
0,87
34,42
Среднее
0,52
36,98
2,36
1,46
0,90
30,51
0,01
3,62
0,90
Контроль
6
0,26
19,68
0,09
140
45
40
36,98
35
30,51
30
23
25
19,68
20
15
10
5
0,52
1
0,26
6
4
3 1,46
2,36
0,09
0,01
3,62
0,9
0,9
0
кадмийй
марганец
медь
никель
Среднее значение
свинец
Контроль
цинк
ПДК
Рисунок 6 - Содержание тяжелых металлов в почвенных образцах
деревня Вязки Орловского района
64
Таблица 11 - Содержание тяжелых металлов в почвенных образцах вблизи города
Мценск
Кадмий
Марганец
Медь
Никель
Свинец
Цинк
№ пробы
(Сd)
(Мn)
(Сu)
(Ni)
(РЬ)
(Zn)
ПДК
1
140
3
4
6
23
Пробы, отобранные на участке перекрытия плодородного слоя почвы
1
0,99
141,30
3,14
1,15
3,13
17,36
2
0,78
135,23
3,65
1,12
1,39
20,02
3
0,69
140,64
2,84
1,17
2,01
20,32
4
1,05
139,20
2,45
1,15
0,81
21,41
5
0,69
141,00
3,08
1,11
1,14
15,14
Среднее
0,84
139,4
3,03
1,14
1,7
18,85
0,4
0,1
0,8
контроль
6
0,35
28,6
139,4
1,04
140
45
40
35
28,6
30
23
25
18,85
20
15
10
5
3,03
1,04
0,84
1
0,35
3 1,14
0,4
4
6
1,7 0,1
0,8
0
кадмий
марганец
медь
никель
Среднее значение
свинец
Контроль
цинк
ПДК
Рисунок 7 - Содержание тяжелых металлов в почвенных образцах города Мценска
65
Таким образом, существенным негативным фактором в земледелии является
антропогенное загрязнение почв, что влияет на состояние агроэкосистем. Ввиду
того, что большая часть земель сельскохозяйственного назначения находится в
зонах воздушного загрязнения предприятий металлургии города Мценска.
Проведенный мониторинг почв агроэкосистем Орловской области отражает
негативную нагрузку, и позволяет провести картографирование исследуемой территории.
Полученные данные исследований свидетельствуют о том, что содержание
подвижных форм тяжелых металлов в почвенном покрове Орловской области не
превышает предельно-допустимых норм. Исключение составляет Орловский
(среднее содержание цинка в почвенном образце превышают ПДК в 1,3 раза) и
Мценский районы (содержание меди в почвенном образце превышает ПДК в
1,01раз) (Таблица 12).
Таблица 12 - Характеристика содержания тяжелых металлов в почве
Орловской области
Район
Кадмий Марганец
Медь
Никель
Свинец
Цинк
(Сd)
(Мn)
(Сu)
(Ni)
(РЬ)
(Zn)
ПДК
1
140
3
4
6
23
Орловский
0,52
36,98
2,36
1,46
0,90
30,51
Верховский
0,16
92,7
0,25
0,002
3,3
16,6
Мценский
0,84
139,4
3,03
1,14
1,7
18,85
На основании полученных данных были построены карты исследуемой территории по максимально превышающим показателям. Мценский район характеризуется повышенным содержанием кадмия, меди и свинца (приложение 4), Орловский район – цинк и медь (приложение 5), Верховский – цинк, свинец (Приложение 6).
Анализ содержания токсичных химических элементов, почвенных проб,
отобранных на участке перекрытия плодородного слоя бытовыми отходами, позволяет сделать следующие выводы:
66
1.Складирование бытовых отходов на участке привело к значительному
увеличению содержания токсичных химических элементов: кадмия, марганца,
меди, свинца, цинка.
2. В целях устранения отрицательного воздействия на окружающую среду и
почвенное плодородие бытовых отходов на исследуемом участке требуется проведения комплекса мероприятий, направленных на снижение токсичности тяжелых металлов и восстановление утраченного естественного плодородия почв.
3. Оптимизация применения удобрений, совершенствование систем земледелия, повышение устойчивости агроэкосистем являются существенными факторами снижения отрицательного влияния химических загрязняющих веществ.
92,7 139,4 140
45
40
36,98
35
30,51
30
23
25
18,85
16,6
20
15
10
5
6
3,03
4
2,36
3 1,46
3,3 1,7
1,14
0,25
0,9
0,002
0,52 0,84 1
0,16
0
кадмий
марганец
медь
никель
Орловский р-он
свинец
Верховский р-он
цинк
Мценский р-он
Рисунок 8 - Содержания тяжелых металлов в почве
Орловской области
3.2. Влияние тяжелых металлов на растения агроэкосистем
ПДК
67
Наибольшую опасность представляют подвижные формы тяжелых металлов, т.е. наиболее доступные для растений. Подвижность (доступность) металлов
в большей степени зависит от почвенно-экологических факторов, основные из которых - содержание органического вещества(гумуса), кислотность почвы(рН),
окислительно-восстановительные условия, плотность почвы и др.
От того, как сильно тяжелые металлы поглощаются и удерживаются почвой
и в, какой форме находятся, зависит их фототоксичность и аккумуляция в растениях. Если основной формой загрязнителя в почве является малоподвижная или
неподвижная (в поглощенном состоянии, в виде нерастворимых или труднорастворимых соединений), угроза проявления токсических свойств металлов будет
минимальна и наоборот. В свою очередь, свойства почвы определяют прочность
фиксации соединений элементов и ее буферную способность по отношению к тяжелым металлам, влияют на токсичность для растений [28].
Миграция загрязняющих веществ в системе почва-растение определяется
несколькими факторами; основной из них - миграционная способность токсиканта
и отношение к нему растения. Миграция загрязняющих веществ в почве зависит
от их вида, особенностей почвенного покрова (гумусированность, гранулометрический состав и пр.), типа водного питания, температурного фактора. Например,
свинец в почве менее подвижен, чем кадмий. Комплексы свинца с гуминовыми
кислотами почти в 150 раз прочнее, чем аналогичные комплексы кадмия. Свинец
и ртуть мигрируют на незначительную глубину (примерно до 10 см); проникновение же в глубину почвы у кадмия, меди и цинка выражено сильнее (они мигрируют на глубину до 30 см).
Миграция тяжелых металлов по органам растений может быть представлена
следующим рядом (в порядке убывания): корни стебли - листья – семена - плоды клубни. Причем содержание тяжелых металлов в тканях корня может увеличиваться в 500-600 раз, что свидетельствует о больших защитных (буферных) возможностях этого подземного органа [28].
68
Результаты локального мониторинга показывают, что, не смотря, на имеющие отдельные случаи загрязнения почв, большинство растений являются устойчивыми к накоплению в них тяжелых металлов.
Среди травянистых растений наибольшая устойчивость отмечается у злаковых, бобовых, маревых. Например, высокие концентрации свинца выдерживает
ежа сборная (Рисунок 9). По чувствительности к кадмию и способности накапливать его растения располагаются (по восходящему ряду) следующим образом: томаты - овес - салат - луговые травы - морковь - редька - фасоль - горох – шпинат
(Рисунок 9,10, 11, 12).
Таким образом, накопление тяжелых металлов в растениях зависит не только от их концентрации, но и от физико-химической формы.
Рисунок 9 - Ежа сборная
69
Рисунок 10 - Овес посевной
Рисунок 11 - Луговые травы
70
Рисунок 12 - Горох посевной
Если содержание тяжелых металлов в почвах агроэкосистем достигло высоких уровней, способных привести к превышению предельных нормативов, то
необходимо провести комплекс специальных мероприятий. Они должны носить
как технологический, так и организационный характер.
Прежде всего, необходимо подобрать культуры менее всего накапливающих
тяжелые металлы в данных почвенных условиях. Правильный подбор культур
позволяет добиться двух- – трехкратного снижения накопления тяжелых металлов
в сельскохозяйственной продукции [29].
71
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Уровни содержания тяжелых металлов в почвах агроэкосистем формируется под воздействием антропогенных и природных факторов. Тяжелые металлы,
прежде всего, накапливаются в почвенном покрове, где они распределяются между твердой и жидкой фазой почвы. В одной и тоже почве металлы могут находиться в разной по растворимости и подвижности формах.
Анализ данных лабораторных исследований почвенных образцов, отобранных на исследуемом участке нарушенных земель Русско-Бродского сельского поселения Верховского района, (таблица 9, рисунок 5), показывает, что среднее содержание токсичных химических элементов в почвенных пробах на участке перекрытия плодородного слоя бытовыми отходами значительно выше по сравнению
с контролем: по кадмию в 1,23, по меди –6,125, по цинку – в 17,89, по марганцу в
5,05, по свинцу в 1,56.
По результатам исследования содержание тяжелых металлов в плодородном
слое почв Мценского района отмечается содержание кадмия, меди, марганца и
свинца незначительно превышающее ПДК Анализ содержания токсичных химических элементов, почвенных проб, отобранных на участке перекрытия плодородного слоя бытовыми отходами, позволяет сделать следующие выводы:
Складирование бытовых отходов на участке привело к значительному увеличению содержания токсичных химических элементов: кадмия, марганца, меди,
свинца, цинка.
В целях устранения отрицательного воздействия на окружающую среду и
почвенное плодородие бытовых отходов на исследуемом участке требуется проведения комплекса мероприятий, направленных на снижение токсичности тяжелых металлов и восстановление утраченного естественного плодородия почв.
Оптимизация применения удобрений, совершенствование систем земледелия, повышение устойчивости агроэкосистем являются существенными факторами снижения отрицательного влияния химических загрязняющих веществ.
72
Таким образом, прогнозировать уровни содержания тяжелых металлов в
растениеводческой продукции необходимо не только исходя из их содержания в
почве, следует также учитывать агрохимические показатели, а также биологические особенности растений. Рациональный подбор культур и мелиоративных мероприятий позволяет добиться получения нормативно чистых урожаев даже на
сильно загрязненных тяжелыми металлами почвах.
73
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
Ахметов, Т.Г. Химическая технология неорганических веществ / Т.Г. Ахме-
тов, Р.Т. Порфирьева.–М.: Высшая школа, 2002. – 688с.
2.
Беспамятнов, Г.П. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в
воздухе и воде / Г.П. Беспамятнов. – Л.: Химия, 1975. - 456 с.
3.
Бондаренко, В.Л. Экология города: учебное пособие / В.Л. Бондаренко, В.А.
Грачев,
В.В.
Гутенев,
В.В.
Денисов,
И.А.
Денисова,
А.С.
Курбатов,
Б.А.Нагнибеда. – Ростов н/Д: ИКЦ Март, 2008. – 832с.
4.
Водяницкий, Ю.Н. Загрязнение почв тяжелыми металлами: учеб. пособие /
Ю.Н. Водяницкий, Д.В. Ладонин, А.Т. Савичев. – М.:Типография Россельхозакадемии, 2012. – 305с.
5.
ГН 2.1.6.1339-03 Ориентировочно безопасные уровни воздействия (ОБУВ)
загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест. – М.: Стандартинформ, 2003. – 12с.
6.
ГН 2.1.7.020-94 Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) тяжелых
металлов и мышьяка в почвах (Дополнение N 1 к перечню ПДК и ОДК N 622991). –М.: Стандартинформ, 1994. – 5с.
7.
ГОСТ 17.1.1.01-77 Гидросфера. Использование и охрана вод основные тер-
мины и определения. – М.: ИПК Издательство стандартов, 2001 – 9с.
8.
ГОСТ 17.4.1.02-83 Охрана природы. Почвы. Классификация химических
веществ для контроля загрязнения. – М.: Стандартинформ, 2008. -6с.
9.
ГОСТ 17.4.4.02-84 Почвы. Методы отбораи подготовки проб для химиче-
ского, бактериологического, гельминтологического анализа. – М.: Стандартинформ, 2008 – 8с.
10.
ГОСТ 27593-88Почвы. Термины и определения. – М.: Стандартинформ,
2005. – 8с.
11.
Грановский, Э.И. Современные методы определения тяжелых металлов и их
применение для биологического мониторинга (аналитический обзор). Э.И. Грановский, Б.А. Неменко - Алма-Ата: КазНИИНТИ, 1990. – 97с.
74
12.
Гринвуд, Н.Н. Химия элементов: учебное пособие: в 2 т. / Н.Н. Гринвуд, А.
Эршно – М.: Бином, 2008. - 2 т.
13.
Дабахов, М.В. Экология и проблемы нормирования: монография / М.В.
Дабахов, Е.В.Дабахова , В.И . Титова. – Н. Новгород: ВВАГС, 2005. – 165с.
14.
Денисов, В.В. Экология: учебное пособие / В.В. Денисов. – М.: ИКЦ МарТ,
2008. – 768 с.
15.
Добровольский,Г.В. Функции почв в биосфере и экосистемах. Экологиче-
ское значение почв: учебное пособие / Г.В. Добровольский, Е.Д. Никитин. – М.:
Наука,1990. – 261с.
16.
Ермаков,В.В. Геохимическая экология животных: учебное пособие / В.В.
Ермаков, С.Ф. Тюриков. – М.: Наука, 2008. – 315с.
17.
Зырин, Н.Г. Импактное загрязнение почв металлами и фторидами: моно-
графия / Н.Г.Зырин, С.Г. Махалов, Н.В. Стасюк. – Л.: Гидрометеоиздат, 1986. –
165 с.
18.
Иванов, В.В. Экологическая геохимия элементов: учебное особие: в 6 кни-
гах / В.В. Иванов. – М.: Недра-экология, 1997. – 2 кн.
19.
Ковда, В.А. Биогеохимия почвенного покрова: монография / В.А. Ковда. –
М.: Наука, 1995. – 263с.
20.
Колесников,С.И. Влияние загрязнения тяжелыми металлами на экологобио-
логические свойства чернозема обыкновенного / С.И. Колесников // Экология
почв: учеб. пос. / К.Ш. Казеев, С.И. Колесников, В.Ф. Валькоф. – Ростов-на-Дону:
Изд-во СКНЦВШ, 2000. - №3 – С.193 – 201.
21.
Матвеев, Ю. М. Подходы к нормированию уровня воздействий (нагрузки)
мышьяка на почвенный покров РФ / А.А. Авдонькин, Ю.М. Матвеев// Современные проблемы загрязнения почв: сб. материалов второй межд. конф. в 2 т. – М.:
Бином, 2007. - 2 т.
22.
Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сель-
хозугодий и продукции растениеводства: [Электронный ресурс]. – Режим доступа:http://www.alppp.ru/law/okruzhayuschaja-sreda-i-prirodnye-resursy/ispolzovanie-i-
75
ohrana-zemli/13/metodicheskie-ukazanija-po-opredeleniyu-tjazhelyh-metallov-vpochvah-selhozugodij-i-produk.pdf. – Дата доступа: 14.04.2017.
23.
Минеев, В.Г. Агрохимия: монография / В.Г. Минеев. – М.: Колос, 2004. –
720 с.
24.
Миронов, А.А.Автомобильные дороги и охрана окружающей среды: моно-
графия / А.А. Миронов, И.Е. Евгеньев; под общей ред. В. М. Могилевич. –
Томск: Изд-во Томского ун-та, 1986. – 284с.
25.
Небольсин, А.Н. Известкование почв, загрязненных тяжелыми металлами /
Ю.В.Алексеев, А.Н. Небольсин, З.П.Небольсина, Л.В.Яковлева // Агрохимия. - №
3. – 2004. – С.48-54.
26.
Перечень рыбохозяйственных нормативов: ПДК и ОБУВ вредных веществ
для воды, водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение – М.: ВНИРО,
1999. – 34с.
27.
Пименова, Е.В. Нормирование качества окружающей среды и сельскохозяй-
ственной продукции: учеб. пособие / Е.В. Пименова. – Пермь: Пермская ГСХА,
2009. – 74с.
28.
Плеханова, И.О. Самоочищение супесчаных дерново-подзолистых почв при
полиэлементном загрязнении в результате применения осадков сточных вод / И.О.
Плеханова // Современные проблемы загрязнения почв: сб. материалов 2-й межд.
конф. – Москва, 2007. – Т.I. – С.198–202.
29.
Позняковский, В.М. Гигиенические основы питания и экспертизы продо-
вольственных товаров: учебное пособие / В.М. Позняковский. – Новосибирск,
Изд-во Новосиб. ун-та, 1996. – 432с.
30.
Постников, А.В. Влияние различных форм фосфорных удобрений на плодо-
родие и накопление тяжелых металлов в почвах и растениях / А.В. Постников,
И.Н. Чумаченко, Н.Л.Кривопуст // Тяжелые металлы и радионуклиды в агроэкосистемах: сб. материалов науч-практ. конф., - М.: МГУ, 1994. – С.54 – 65.
31.
СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству
воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. –
М.: Стандартинформ, 2001. – 8с.
76
32.
Свинец как источник загрязнения: [Электронный ресурс] – Режим досту-
па:http://all5ballov.ru/abstracts/342641. - Дата доступа: 20.05.2017.
33.
Снакин, В.В. Система оценки степени деградации почв / В.В. Снакин. – М.:
Наука, 1992. – 156с.
34.
Соколов, О.А. Атлас распределения тяжелых металлов в объектах окружа-
ющей среды: учебное пособие: в 2 книгах / О.А. Соколов, В.А. Черников. – Пущино,1999. – кн.1.
35.
Сытник, К.М. Биосфера, экология, охрана природы: справочник / К.М. Сыт-
ник, А.В. Гордецкий. - Киев: Наукова думка, 1987. – 158с.
36.
кабря
Федеральный закон об охране окружающей среды (с изменениями на 29 де2014
года):
[Электронный
ресурс].
–
Режим
http://www.consultant.ru/popular/okrsred. - Дата доступа: 20.05.2017.
доступа:
77
Приложения
78
Приложение 1
Предельно-допустимые концентрации вредных неорганических веществ в воздухе
рабочей зоны и в атмосферном воздухе населенных мест
№
Соединение
Формула
п/п
Молекуляр-
ПДКр.з. (1)
ная масса
ПДКм.р. (2)
ПДКс.с. (3),
мг/м3
1
2
1
Железа оксид
2
Железа растворимые соли в пе-
3
4
5
Fe2O3
159,7
10 (1)
-
-
0,1 (1)
CdS
144,46
0,1 (1)
-
-
0,2 (1)
Cd(C17H3
678,39
0,1 (1)
ресчете на Fe
3
Кадмий сернистый
4
Кадмий и его соединения
5
Кадмий стеариновокислый в пересчете на Cd
3COO)2
6
Кадмия оксид
CdO
128,39
0,1 (1)
7
Кобальт
Co
58,93
0,5 (1)
8
Кобальта гидрокарбонил и про-
Co(CO)4
171,98
0,01 (1)
дукты его распада в пересчете на
H
Co2O3
165,88
0,5 (1)
Mn
54,94
0,3 (1), 0,01
Co
9
Кобальта оксид
10
Марганец
(3)
11
Медь
Cu
63,54
1 (1)
12
Молибден
Mo
95,94
> 4 (1)
13
Молибдена нерастворимые со-
-
-
6,0 (1)
единения
79
Приложение 1 (продолжение)
1
2
3
4
5
14
Молибдена растворимые соеди-
--
--
2,0 (1)
нения в виде аэрозоля пыли
15
Молибдена карбонил
16
Мышьяк и его соединения в пе-
4,0 (1)
Mo(CO)6
264,0
1 (1)
-
-
0,5 (1), 0,003
ресчете на As
(3)
17
Мышьяка пятиокись
As2O5
229,84
0,3 (1)
18
Мышьяка трехокись
As2O3
197,84
0,3 (1)
19
Никель
Ni
58,71
0,5 (1)
20
Никель сернистый в пересчете
NiS
90,76
0,5 (1)
NiSO4
154,78
0,5 (1)
Ni(CO)4
170,75
0,0005 (1)
на Ni
21
Никель сернокислый
22
Никеля карбонил
23
Никеля растворимые соединения
-
-
1 (1)
24
Олово и его неорганические со-
-
-
2 (1)
Hg
200,59
0,01 (1),
единения
25
Ртуть
0,0003 (3)
26
Ртуть хлорная
27
Свинец и его неорганические со-
HgCl2
271,5
0,1 (1)
-
-
0,01 (1),
единения в пересчете на Pb
28
Свинец сернистый
29
Селена соединения в пересчете
0,0007 (3)
PbS
239,28
0,0017 (3)
-
-
0,2 (1)
TiO2
79,90
10 (1)
Cr
52,0
2 (1)
на Se
30
Титана диоксид
31
Хром
Приложение 1 (продолжение)
80
1
32
2
Хрома оксид
3
CrO3
4
100,0
5
0,01 (1),
0,0015 (2, 3)
33
Хром треххлористый
CrCl3·6H
266,48
0,01 (1)
-
-
0,0015 (2, 3)
2O
34
Хрома (VI) соединения в пересчете на CrO3
35
Хромовокислые соли
-
-
0,01 (1)
36
Цинк хлористый
ZnCl2
136,29
1 (1)
37
Цинка оксид
ZnO
81,37
6
(1)
81
Приложение 2
Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воде водоемов хозяйственно-питьевого водопользования
Соединение
Формула Молекулярная
Концентрация, мг/л
ППКорл ППКс.рв ППКт ПДКв
масса
1
2
3
4
5
6
7
Железа соедине-
-
-
0,5
0,5
>50
0,5
CdCl2
183,3
2
0,01
0,01
0,01
СoCl2
129,8
1000
1
≥3
1
-
-
1
≤100
-
1
CuSO4
159,6
3
0,1
10
0,1
As2O3
197,8
100
0,1
0,05
0,05
NiSO4
157,8
50
0,1
>3,75
0,1
ния в пересчете
на Fe
Кадмий хлористый в пересчете
на Cd
Кобальт хлористый в пересчете
на Co
Марганца соединения в пересчете
на Mn
Медь сернокислая в пересчете
на Cu
Мышьяк окись в
пересчете
на As
Никель сернокислый в пересчете
на Ni
82
Приложение 2 (продолжение)
1
2
3
4
5
6
7
Свинец азотно-
-
-
2
0,8
0,1
0,1
-
-
0,5
10
>0,5
0,5
-
-
0,1
0,1
6
0,1
-
-
5
1
30
1
кислый в пересчете на Pb
Хрома (III) соединения
в пересчете на Cr
Хрома (VI) соединения
в пересчете на Cr
Цинка соединение в пересчете
на Zn
Примечание: При установлении ПДК вредных веществ в воде водоемов
ориентируются на минимальную концентрацию веществ по одному из следующих
показателей:
ППК орл – подпороговая концентрация веществ в водоеме, определяемая по
изменению органолептических характеристик(запах, цвет, привкус), мг/л.
ППКс.р.в. – подпороговая концентрация вещества, определяемая по влиянию на санитарный режим водоема (сапрофитная микрофлора, биологическая потребность в кислороде и др.), мг/л.
ППКт – подпороговая концентрация вещества в водоеме, определяемая по
токсилогическим характеристикам, мг/л.
ПДКв – предельно допустимая концентрация вещества в воде водоема, мг/л.
83
Приложение 3
Предельно-допустимые концентрации тяжелых металлов в почве и ориентировочно допустимые концентрации их в почвах с различными физико-химическими
свойствами, утвержденные Госкомсанэпиднадзором России
Наименование вещества
Величина ПДК
Лимитирующий показатель
(мг/кг) почвы с учевредности
том фона
1
2
3
Предельно допустимые концентрации (ПДК)
Валовое содержание
Ванадий
150
Общесанитарный
Ванадий + марганец
100+1000
Общесанитарный
Мышьяк
2,0
Транслокационный
Ртуть
2,1
Транслокационный
Свинец
32,0
Общесанитарный
Свинец + ртуть
120,0+1,0
Транслокационный
Сурьма
4,5
Воздушномиграционный
Подвижная среда
Кобальт
5,0
Общесанитарный
Марганец (извлекаемый
700
Общесанитарный
0,1н H2SO4)
300
Общесанитарный
черноземы
400
Общесанитарный
дерново-подзолистые поч500
Общесанитарный
вы:
pH 4,0
140
Общесанитарный
pH 5,1-6,0
pH > 6,0
60
(извлекаемый ацетатно80
аммонийным буфером с pH
100
4,8)
черноземы
дерново-подзолистые почвы:
pH 4,0
pH 5,1-6,0
pH > 6,0
84
Приложение 3 (продолжение)
1
2
3
Медь**
3,0
Общесанитарный
Никель**
4,0
Общесанитарный
Свинец**
6,0
Общесанитарный
Цинк**
23,0
Транлокационный
Хром**
6,0
Общесанитарный
Ориентеровочно-допустимые концентрации (ОДК)
Валовое содержание мг/кг
Никель
а)20
Общесанитарный
б)40
Общесанитарный
Медь
в)80
Общесанитарный
а)33
Общесанитарный
Цинк
б)66
Общесанитарный
в)132
Общесанитарный
Мышьяк
а)55
Транлокационный
б)110
Транлокационный
Кадмий
в)220
Транлокационный
а)2
Транлокационный
Свинец
б)5
Транлокационный
в)10
Транлокационный
а)0,5
Транлокационный
б)1,0
Транлокационный
в)2,0
Транлокационный
а)32
Общесанитарный
б)65
Общесанитарный
в)130
Общесанитарный
85
Приложение 4
86
Приложение 4 (продолжение)
87
Приложение 4 (продолжение)
88
Приложение 5
89
Приложение 5 (продолжение)
90
Приложение 6
91
Приложение 6 (продолжение)
92
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа