Розділ 3 методи і технології очистки ґрунту від важких металів

3.1.Основні показники визначення забруднення ґрунтів важкими

металами

Серед контрольованих показників стану ґрунтів розрізняють дві групи: хімічні і біохімічні. До хімічних показників відносять ті властивості ґрунтів, зміна яких може бути викликано забруднюючими речовинами і які можуть негативно впливати на живі організми. До хімічних належать показники найважливіших хімічних властивостей ґрунтів: гумусного стану, кислотно-основних і катіонно-обмінних властивостей, в окремих випадках окислювально-відновних властивостей ґрунтів.

До біохімічних відносять показники, що характеризують акумуляцію в ґрунтах забруднюючих речовин та їх безпосереднього негативного впливу на живі організми. До групи біохімічних показників відносяться:

1) загальний вміст забруднюючих речовин;

2) вміст сполук забруднюючих речовин, що володіють реальною і потенційною рухливістю.

Показники загального (валового) змісту контрольованих елементів як природного, так і техногенного походження характеризують їх запас в ґрунтах. Визначення загального вмісту хімічних елементів в ґрунтах трудомістке і вимагає повного розкладання алюмосилікатів, що утримують значну частину сполук, особливо в незабруднених ґрунтах (сплавлення проби, розкладання кислотами за участю плавикової кислоти) [11, 156 ].

При оцінці стану забруднених ґрунтів загальний вміст хімічних елементів є показником менш інформативним. Існує досить багато даних про природний рівень загального вмісту важких металів (Hg, Pb, Cd, As, Zn, Cu та ін.). Крім того, встановлено особливості регіонального фонового вмісту багатьох елементів, а також виявлені закономірності зміни їх кількості в залежності від гранулометричного складу, гумусованості ґрунтів, реакції середовища, вмісту елементів в ґрунтоутворюючих породах та інших факторів (таблиця 2) .

Таблиця 2

Фоновий вміст валових форм сполук важких металів в ґрунтах (мг / кг).

Ґрунт	Елемент, мг / кг
	Zn	Cd	Pb	Hg	Cu	Co	Ni	As
Дерново-підзолисті піщані і супіщані	28	0,05	6	0,05	8	3	6	1,5
Дерново-підзолисті глинисті і суглинні	45	0,12	15	0,1	15	10	30	2,2
Сірі лісові	60	0,20	0,15	12	35	2,6	-	-
Чорноземи	68	0,24	0,20	15	45	5,6	-	-
Каштанові	54	0,16	0,15	12	35	5,2	-	-

З розширенням екологічного контролю стану ґрунтів широко стали застосовувати методи визначення вмісту кислото розчинних (1 н. HCI, 1 н. HNO₃) з'єднань ВМ.  Застосування як реагентів розбавлених розчинів мінеральних кислот не забезпечує повного розкладання проби, але дозволяє перевести в розчин основну частину сполук хімічних елементів техногенного походження [13, 294].

До рухомим форм важких металів відносять елементи та сполуки ґрунтового розчину і твердої фази ґрунту, які знаходяться в стані динамічної рівноваги з хімічними елементами ґрунтового розчину. Для визначення рухливих важких металів в ґрунтах як екстрагента застосовують слабосольові розчини, з іонною силою, близької до іонної силі природних ґрунтових розчинів: (0,01-0,05М СаCI _2, Са (NO ₃) _2, KNO ₃)_. Зміст потенційно рухомих сполук контрольованих елементів в ґрунтах визначають у витяжці 1 н. NH₄CH₃COO при різних значеннях рН. Використовують цей екстрагент і з додаванням комплексоутворювачів (0,02-1,0 М ЕДТА).

Для аналізу найчастіше відбирають верхні шари ґрунту (0-10 см), іноді аналізується розподіл забруднюючих речовин в ґрунтовому профілі. Верхні горизонти грають роль геохімічного бар'єру на шляху потоку речовин, що надходять з атмосфери. В умовах промивного водного режиму забруднюючі речовини можуть проникати вглиб і накопичуватися в ілювіальних горизонтах, які також служать геохімічними бар'єрами.

Санітарно-гігієнічним критерієм якості навколишнього середовища служить гранично допустима концентрація (ГДК) хімічних речовин в об'єктах навколишнього середовища. ГДК відповідає максимальному вмісту хімічної речовини в природних об'єктах, яке не викликає негативного (прямого чи непрямого) впливу на здоров'я людини [10, 200].

Токсична дія різних хімічних речовин на живі організми характеризують загальносанітарним показником, у якості якого часто використовують показник ЛД-50 (летальна доза), який показує масу речовини, що надійшов в організм піддослідних тварин (мишей, щурів) і що викликав загибель 50% з них. Розмірність цього показника - мг речовини на кг маси піддослідної тварини. Прямі контакти людини з ґрунтом несуттєві і відбуваються опосередковано через інші компоненти:

• ґрунт - рослина - людина; 

• ґрунт - рослина - тварина - людина; 

• ґрунт - повітря - людина; 

• ґрунт - вода - людина. 

Визначення ГДК в ґрунтах зводиться до експериментального визначення здатності цих речовин підтримувати допустиму для живих організмів концентрацію речовин в контактуючих з ґрунтом воді, повітрі, рослинах. Саме тому ГДК хімічних речовин для ґрунтів встановлюється не тільки за загальносанітарним показником, як це прийнято для інших природних середовищ, а ще й за трьома іншими показниками: транслокаційному, міграційному водному і міграційному повітряному (таблиця 3).

Транслокаційний показник визначають по здатності ґрунтів забезпечувати вміст хімічних речовин на допустимому рівні в рослинах (тест-культурами служать редис, салат, горох, квасоля, капуста та ін.) [14, 534].

Відповідно міграційний водний і міграційний повітряний визначають по здатності ґрунтів забезпечувати вміст цих речовин у воді і повітрі не вище ГДК. Однак санітарно-гігієнічні нормативи якості ґрунтів не позбавлені недоліків; основний з них полягає в тому, що умови модельного експерименту визначення ГДК і природні умови сильно відрізняються.

Одним з етапів вирішення проблеми екологічного нормування був підхід, заснований на визначенні допустимого навантаження на ґрунт з урахуванням її буферних властивостей, що забезпечують здатність ґрунту обмежувати рухливість надходять з поза хімічних речовин, здатність до самоочищення. Такі підходи розвиваються в Україні і в інших країнах.

Але розробити ГДК для кожного типу ґрунтів дуже важко. Доцільна розробка нормативів хімічних речовин для ґрунтово-геохімічних асоціацій, об'єднаних спільністю основних фізико-хімічних властивостей, що визначають їх стійкість до хімічного забруднення.

На наступному етапі для ряду хімічних елементів були розроблені ОДК (орієнтовно допустимі концентрації) цих елементів для ґрунтів, що розрізняються по найважливіших властивостям (по кислотності і гранулометричному складу). Розроблено вони були не на основі стандартизованого експериментального методу, а на узагальненні наявних відомостей про взаємозв'язок між рівнем навантаження на ґрунти, станом ґрунтів і суміжних середовищ [16, 174].

    

Таблиця 3