Концепция предельно допустимых концентраций (ПДК) тяжелых металлов в почве

Основными задачами мониторинга окружающей среды, по Ю. А. Израэлю, являются следующие: наблюдение за фактическими уровнями загрязнения природной среды; прогноз возможных уровней загрязнения в будущем; оценка негативных последствий фактических и прогностических уровней загрязнения; выявление факторов и источников, определяющих эти последствия. Ключевое положение, занимаемое почвой в наземных экосистемах, делает насущно необходимым организацию почвенного мониторинга. Неотъемлемую часть общего контроля за состоянием окружающей среды составляет нормирование загрязнителей в различных средах, и в частности в почве. До сих пор главной целью в нормировании антропогенных воздействий на почву является разработка научно обоснованных ПДК загрязнителей в почве (ПДК_п), превышение которых принято считать отклонением от нормы.

В настоящее время существует несколько подходов для обоснования ПДК загрязняющих веществ в почве. Все концепции имеют некоторые отличия и в то же время ряд существенных черт сходства. Наиболее определенными являются точки зрения медиков-гигиенистов (НРБ-69; Гончарук, Сидоренко, 1986) и почвоведов-экологов (Зырин и др., 1985). Творческим синтезом этих исследований можно считать работы В.Б. Ильина.

Традиционно разработке теории определенного уровня ПДК загрязняющих веществ в различных природных средах самое пристальное внимание уделяют специалисты в области медицинской санитарии и гигиены. Достигнуты значительные успехи в установлении этого норматива для воды, воздуха; продуктов питания и т.д. Предлагаемые гигиенистами ПДК для почвы рекомендованы или даже приняты в качестве государственных нормативов.

Определения некоторых из них можно рассмотреть в качестве примеров: «Уровень ... не вызывающий при равномерном (потреблении) в течение 50 лет обнаруживаемых современными методами неблагоприятных изменений в состоянии здоровья человека и его потомства» (НРБ-69); «Под ПДК ... (экзогенного химического вещества) в почве следует подразумевать максимальное его количество (в мг/кг пахотного слоя абсолютно сухой почвы), установленное в экстремальных почвенно-климатических условиях, которое гарантирует отсутствие отрицательного прямого или опосредованного через контактирующие с почвой среды воздействия на здоровье человека, его потомства и санитарные условия жизни населения» (Гончарук, Сидоренко, 1986). Однако обнаружить неблагоприятные для здоровья человека последствия можно в ряде случаев, только обследовав значительные группы людей нескольких поколений. В формулировках понятий ПДК используются неопределенные термины, например «современные методы», «отрицательное воздействие на здоровье человека», нет указаний на количество поколений потомства, в котором может проявиться неблагоприятное воздействие загрязнителей. Установление ПДК_п в «экстремальных почвенно-климатических условиях», которые моделируются, по сути, не почвой, а песчаной культурой (в лабораторных условиях), также не может быть принято, так как в этом случае не учитывается специфика реальных почв. В другом определении ПДК_п добавлено требование «не вызывать ... отрицательного влияния ... на самоочищающую способность почвы». Если под самоочищением понимается способность почвы контролировать содержание чужеродных соединений, возвращать его к первоначальному уровню, то не совсем ясно, почему этот признак выделяется как один из главных. Если же самоочищение - это способность почвы освобождаться от токсикантов вообще, то неясно, каким образом это явление может происходить с такими загрязнителями, как тяжелые металлы.

Пороговые концентрации загрязнителей, по которым определяются ПДК загрязняющих веществ в почве, выявляются в наиболее жестких условиях по следующим показателям: общесанитарному, миграционно-водному, миграционно-воздушному, санитарно-токсикологическому, органолептическому и фитоаккумуляционному. Самый уязвимый показатель и берется за базовое значение, определяющее единое ПДК данного вещества в почве вообще. В дальнейшем этот норматив должен использоваться следующим образом: измеряется содержание загрязнителя в реальной почве, сравнивается с ПДК_п и на основании этого сравнения делается вывод о том, загрязнена ли данная почва или нет. Очевидное преимущество такого способа оценки степени загрязнения почвы заключается в его простоте. Однако это преимущество, по-видимому, является кажущимся. При таком способе оценки ситуации большая часть почв окажется загрязненной, так как содержание в них, например, тяжелых металлов будет превышать ПДК_п.

Осознавая это противоречие, большинство исследователей в той или иной мере (в явной или скрытой форме) отказываются от понимания ПДК в почве как единого общего для всех почв норматива. Например, Е.И. Гончарук и Г.И. Сидоренко (1986), рассматривая в качестве базового единое ПДК_п, определенное в жестких модельных условиях, предлагают вводить поправочные коэффициенты, которые должны учитывать основные почвенно-климатические и биологические показатели, свойственные реальной почве. Они будут различны в почвах разного типа. Следует отметить, что для определения указанных коэффициентов необходимо провести глубокое и широкое исследование, по своему объему значительно превосходящее определение базового значения ПДК_п. По-видимому, невозможно путем использования ограниченного набора коэффициентов адекватно оценить действие загрязнителя в реальных почвенно-экологических ситуациях. Это означает, что базовое значение ПДК в почве может выполнять только функции сравнительной оценки токсичности различных поллютантов в контролируемых условиях лабораторного эксперимента. Поэтому почвоведы-экологи в своих работах считают, что единого ПДК для всех почв вообще не может быть.

В качестве путей, которые позволили бы усовершенствовать предлагаемую систему нормирования содержания загрязнителей в почве, основанную на определении ПДК_п, предлагаются несколько подходов. Н. Г. Зырин С соавторами (1985) полагают, что для разработки ПДК тяжелых металлов в различных почвах следует особое внимание уделять почвенно-экологическим принципам, учитывающим основные свойства исследуемых почв. Таковыми авторы считают буферную способность почв, формы соединений тяжелых металлов и их трансформацию во времени, реакцию почвенной биоты на загрязнение, а также возможность перехода тяжелых металлов в другие среды. Значительное внимание уделяется вопросам миграции и трансформации тяжелых металлов в почвах, а также проблеме определения, в каких формах (подвижных, водорастворимых и т. д.) тяжелые металлы находятся в почвах.

Дальнейшее развитие концепции ПДК тяжелых металлов в почве нашло свое отражение в работах В. Б. Ильина. Автором предлагается для обсуждения принципиальная схема нормирования тяжелых металлов в почве, главным в которой является положение о многофункциональности почвы. Последняя рассматривается как компонент биогеоценоза, средство и объект сельскохозяйственного использования, среда обитания патогенных микроорганизмов. В соответствии с различными функциями почвы в качестве разработчиков ПДК_п должны выступать микробиологи, почвоведы, агрохимики, зоотехники, медики-гигиенисты. По мнению автора схемы, в нормировании тяжелых металлов в почве следует использовать пять этапов-тестов, в которых задействованы наиболее чувствительные почвенные микроорганизмы и (или) показатели биохимической активности почвы, наиболее устойчивые патогенные микроорганизмы, содержание подвижных форм тяжелых металлов в почве, растениях и т. д.

Таким образом, анализ литературных материалов, относящихся к проблеме нормирования экзогенных химических веществ, и в частности тяжелых металлов, показал, что исключительно трудно на данном этапе разработать научно обоснованные ПДК загрязнителей в почве. Принятые в качестве государственных нормативов ПДК_п не отражают существующую реальность, а принципы, которые должны их улучшить, недостаточно разработаны.

В качестве альтернативного решения проблемы мониторинга окружающей среды предлагается ограничиваться экспертной оценкой антропогенного воздействия на окружающую среду в каждой конкретной ситуации. Оценка осуществляется группой специалистов различного профиля, которые должны выявить влияние на среду обитания, на здоровье человека и благосостояние людей различных мероприятий и проектов, а также прогнозировать возможные последствия антропогенного воздействия по принципу аналогичных ситуаций. В дальнейшем полученную информацию следует интерпретировать и передавать компетентным органам или лицам. Задачей эксперта-специалиста в определенной области является не столько изучение ответной реакции объекта его исследования на загрязнение, сколько оценка этой реакции с позиций охраны окружающей среды и непосредственная помощь человеку, облеченному властью принимать решение, делать выбор среди нескольких вариантов мероприятий.

В связи с этим необходимо иметь критерии для оценки химического загрязнения почвы с позиций каждой участвующей в нормировании конкретной научной дисциплины. Что касается микробиологических исследований загрязнения почв тяжелыми металлами, то они, как правило, ограничиваются изучением влияния загрязнителя на отдельные микробиологические показатели и не содержат оценку этого воздействия.