Аналіз та підвищення якості надання сервісних послуг на прикладі Чернігівського центру „Облдержродючість”

 

На забруднених важкими металами ґрунтах не можна вирощувати листові  овочі і коренеплоди, які сильніше за інші культури поглинають метали з  ґрунту. Відносно небагато їх накопичують  у товарній частині урожаю томати і баштанні. Але краще на таких ґрунтах вирощувати технічні культури: льон, коноплю, картоплю, а також цукрові буряки.

При сильному забрудненні важкими металами верхній шар ґрунту знімається і замінюється „чистим”.

 

3.2 Нормування  вмісту важких металів у ґрунті

 

Зберігання головної функції ґрунту – забезпечення умов для нормальної життєдіяльності сільськогосподарських  культур – в умовах зростаючого  забруднення оточуючого середовища стає завданням першочергового значення. Успішне вирішення його залежить, зокрема, від дієвості контролю за надходженням забруднювачів у ґрунт, а із ґрунту – у харчовий ланцюг.

ГДК важких металів – це така їх концентрація, яка при тривалому  впливі на ґрунт і рослини, що ростуть  на ньому, не викликає яких-небудь патологічних змін чи аномалій у ході біологічних  процесів, а також не призводить до накопичення токсичних елементів  у сільськогосподарських культурах  і, відповідно, не може порушувати біологічний  оптимум для сільськогосподарських тварин і людини (Таблиця 2).

Валовий вміст важких металів доцільно використовувати для загальної характеристики стану ґрунтів і потенційної небезпечності важких металів [6]. Лише вміст рухомих форм буде зумовлювати рівень їхньої токсичності.

Метали саме у рухомих сполуках негативно впливають на ґрунтовий  біоценоз, що неодноразово було доведено вітчизняними і зарубіжними спеціалістами.  У ґрунтах, у першу чергу, необхідно проводити контроль за вмістом As, Cd, Hg, Se, Pb, Zn (/ клас небезпечності), у другу чергу – за вмістом В, Co, Mo, Ni, Cu, Sb, Cr (// клас небезпечності), у третю чергу – Ва, V, W, Mn, Sr (/// клас небезпечності).

Слід зазначити, що  згідно з багатьма дослідженнями, пороговим слід вважати зниження урожаю на 15-20%, оскільки при цьому відбувається важлива у гігієнічному плані обставина – накопичення важких металів у частині рослин, що вживаються у їжу, вище ГДК.

Таким чином, вивчення результатів  антропогенного забруднення оточуючого середовища у даний час набуло виключно важливого значення, оскільки багато з хімічних інгредієнтів, які накопичуються у повітрі, воді і ґрунтах, є надзвичайно небезпечними для живих організмів. На найбільшу увагу заслуговує техногенне накопичення важких металів, особливо у ґрунтах – початковій ланці харчового ланцюга. Так само актуальними є вивчення забруднення сільськогосподарських культур, тому що 70-80% від загальної кількості важких металів, що надходять в організм людини, припадає на рослинну продукцію.

Таблиця 2 – ГДК важких металів, мг/кг [6].

Елемент	ГДК валових форм		ГДК рухомих форм Кисіль В.І., 1997 (ацетатно-амонійний  буфер, рН 4,8)	ГДК валового вмісту в рослинній продукції, мг/кг сух. реч.(Кисіль В.І.)
	Мінеєв, 1990	Черних, Ладинін, 1995
Сu	100	100	3	5
Ni		50	4	-
Co		50	5	-
Zn	300	300	23	10
Cd	5	3	0,7	0,003
Pb	100	32	2	0,5
Cr	100	100	6	0,3

 

 

3.3 Способи детоксикації важких металів,

техногенно  накопичених у ґрунті

 

Серед заходів детоксикації надлишку важких металів у ґрунті можна  виділити наступні:

1. Вапнування ґрунту. Установлено, що при рН 6,5 спостерігається найменша розчинність важких металів. У дослідах, проведених Карповою і Потатуєвою, встановлено, що вапно значно знижує надходження кадмію в рослини. У літературі часто відмічається переважно антагонізм між Са і важкими металами. Даних про взаємодію Мg з важкими металами дуже мало.
2. Застосування гною, торфу, органо-мінеральних компонентів та інших дозволяє використовувати властивість багатьох органічних сполук до комплексоутворення з важкими металами. Утворені металоорганічні комплекси є або малорухомими, або неспроможними до подолання клітинних мембран на контакті ґрунт – корінь. Поряд із цим використання органічних добрив вирішує інше важливе для забруднених ґрунтів завдання – збагачує їх органічним вуглецем і елементами мінерального живлення рослин.
3. Фосфоритування кислих ґрунтів. Значну здатність до детоксикації важких металів мають фосфорні добрива. Фосфати Pb, Zn та інших металів являють собою важкорозчинні сполуки, малодоступні для рослин. Внесення 3 т/га однозаміщеного фосфату кальцію в ґрунти за ефектом детоксикації Pb (враховувався вміст Pb у рослинах) відповідало внесенню від 1 до 4 т СаСO₃ /га. Для зниження видатків на суперфосфат доцільно використовувати фосфоритне борошно. Тому фосфоритування кислих ґрунтів з метою інактивації надлишкових важких металів розглядається як один з важливих заходів охорони здоров'я людини і тварин.[12].
4. Використання цеолітів. Для детоксикації надлишку важких металів у ґрунті, можливо, ефективним стане використання цеолітів як природних, так і штучних. Слід зазначити, що це відноситься до металів, що знаходяться у ґрунтовому розчині у вигляді катіонів. Надходження у рослини аніонної форми металів від присутності цеолітів не знижується [12].При застосуванні різних видів цеоліту в кислих ґрунтах, забруднених свинцем, вдавалося знизити вміст цього металу на 30%. Разом з тим, у деяких ґрунтах ефект від присутності цеоліту виявився слабким.
5. Антагоністичні взаємодії між хімічними елементами  та  вирощування толерантних культур чи сортів. Як відомо з агрохімії, при поглинанні рослинами з ґрунту хімічних елементів виникають протилежно направлені взаємодії: синергічні, коли присутність одного елемента сприяє надходженню в корені іншого, і антагоністичні, коли все протікає навпаки.Антагоністичні взаємодії між хімічними елементами, мабуть, можна використовувати для зменшення надходження важких металів із ґрунту в рослини. Зокрема, було вказано на антагонізм між На та Zn і доводилася можливість використання цинку, в даному випадку як значно менш токсичного, для обмеження надходження ртуті в харчові ланцюги [12].У США є рекомендації по застосуванню добрив, що містять Cd, з врахуванням співвідношення Zn: Cd. Якщо воно більше за 100, то кількість Cd, що вноситься на 1 га, не повинна бути більшою за 6-7 кг. Якщо менше 100, то норма внесення Cd із добривами 3-4 кг/га.Поряд з цими існують і біологічні заходи, що діють у тому ж напрямку. До них відноситься вирощування толерантних культур чи сортів, що використовуються в їжу, вирощування технічних і лісових культур, розведення квітів.
6. Створення нового орного горизонту як за рахунок плантажної оранки, що забезпечує захоронення шару на глибині 40-50 см і вивертання на поверхню підорного незабрудненого, так і шляхом створення насипної товщі за рахунок ґрунту, привезеного з незабрудненої території. Можливе також видалення токсичного шару і розміщення на його місці нормального ґрунту.

 

3.4 Токсична дія важких металів

 

 

 Цинк.Ґрунт: кларк цинку в земній корі 7*10^-3%. Існує 72 цинкових мінерали (мінеральних видів). Вміст його у ґрунтах залежить від материнської породи, вмісту органічної речовини реакції ґрунтового розчину. Вміст валового Zn у ґрунтах змінюється від 5,5 до 132 5 мг/кг. Ґрунти України бідні на рухомі форми Zn і мають від слідів до 0,30 мг/кг сухого ґрунту Zn і Cd є супутниками: чим більше у ґрунті Zn, тим більше у ньому Cd Відношення Zn до Cd становить близько 1000:1. У гумусовому шарі вміст Zn підвищується. За даними наукових установ, цинкові добрива треба вносити у ґрунт тоді, коли вміст у ньому рухомої форми в орному шарі менше 0,3 мг/кг. зв'язку з можливою шкідливою дією надлишків Zn на живі організми встановлено його ГДК, яке становить 300 мг/кг у ґрунті для валових форм і 23 мг/кг – для рухомих форм цинку [6].

Рослини: вміст Zn у рослинах коливається від 15 до 22 мг на 1 кг сухої речовини, винос з урожаєм різних культур від 75 до 188 г на 1 га, за іншими джерелами від 1200 до 2100 г/га. Середній вміст цинку в рослинах 50 мкг/г сухої речовини. Zn має слабку фітотоксичність що проявляється тільки при збільшенні його вмісту в ґрунті. Ознаки фітотоксичності проявляються при вмісті Zn в тканинах 300-500 мг/кг сухої речовини. Zn входить до складу ферментів, бере участь у білковому, вуглеводневому, фосфорному обміні речовин, у біосинтезі вітамінів та росткових речовин.

ГДК для цинку становить 200-400 мг/кг сухої маси рослин.

Тварини і людина: цинк, як і інші мікроелементи, поступає у тваринний  організм із кормами.

Цинк активізує гормони статеві, передньої частини гіпофізу і  підшлункової залози. Цинк входить до складу гормону підшлункової залози інсуліну, регулюючи при цьому вуглеводневий обмін; статевих гормонів, активізуючи тестостерон, фолікулін, пролін; відіграє важливу роль у процесах запліднення і відтворення. Тісний зв'язок цинку з гормонами, ферментами і вітамінами зумовлює його регулюючий вплив на відтворну функцію, обмін вуглеводів, білків, жирів, систему кровотворення, ріст і розвиток організму тварин. Цинк виявлений у складі ферментів дегідрогенази, пептидази, трансфосфорилази, карбоксипептидази, карбоангідрази, уреази. Ці ферменти беруть участь у обміні білків і вуглеводів. Цинк каталізує ферменти аргіназу, дегіропептидазу, амінопемтидазу, енолазу та ін. Отже, він бере участь у процесах клітинного дихання та окислення вуглеводів.

Цинк є необхідним для утворення  і дозрівання сперматозоїдів. При надлишковому надходженні до організму людей і тварин токсично діє на серце, кров та інші органи, виявляє канцерогенну дію. Засвоєння тваринами цинку з різних кормів неоднакове. Наприклад, цинк кукурудзи засвоюється у кількості 52%, пшениці – 60%, гороху, ячменю, вівсу і бобів – 66-68%, люпину – 80% від прийнятого.

Свинець.Ґрунт: кларк Рb у літосфері – 1,6*10^-3%, 16 мг/кг. У ґрунті кількість його коливається від 0,37*10 ^-3 до 4,33*10 ^-3%. Розроблені ГДК значно відрізняються один від одного. За одними даними, ГДК валових форм Рb у ґрунті становить 100 мг/кг, за іншими – 15-20 мг/кг; 32 мг/кг. ГДК рухомих форм свинцю в ґрунті становить 2 мг/кг.

Рослини: свинець має невисоку фітотоксичність: наявність діючої у рослинах системи  інактивації елементів, що проникають у кореневу систему, затримує основну  частину Рb у коренях рослин. Дуже високі концентрації Рb можуть суттєво пригнітити ріст рослин і викликати хлороз, обумовлений порушенням надходження Fe.

Звичайний вміст Рb у сільськогосподарських культурах, що використовуються в їжу, – 1-5 мг/кг сухої речовини. ГДК Рb овочевих і зернових культур становить 0,3 мг/кг, але є і більш високі показники (до 10 мг/кг сухої маси). Допустима концентрація у кормах –до 10 мг/кг.

Тварини і людина: отруєння тварин свинцем трапляється у місцевостях, де трава містить до 150 мг і більше свинцю в 1 кг сухої речовини. Крім того, часто причиною отруєнь тварин цим елементом є транспортні засоби, у яких перевозять корми, забруднені сполуками свинцю, що широко застосовується у промисловості й потрапляє в атмосферу та воду.

Кадмій.Ґрунт: кларк Cd і літосфері 1,3*10^-5% або 0,13 мг/кг. У ландшафті Cd є рідким розсіяним елементом. Cd численні основні, подвійні і комплексні: сполуки. ГДК у воді 10 мг в 1 л. Для ґрунтів Франції встановлено ГДК Cd 3 мг на 1 кг ґрунту, ,у нашій країні – 3 мг/кг для валових форм і 0,7 мг/кг – для рухомих. Більш інтенсивно надходить Cd у рослини на кислих ґрунтах і значно менше – на нейтральних і лужних, тому для зниження надходження його у рослини велику роль відіграє їх вапнування.

Токсичний вплив на рослини: цей  елемент, маючи надзвичайно високу токсичність, легко пересувається  у ґрунтах, швидко засвоюється рослинами  і нагромаджується у них. Він має кумулятивні властивості. Унаслідок надмірного вмісту кадмію в рослинах спостерігається почервоніння і хлороз листків, стебел, черешків.

У природній рослинності західних штатів США концентрація кадмію коливається  у межах 0,03-0,3 мкг/г сухої речовини. У зерні злаків з різних країн вміст кадмію змінюється від 0,02 до 0,2 мкг/г сухої речовини. Згідно деяких даних, середня концентрація кадмію в рослинах суходолу дорівнює 0,005 мкг/г сухої речовини.

Середній вміст в органах рослин: зерно – 0,2-4 мг/кг; солома – 0,1-12 мг/кг. Фітотоксичність Cd пояснюється його близькістю за хімічними властивостями до Zn. Може виступати у ролі Zn у багатьох біохімічних процесах, порушуючи роботу ферментів. Це призводить до цинкової недостачі і, як наслідок, пригнічення рослини та її гибелі.

Токсичний вплив на тварин і людину, токсичність кадмію проявляється досить сильно. Є дані про ембріофобну і канцерогенну дію кадмію. Цей метал здатен заміщувати цинк у ензиматичних системах, необхідних для формування кісткової тканини, що супроводжується важкими захворюваннями. Відоме гостре захворювання, що вражає кісткову систему (хвороба ітаї-ітаї). Негативний вплив на тварин виявляється не відразу після поїдання корму, що містить надмірну кількість кадмію, а через деякий час.

Кадмій знижує здатність організму  протистояти хворобам. Він має мутагенні і канцерогенні властивості, негативно впливає на спадковість, а також руйнує еритроцити крові, сприяє захворюванням нирок і сім'яних залоз, викликає гастрит і анемію. Для людини допустима доза Cd становить 70 мкг на добу для дорослих і повністю виключає його присутність у питній воді та їжі для дітей.

Проведений  анналіз  свідчить  про  небезпеку  забруднення  грунтів  важкими  металами, зокрема, міді, для  якої  відсутні  загальноприйняті  стандартні  методи  визначення  її  в  грунті.

 

4. Розроблення  проекту  стандарту  організації  України

та  робочої    інструкції

 

Наявна  екологічна  ситуація  в  Україні  вимагає  створення  нормативної  бази  для  визначення  вмісту  в  ґрунтах  небезпечних  для  здоров’я  людини  та  довкілля  небезпечних  забруднюючих  речовин, зокрема   важких  металів, до  яких  належить  мідь.  Розроблення  проекту  стандарту  організації  України  щодо  якості  грунту, а саме  визначення  вмісту  рухомих  сполук  міді в  ґрунті  в  буферній  амонійно-ацетатній   витяжці з pH  4.8  методом  атомно-абсорбційної спектрофотометрії.

Без  загальноприйнятих  стандартних  методів  практично  неможливо  оцінювати  стан  ґрунту, можливість  його  використання  у  сільському  господарстві, прогнозувати  можливий  вміст  міді  у  продуктах  харчування  рослинного  походження  та  кормах. Без  стандартного методу  визначення  вмісту  рухомих  сполук  міді  в  ґрунті  неможливо  встановити  нормативи  їхнього  вмісту  в  ґрунтах  відповідно  до  статті  165  Земельного  кодексу  України  (у  вигляді  гранично  допустимих  концентрацій  або  інших  санітарно- гігієнічних  нормативів), які  б  забезпечили  користування  ґрунтами.  На  відміну  від  інших  металів, мідь  ґрунту  нетоксична.

Нами  прийнято  участь  у  створенні  поректу  стандарту  організації та  робочої  інструкції  „Готування  витяжки з грунту” згідно  з ДСТУ  ISO  10013:2003  „Настанови  з розробляння документації  системи управління  якістю”.