научная статья по теме ПОЛИХЛОРИРОВАННЫЕ ДИБЕНЗО-П-ДИОКСИНЫ, ДИБЕНЗОФУРАНЫ И БИФЕНИЛЫ В ПОЧВАХ МОСКВЫ Сельское и лесное хозяйство

Текст научной статьи на тему «ПОЛИХЛОРИРОВАННЫЕ ДИБЕНЗО-П-ДИОКСИНЫ, ДИБЕНЗОФУРАНЫ И БИФЕНИЛЫ В ПОЧВАХ МОСКВЫ»

ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2011, № 3, с. 317-328

ХИМИЯ ПОЧВ

УДК 543.544.43:54.064

ПОЛИХЛОРИРОВАННЫЕ ДИБЕНЗО-п-ДИОКСИНЫ, ДИБЕНЗОФУРАНЫ И БИФЕНИЛЫ В ПОЧВАХ МОСКВЫ

© 2011 г. А. А. Шелепчиков1, Е. С. Бродский1, Д. Б. Фешин1, В. Г. Жильников1, Е. Я. Мир-Кадырова1, С. П. Балашова2

1 Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН, 119071, Москва, Ленинский пр., 33

e-mail: eco-analit@mail.ru 2ФГУ "ГЛАВГОСЭКСПЕРТИЗА РОССИИ", 101990, Москва, Фуркасовский пер., 12/5

Поступила в редакцию 04.03.2010 г.

Произведена оценка содержания полихлорированных дибензо-п-диоксинов (ПХДД), дибензофу-ранов (ПХДФ) и бифенилов (ПХБ) в почвах города Москвы. Концентрации ПХДД/ПХДФ в основном варьируют в интервале 0.27—16.1 нг WHO-TEQ/кг с отдельными точками очень высокого загрязнения до 57.3 нг WHO-TEQ/кг, концентрации ПХБ — 2.1—50.8 нг/г с очагами высокого загрязнения до 4020 нг/г. Вклад диоксиноподобных ПХБ в суммарный диоксиновый токсический эквивалент очень высок — от 16 до 85%. Высокие уровни ПХДД и ПХДФ в почвах свидетельствуют о сильном загрязнении атмосферного воздуха. Основным источником выбросов этих соединений, по всей видимости, является автомобильный транспорт.

ВВЕДЕНИЕ

Загрязнение окружающей среды стойкими органическими загрязнителями (СОЗ) является одной из важнейших экологических проблем. К СОЗ относятся прежде всего полихлорированные дибензо-я-диоксины (ПХДД), дибензофураны (ПХДФ) и полихлорированные бифенилы (ПХБ). Эти вещества, а также восемь пестицидов входят в список Стокгольмской международной конвенции о запрещении СОЗ, к которой присоединилась и Россия. Стойкие органические загрязнители характеризуются высокой токсичностью, длительным периодом полуразложения, способностью к биоаккумуляции и трансграничному переносу. Интенсивное изучение диоксиноподобных веществ началось в 70-80-х годах за рубежом. Было установлено, что основными источниками поступления ПХДД и ПХДФ в окружающую среду являются разнообразные химические и металлургические производства, установки для сжигания бытовых и промышленных отходов. Поэтому практически в любой индустриальной стране имеются сильнозагрязненные территории, нуждающиеся в очистке [15—17, 30].

В нашей стране изучение загрязнения окружающей среды диоксинами началось только после 1985 г. Ставшая доступной информация о техногенных катастрофах с выбросом в окружающую среду диоксинов и других СОЗ привлекла пристальное внимание к данной проблеме. Был проведен ряд предварительных исследований [3, 5, 11, 31], но систематические работы в этой области фактически не проводились, и масштаб диокси-

нового загрязнения остается неизвестным даже для крупных промышленных центров.

В 2005—2006 гг. при поддержке правительства Москвы нами было выполнено определение широкого спектра органических соединений, включая ПХДД/ПХДФ, ПХБ, полиароматические углеводороды (ПАУ), пестициды и другие вещества, в пробах почв, отобранных в различных точках города. В данной статье представлены результаты этих исследований.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Определение концентрации ПХДД/ПХДФ и ПХБ производилось методом хромато-масс-спектрометрии высокого разрешения по стандартным методикам [6, 9]. К навеске почвы около 10 г добавляли смесь внутренних стандартов (Wellington Laboratories), содержащую изотопно-меченые (13C12) ПХДД/ПХДФ и диоксиноподоб-ные ПХБ. Пробу экстрагировали методом проточной экстракции [8], затем пропускали через многослойную колонку, состоящую из слоев силиката калия и импрегнированного серной кислотой силикагеля, разделенных слоями безводного сульфата натрия. Элюат фракционировали на колонке с активным углем и на комбинированной колонке с активированным щелочным оксидом алюминия и силикагелем. К подготовленному экстракту добавляли 10 мкл тридекана и дополнительные изотопномеченые стандарты для контроля степени извлечения, затем концентрировали до 10 мкл. В полученном экстракте определяли ПХДД/ПХДФ и диоксиноподобные ПХБ,

не содержащие заместителей в орто-положении (77, 81, 126, 169). Другие конгенеры ПХБ определяли во фракции, элюированной из угольной колонки и колонки с оксидом алюминия, после дополнительной очистки на многослойной колонке и флорисиле. Все растворители, сорбенты и используемая посуда предварительно проверялись на отсутствие определяемых компонентов. Использовалось следующее оборудование: газовый хроматограф НР 6890 Plus, масс-спектрометр Finnigan MAT 95XP, колонка SGE BPX5 (диаметр 0.22 мм, толщина фазы 0.25 мкм, длина колонки 25 м) и SGE HT8 (диаметр 0.22 мм, толщина фазы 0.25 мкм, длина колонки 30 м). Анализ проводили при разрешении около 10000 в режиме MID (Multy-Ion Detection), осуществляя регистрацию двух изотопов из кластера молекулярных ионов для каждого определяемого соединения. Идентификацию производили по временам удерживания и правильности изотопных соотношений, количественные измерения — по соотношениям площадей пиков определяемого конгенера и пиков соответствующего изотопномеченого стандарта.

Расчет общего диоксинового эквивалента (TEQ) осуществляли с использованием двух систем диоксиновых коэффициентов токсичности, применяемых в настоящее время в мировой практике: международной (I-TEQ) и более новой системе Всемирной организации здравоохранения (WHO-TEQ) [36]. При расчете общего эквивалента токсичности значения, меньшие предела обнаружения, принимались за ноль. Названия конге-неров ПХБ даны по системе IUPAC.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Городские почвы из-за различных строительных работ и мероприятий по озеленению представляют собой достаточно динамичную среду, поэтому при отборе проб часто невозможно оценить продолжительность нахождения почвенного слоя на поверхности. Получаемые результаты неизбежно имеют большой разброс значений. Всего содержание ПХДД/ПХДФ было определено в 41 пробе почв. Такого количества проб недостаточно для того, чтобы делать детальные выводы об экологической ситуации столь большого города как Москва, но возможно проведение общей оценки.

Средняя концентрация ПХДД/ПХДФ в почвах для всех проб составила 8.2 нг WHO-TEQ/кг или 6.9 нг/кг без учета наиболее загрязненной пробы. Уровни загрязнения большинства проб находятся в интервале 2—6 пг WHO-TEQ/г, что меньше среднего значения (рис. 1). Наибольшие концентрации обнаружены в двух пробах с промышленных территорий, расположенных между проспектом Буденного и Шоссе Энтузиастов Восточного административного округа (ВАО) (48.2 пг WHO-TEQ/г) и на Тагильской улице, д. 10

(57.3 пг WHO-TEQ/г). Концентрации, меньшие 1 пг WHO-TEQ/г, обнаружены в трех пробах, две из которых находятся в промышленных зонах Восточного и Юго-восточного АО, а третья на пустыре за пределами МКАД (Приозерная улица). Уровни диоксинов в пробах, отобранных за пределами МКАД, оказались ниже, чем в среднем по Москве: 0.27 и 0.89 пг WHO-TEQ/г на ул. Приозерная и в районе Новокосино, соответственно. В третьей точке за пределами МКАД (пос. Северный) концентрация составила 3.8 пг WHO-TEQ/г, что может быть связано с близостью мусоросжигательного завода и Северной ТЭЦ.

Полученные данные показывают рост содержания ПХДД/ПХДФ в почвах в направлениях с северо-запада на юго-восток и с запада на восток (рис. 2). Очень нагляден пример различия уровней диоксинов в парковых зонах столицы на западе и на востоке города. Так, в районе Осеннего бульвара уровень диоксинов составляет 1.9 пг WHO-TEQ/г, а в лесопарке Кузьминки 11.2 пг WHO-TEQ/г; в почвах на приусадебных участках на севере города (пос. Северный) — 3.8 пг WHO-TEQ/г, а в лесопарке Ясенево — 12.4 пг WHO-TEQ/г.

В целом наблюдается преобладание ПХДФ, что указывает на преимущественный вклад продуктов горения (газовых выбросов автотранспорта, печей уничтожения отходов и иных высокотемпературных процессов).

Территории города можно разделить на три категории: промышленные, парковые и общего назначения. В последнюю категорию входят дворовые территории, пустыри, газоны, скверы, бульвары и автомагистрали. Эта классификация является весьма условной, так как в Москве, как и во многих других крупных городах, близко соседствуют жилые районы и промышленные предприятия. Как видно из данных, представленных в табл. 1, средние значения концентраций ПХДД/ПХДФ находятся на близких уровнях для всех категорий почв. Немного более высокий уровень наблюдается в парковых территориях, что, вероятно, связано с более длительным периодом накопления, а также с тем, что в этих местах опадающую листву, которая сорбирует на себе пыль и загрязнители, не убирают, как это делается в других частях города. Загрязнение в двух точках с наибольшей концентрацией ПХДД/ПХДФ, по-видимому, обусловлено специфическими локальными источниками.

Для характеристики концентрации различных загрязнителей окружающей среды часто используется сравнение с ПДК. В СССР приказом МЗ СССР № 697 от 08.09.86 г. значение ПДК устанавливалось на уровне 0.33 нг/кг. Данная величина являлась наиболее жесткой в мире и фактически недостижимой для почв мегаполисов. Современные нормативные документы РФ не регламенти-

60 г

55 -

50

е

Э ~ 20

15 -

а

w 10 н

5 -

ООООООО ААААААА

gauggoo

un ^Н гч <N ^ ^ -1---O-

ООООО ААААА UUPQPQPQ WWU и и

W W W

000000000000000000 АААААААААААААААААА ВВВВВВВВВВВВ

WWWWWWW^ ^ Q Q Q »»»»»»

тот^нот^ДДнчичич ^^^^^^ ^ ^ ^ ^ (^Oh^^

1 I I I Г) QV (NI о

ОООО АААА ЗЗЗЗ

О OO ^н (N40 40 00 ( 1---1ЧОЧОЧО ,

ОО

АА

cococo

oo ЧО

32

ЮО

ОООО АААА ЗЗЗЗ

inoo^ чочочо0?

Шифр пробы (место отбора)

Рис. 1. Суммарный диоксиновый эквивалент токсичности для ПХДД/ПХДФ в пробах почв. Пунктирная линия среднее значение для всех проб; непрерывная — без учета двух наиболее загрязненных проб.

0

руют содержание диоксиноподобных веществ в почвах. Для зарубежных стран, как видно из табл. 2, наблюдаются огромные различия в нормативах. Частично это связано с тем, что для диоксинов в большей степени, чем для других веществ, значение имеет не концентрация, а источник загрязнения и потенциал перехода загрязнителя из почвы в пищевые цепи и в организм человека. В почве диоксины могут сохраняться десятки лет практически без изменений [35]. Считается, что они сор

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком