ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2015, № 6, с. 668-674
= ХИМИЯ ПОЧВ
УДК 543.544.5.068.7
ПОЛИЦИКЛИЧЕСКИЕ АРОМАТИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ
В ПОЧВАХ г. МОСКВЫ*
© 2015 г. Е. А. Белинская, Г. В. Зыкова, С. Ю. Семёнов, Г. Г. Финаков
Научно-технический центррадиационно-химической безопасности и гигиены ФМБА России,
123182, Москва, ул. Щукинская, 40 e-mail: eabelinsk@yandex.ru Поступила в редакцию 17.07.2014 г.
Определено содержание полициклических ароматических углеводородов в образцах почв, отобранных на территории г. Москвы. В 66% исследованных проб отмечено шестикратное превышение значения ПДК бенз[а]пирена, в 31% проб наблюдается превышение европейского норматива содержания бенз[а]пирена в почве. Измеренная массовая доля бенз[а]пирена в пробах почв варьирует в интервале 10—740 мкг/кг. Содержание экотоксиканта в почве увеличивается с запада на восток. Измеренные суммарные концентрации 10 индикаторных соединений полициклических ароматических углеводородов в почвах Москвы в основном ниже европейского норматива. Превышение европейского норматива в 2—6 раз отмечено в ЮВАО, ВАО и ЦАО г. Москвы с отдельными точками высокого загрязнения до 6118 мкг/кг.
Ключевые слова: ПАУ, бенз[а]пирен, высокоэффективная жидкостная хроматография, загрязнение почв.
Б01: 10.7868/80032180X15060039
ВВЕДЕНИЕ
Окружающая среда мегаполисов особенно сильно подвергается антропогенному влиянию. Загрязняющие вещества при рассеянии на значительные расстояния оседают на почве, отличающейся от воды и воздуха тем, что она не обладает свойством подвижности, и является местом сбора и длительного хранения экотоксикантов.
Серьезную опасность здоровью населения г. Москвы наносят полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), эти органические загрязнители характеризуются высокой канцерогенной, мутагенной и тератогенной активностью [7]. Наибольшей канцерогенной токсичностью обладают бенз[а]пирен и дибенз[а,И]антрацен [17]. Международное агентство изучения рака относит бенз[а]пирен к группе 2А (весьма вероятные канцерогены) [4]. Известно, что в зависимости от способа воздействия ПАУ на организм, они приводят к увеличению частоты возникновения рака легкого, желудка или кожи [12].
Источниками образования и поступления в окружающую среду ПАУ являются природные высокотемпературные и микробиологические процессы, а также технические процессы, связан-
* Исследования проводились в рамках выполнения договора ГПБУ "Мосэкомониторинг" № 29 от 08.08.2012 г.
ные с производством энергии, выбросами в атмосферу промышленных предприятий и автомобильного транспорта [7]. Около сотни ПАУ и их замещенных соединений попадают в атмосферу с выхлопными газами автомобилей, причем эмиссии дизельных двигателей из-за неполного сгорания топлива содержат более высокие концентрации ПАУ.
С 2005 г. государственное природоохранное бюджетное учреждение "Мосэкомониторинг" Правительства Москвы проводит ежегодный мониторинг городского почвенного покрова с учетом территориального деления и функционального зонирования, направленный на оценку уровня загрязнения полихлорированными ди-бензо-п-диоксинами, дибензофуранами, бифе-нилами, хлорированными пестицидами, ПАУ и другими органическими и неорганическими загрязнителями в почве.
В 2012 г. в лаборатории физико-химических исследований ФГУП Научно-технический центр радиационно-химической безопасности и гигиены ФМБА России выполнялись работы по определению содержания 16 приоритетных соединений ПАУ в почвах г. Москвы.
ПОЛИЦИКЛИЧЕСКИЕ АРОМАТИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ
669
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Отбор проб для определения ПАУ проводили на территории мегаполиса в 35 точках, из которых 14 промышленных зон, 12 парковых зон, 9 жилых территорий. Пробы отбирали на площадке размером 10 х 10 м из слоя 0—5 см методом "конверта" [2, 3]. Объединенную пробу составляли путем смешивания пяти точечных проб, отобранных на одной пробной площадке.
Измерение 16-ти приоритетных соединений ПАУ (антрацен, аценафтен, аценафтилен, бенз[а]антрацен, бенз[Ь]флуорантен, бенз[к]флу-орантен, бенз[§,ИД]перилен, бенз[а]пирен, ди-бенз[а,И]антрацен, индено[1,2,3-с,ё]пирен, нафталин, пирен, фенантрен, флуорантен, флуорен, хризен) проводили по разработанной и аттестованной методике [6], согласно которой высушенную и измельченную навеску почвы экстрагировали смесью органических растворителей. Сконцентрированный и очищенный от мешающих измерению веществ экстракт анализировали на высокоэффективном жидкостном хроматографе Agilent Technology с флуоресцентным и диодно-матричным детекторами.
Идентификацию ПАУ проводили по временам удерживания градуировочных растворов, приготовленных из аттестованных смесей ПАУ. Содержание ПАУ определяли по площадям соответствующих хроматографических пиков по методу внутреннего стандарта.
При оценке загрязнения почв ПАУ использовали установленное в России значение предельно-допустимой концентрации (ПДК) бенз[а]пире-на — 20 мкг/кг [1]. Значение норматива бенз[а]пи-рена в почве в странах Западной Европы в 5 раз выше российского и составляет 100 мкг/кг. Известно, что в литературе высказывается мнение о том, что бенз[а]пирен не всегда является надежным индикатором загрязнения окружающей среды незамещенными соединениями ПАУ [7]. В список приоритетных загрязнителей Евросоюза включено 16 соединений незамещенных ПАУ, список Агентства охраны окружающей среды США увеличен до 24 незамещенных ПАУ. Однако анализ литературы показал, что существующие в настоящее время нормативы на содержание ПАУ в почве в большинстве стран разработаны только для бенз[а]пирена. В Нидерландах и некоторых других европейских странах оценку загрязнения почвы выполняют, измеряя суммарную концентрацию 10 соединений ПАУ, причем европейский норматив составляет 1000 мкг/кг [10]. В список 10 контролируемых соединений ПАУ не входят высокотоксичные вещества: бенз[Ь]флуорантен, аценафтилен, дибенз[а,Щантрацен, аценафтен, флуорен и пирен. У первых пяти представителей в настоящее время обнаружены канцерогенные
свойства, пирен же в больших концентрациях вызывает сильное раздражение кожи.
Основываясь на наличии канцерогенных свойств у некоторых соединений ПАУ, распространенности и устойчивости в природных средах, было предложено для получения более полной картины загрязнения мегаполиса контролировать содержание всех 16 соединений ПАУ в почве. Сравнение полученных результатов анализа удобно проводить с использованием существующего европейского норматива суммарного содержания десяти индикаторных соединений незамещенных ПАУ.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Измеренная массовая доля бенз[а]пирена в пробах почвы составила от 10 мкг/кг на северо-западе города (ул. Лыковская) до 740 мкг/кг на востоке города (парк Измайлово). Средняя концентрация бенз[а]пирена в Москве равна 130 мкг/кг. Заметный вклад в загрязнение почвы экотоксикантами вносят ПАУ с небольшими молекулярными массами, в основном, флуорантен и пирен (рис. 1).
В 66% исследованных проб было отмечено в среднем шестикратное превышение значения ПДК бенз[а]пирена, в 31% проб наблюдается превышение европейского норматива содержания бенз[а]пирена в почве.
На рис. 2 представлено содержание бенз[а]пи-рена в почве Москвы. Содержание экотоксиканта в почве увеличивается с запада на восток. На территории жилых районов, в основном, концентрация бенз[а]пирена не превышает значения ПДК. Во всех точках промышленных и парковых зон наблюдается существенное превышение норматива, что объясняется интенсивным антропогенным воздействием на природу.
Измеренные концентрации десяти соединений ПАУ в почвах Москвы (таблица) в основном ниже европейского норматива [10] за небольшим исключением почв городских парков и промышленных зон. Превышение суммарной концентрации десяти соединений ПАУ наблюдается: на востоке города (парк Измайлово — 6118 мкг/кг, ул. Перовская — 2438, шоссе Энтузиастов — 2231), на юго-востоке (ул. Южнопортовая — 3561, Люблино — 1576), в центре (Нескучный сад — 2295), на севере (Ленинградский проспект — 2804).
Максимальное значение концентрации ПАУ выявлено в точке отбора на территории парка Измайлово (концентрация бенз[а]пирена — 740 мкг/кг, суммарная концентрация 10 ПАУ — 6118 мкг/кг). Следует отметить, что отбор проводили на пересечении Главной аллеи с шоссе Энтузиастов с интенсивным автомобильным движением.
мкг/кг
300 г
250
200
150
100
50
ги.ГЪ
12 3
10 11 12 13 14 15 16
Рис. 1. Среднее значение (а) и медиана содержания (б) ПАУ в почвах г. Москвы: 1 — бенз[Ь]флуорантен, 2 — бенз^,ЬД]пе-рилен, 3 — бенз[к]флуорантен, 4 — бен[а]антрацен, 5 — бенз[а]пирен, 6 — индено[1,2,3-с^]пирен, 7 — пирен, 8 — ди-бенз[а,И]антрацен, 9 — антрацен, 10 — аценафтен, 11 — аценафтилен, 12 — фенантрен, 13 — флуорантен, 14 — флуорен, 15 — хризен, 16 — нафталин.
Полученные экспериментальные данные показывают высокую степень корреляции (г = 0.975 и 0.977) суммарного содержания 10 индикаторных и 16 приоритетных соединений незамещенных ПАУ и высокотоксичного бенз[а]пирена (рис. 3). По всей вероятности, источник поступления бенз[а]пирена и остальных незамещенных ПАУ идентичен.
Измеренные высокие значения концентраций флуорантена и пирена в почве объясняются, по-видимому, существенным вкладом этих соединений в выбросы автомобильных двигателей [5]. Известно, что соотношение суммарного содержания флуорантена и пирена к содержанию бенз[а]пире-на в выхлопных газах легковых автомобилей достигает 25, дизельных грузовиков — 50 [5].
В районах превышения европейского норматива суммы 10 соединений ПАУ (восток и юго-восток Москвы) установлено, что заметный вклад в загрязнение почв вносит бенз^,ЬД]перилен. Известно, что при значительном вкладе выбросов автомобильного транспорта в общее загрязнение атмосферного воздуха наблюдаются не только высокие значения концентраций флуорантена и пирена, но и бенз^,ЬД]перилена [5]. Увеличение концентрации бенз^,ЬД]перилена в пробах почвы ВАО и ЮВАО объясняется не только влиянием автотранспорта, но и спецификой преобладающих промышленных производств: химических, нефтеперерабатывающих, металлургических и машиностроительных. Предполагаемыми допол-
нительными источниками экоток
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.