УДК 502.5
МОНИТОРИНГ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ Г. МОСКВЫ ПОЛИХЛОРИРОВАННЫМИ ДИБЕНЗО-П-ДИОКСИНАМИ, ДИБЕНЗОФУРАНАМИ И БИФЕНИЛАМИ
Е. А. Белинская, научный сотрудник, eabelinsk@yandex.ru,
A. А. Блинков, инженер 1 категории, blinkov.aa@bk.ru,
Г. В. Зыкова, кандидат химических наук, заведующая лабораторией, gvzykova@yandex.ru, С. Ю. Семенов, кандидат физико-математических наук, директор, sysemenov@yandex.ru,
B. Н. Смирнов, заведующий лабораторией, valen.smirnov2010@yandex.ru,
Г. Г. Финаков, старший научный сотрудник, finakoff@yahoo.com, ФГУП Научно-технический центр радиационно-химической безопасности и гигиены ФМБА России
Приведены результаты определения содержания полихлорированных дибензо-п-диоксинов (ПХДД), дибензофуранов (ПХДФ) и бифенилов (ПХБ), включая диоксиноподобные ПХБ (дПХБ), в почвенном покрове различных функциональных зон г. Москвы. Описаны процедура отбора и подготовки проб к хромато-масс-спектрометрическому (ГХ-МС) анализу. Измеренные концентрации ПХДД и ПХДФ сопоставлены с наблюдаемыми уровнями в странах Европы и США. Проведен анализ пространственного распространения стойких органических загрязнителей по территории города.
The article provides the results of detecting the presence of polychlorinated dibenzo-p-dioxins (PCDDs), dibenzofurans (PCDF), and biphenyls (PCBs), including dioxin-like PCBs (dPH), in the soil of various functional areas of Moscow. The procedures for selection and preparation of the samples for gas chromatogra-phy-mass spectrometry (GC-MS) analysis are described. The measured concentrations of PCDD and PCDF are compared with the observed levels in Europe and the United States. The analysis of spatial distribution of the persistent organic pollutants in the city is made.
Ключевые слова: стойкие органические загрязнители (СОЗ), полихлорированные дибензо-п-диоксины (ПХДД), полихлорированные дибензо-фураны (ПХДФ), полихлорированные бифенилы (ПХБ), загрязнение почв.
Keywords: persistent organic pollutants (POPs), polychlorinated dibenzo-p-dioxins (PCDDs), polychlo-rinated dibenzofurans (PCDFs), polychlorinated biphe-nyls (PCBs), soil pollution.
Введение. В условиях города наиболее опасным фактором для здоровья и жизни человека является загрязнение окружающей среды соединениями, распространяющимися на большие расстояния, обладающими высокой токсичностью, устойчивостью к естественной деградации, низкой растворимостью в воде и входящие в перечень стойких органических загрязнителей (СОЗ) [1]. В настоящее время в перечень СОЗ Стокгольмской конвенции входят 22 органических соединения [2], среди которых полихлорированные дибензо-п-диоксины (ПХДД), полихлорированные дибензофураны (ПХДФ) и полихлорированные бифенилы (ПХБ) отнесены к непреднамеренно производимым СОЗ и являются побочными продуктами промышленных производств.
ПХДД, ПХДФ (диоксины) и ПХБ попадают в окружающую среду в основном в результате деятельности человека: в процессе разнообразных неуправляемых химических реакций с применением хлора, термической утилизации бытовых, промышленных и медицинских отходов, в металлургическом производстве. Помимо этого, ПХБ оказываются в окружающей среде при неправильной эксплуатации и утилизации конденсаторов и трансформаторов, содержащих промышленные смеси ПХБ с различной степенью хлорирования.
Целью данной работы являлось определение содержания СОЗ (ПХДД, ПХДФ и ПХБ) в почвенном покрове г. Москвы, а также выявление возможных источников загрязнения.
Объекты и методы исследования. Измерение органических загрязнителей было проведено в 35 пунктах отбора. Площадки мониторинга выбирались с учетом функциональных зон города, а также результатов проведенного в 2005 году обследования городских почв на содержание органических загрязнителей [3]. Отбор проб проводился в соответствии с ГОСТ 17.4.4.02—84 «Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологи-
Рис. 1. Концентрация ПХДД и ПХДФ в почвах парков, лесопарков и скверов г. Москвы, нгДЭ/кг
г ^ * * * & # * # ¿г
Рис. 2. Концентрация ПХДД и ПХДФ в почвах промзон г. Москвы, нгДЭ/кг
ческого и гельминтологического анализа»; ГОСТ 17.4.3.01—83 «Почвы. Общие требования к отбору проб». Отбор производили на площадке размером 10 х 10 м с глубины от 0 до 5 см методом конверта. Объединенную пробу составляли путем смешивания пяти точечных проб, отобранных на одной пробной площадке. Масса объединенной пробы составляла 1—1,5 кг.
Измерение семнадцати 2,3,7,8-замещен-ных ПХДД и ПХДФ выполняли по методике ПНД Ф 16.1.2:2.2.56—08 [4]. Суммарную массовую долю ПХБ, в том числе дПХБ, измеряли по методике ФР.1.31.2011.10099 [5]. Хро-мато-масс-спектрометрический анализ (ГХ-МС) проводили в режимах электронного удара и химической ионизации с регистрацией отрицательных ионов на хромато-масс-спектромет-ре MSD 5975 C фирмы Agilent Technology (США).
Для токсикологической оценки загрязнения почвы соединениями ПХДД, ПХДФ и дПХБ в России используется международная шкала коэффициентов эквивалентной токсичности (I-TEF), за единицу принят диоксиновый эквивалент (ДЭ) самого опасного конгенера
2,3,7,8-ТетраХДД. Результат анализа представляют в виде суммы значений концентраций анализируемых конгенеров с учетом коэффициентов токсичности (ДЭ).
Результаты исследований. Измеренные уровни концентраций ПХДД и ПХДФ в почвах г. Москвы находятся в диапазоне от 0,35 до 23,4 нгДЭ/кг. Распределение концентраций суммы 17 высокотоксичных соединений ПХДД и ПХДФ по функциональным зонам приведено на рисунках 1, 2, 3.
На карте территории г. Москвы (рис. 4) явно прослеживается зона максимальных концентраций диоксинов на востоке и юго-востоке города. Доминирующими конгенерами по вкладу в общее значение концентраций являются: ОктаХДФ — 19,8 %, 1,2,3,4,6,7,8-ГептаХДФ — 18,6 %, ОктаХДД — 17 %. Высокие значения концентраций конгенеров ОХДФ, ГпХДД и ОХДД указывают на то, что основной вклад в загрязнение почв диоксинами вносят различные термические процессы (сжигание отходов, топлива) [6].
Рассчитан вклад автомобильного транспорта и мусоросжигательных заводов в общий выброс диоксинов по Москве. Фактор эмиссии
Рис. 3. Концентрация ПХДД и ПХДФ в почвах жилых территорий г. Москвы, нгДЭ/кг
бензинового и дизельного двигателей составляет 0,1 мкгДЭ/т сожженного топлива [7]. Согласно статистике ГИБДД ГУ МВД России ежедневно на дороги Москвы выезжают 600 тыс. автомобилей. При среднем пробеге одного автомобиля в Москве 30 000 км/год и среднем расходе топлива 10 л/100 км, эмиссия диоксинов в атмосферу Москвы от автомобильного транспорта составляет 0,36 мгДЭ в сутки. Соответственно, ориентировочное осаждение диоксинов от автомобильного транспорта Москвы в год составляет около 130 мгДЭ. При пересче-
9 2
те на площадь Москвы, равную 2,5-109 м 2, ориентировочный ежегодный поток осаждения диоксинов составляет 50 пгДЭ/м2.
Ежегодный поток осаждения диоксинов от выбросов мусоросжигательных заводов (МСЗ) был рассчитан с учетом суммарной мощности всех московских МСЗ — 900 тысяч тонн. Сжи-
о
гание 1 т мусора приводит к выбросу 5000 мо
о
газа, 1 мо газа выделяет 0,1 нг диоксинов, при расчете на площадь Москвы ежегодный поток осаждения диоксинов составляет 180 пгДЭ/м2. Полученная величина в 3,6 раза превышает ежегодный поток осаждения от выбросов автомобильного транспорта. Однако выбросы из выхлопных труб автомобильного транспорта оседают непосредственно в приземном слое, в то время как выбросы от МСЗ рассеиваются на значительные расстояния и их распространение зависит от множества географических и физико-химических факторов.
Относительный вклад высокохлорирован-ных конгенеров в суммарное значение концентраций ПХДД и ПХДФ одинаков для различных функциональных зон г. Москвы (рис. 5), что свидетельствует об одних и тех же источниках эмиссии диоксинов.
На рисунке 6 представлены профили конгенеров ПХДД и ПХДФ, характерные для вы-
бросов МСЗ и выхлопных газов автомобильного транспорта [6]. Сопоставляя приведенные на рисунке 6 профили конгенеров диоксинов с профилем, характерным для данного исследования (см. рис. 5), авторы пришли к выводу о том, что возможным источником загрязнений ПХДД и ПХДФ почв г. Москвы являются выбросы автомобильного транспорта.
В парках и промышленных зонах среднее значение концентраций диоксинов составляет 6,5 нгДЭ/кг и в два раза превышает среднюю концентрацию на территории жилых зон — 3,1 нгДЭ/кг. Измеренные концентрации диоксинов в почвенном покрове Москвы ниже, чем в городских и сельскохозяйственных почвах США и Великобритании [8—10], но превышают значения концентраций в городских почвах некоторых европейских стран [11].
Вклад диоксиноподобных ПХБ (дПХБ) в общую токсичность диоксиновых соединений составляет 21—93 % (рис. 7). Наблюдаемый диапазон концентраций дПХБ в почвах г. Москвы составляет от 0,94 до 25,3 нгДЭ/кг. Медианы значений концентраций дПХБ в различных функциональных зонах находятся примерно на одном уровне.
Сравнение измеренных авторами концентраций диоксинов и дПХБ в почве с европейскими нормативами показало, что их содержание не превышает существующих норм [12]. Корреляция между уровнем содержания ПХДД/ПХДФ и дПХБ не установлена.
Измеренные уровни концентраций ПХБ находятся в диапазоне от 0,008 до 10,7 мг/кг (рис. 8). Медианы уровней ПХБ в парках, жилых зонах и пустырях примерно одинаковы, в то время как в промзонах уровень загрязнений ПХБ в три раза выше. Суммарная массовая доля ПХБ была сопоставлена со значением ОДК суммы ПХБ в почве — 0,06 мг/кг [13].
Рис. 4. Уровни содержания ПХДД и ПХДФ и дПХБ в почвах г. Москвы, нгДЭ/кг
Рис. 5. Профиль конгенеров ПХДД и ПХДФ, обнаруживаемый в почвах различных функциональных зон
г. Москвы (по медианам), нг/кг
4М 431
м ■? II 6.1 ■зи
□ эдтсиобипьный транспорт
п П
______а 0 □ □ (и - о 1 1-0
мсз
□ ч? «I А»
[|'Л
□ ■И
м?
:
_ II а И 1 1 в В ■ 1 li.li!
Рис. 6. Профили конгенеров ПХДД и ПХДФ, характерные для выбросов: 1 — автомобильного транспорта, 2 — мусоросжигательных заводов МСЗ, нг/кг
■ ПВДД/ПХДФ □ дЛХЕ
Рис. 7. Относительный вклад ПХДД, ПХДФ и дПХБ в общий эквивалент токсич
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.