научная статья по теме ПОЛИХЛОРИРОВАННЫЕ БИФЕНИЛЫ И ХЛОРОРГАНИЧЕСКИЕ ПЕСТИЦИДЫ В СИСТЕМЕ АТМОСФЕРНЫЙ ВОЗДУХ - ПОЧВА НА ЮГЕ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА РОССИИ Геофизика

Текст научной статьи на тему «ПОЛИХЛОРИРОВАННЫЕ БИФЕНИЛЫ И ХЛОРОРГАНИЧЕСКИЕ ПЕСТИЦИДЫ В СИСТЕМЕ АТМОСФЕРНЫЙ ВОЗДУХ - ПОЧВА НА ЮГЕ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА РОССИИ»

УДК 504.3.054+504.53.054(571.6-13)

Полихлорированные бифенилы и хлорорганические пестициды в системе атмосферный воздух — почва на юге Дальнего Востока России

Е. А. Мамонтова*, Е. Н. Тарасова*, С. И. Левшина**, С. Г. Юрченко***, А. А. Мамонтов*

Представлены результаты наблюдений полихлорированных бифенилов и хлорорганических пестицидов в воздухе и почвах в Хабаровске и в пригороде Владивостока с осени 2010 г. по осень 2012 г. Полученные данные сравниваются с концентрациями в других регионах России и мира. Рассмотрено перераспределение отдельных конгенеров полихлорированных бифенилов и некоторых хлорорганических пестицидов в системе атмосферный воздух — почва. Выявлено, что источниками этих веществ в атмосферном воздухе и почвах Дальнего Востока России являются локальные выбросы и трансграничный атмосферный перенос. Рассчитано, что при повышении температуры приземного воздуха на 1°С в результате изменения климата произойдет смещение потоков в системе атмосферный воздух — почва в сторону увеличения испарения отдельных полихлорированных бифенилов и хлорорганических пестицидов с поверхности почв на 6—10%.

1. Введение

Полихлорированные бифенилы (ПХБ) и хлорорганические пестициды (ХОП) (а- и у-изомеры гексахлорциклогексана (ГХЦГ), дихлордифенил-трихлорэтан (ДДТ) и его метаболиты, гексахлорбензол (ГХБ) и др.) входят в группу стойких органических загрязнителей (СОЗ). Соединения этой группы способны длительно сохраняться в окружающей среде и накапливаться по пищевым цепям. Стойкие органические загрязняющие вещества могут быть найдены в объектах окружающей среды и в тканях живых организмов в удаленных от каких-либо источников районах (например, в Арктике и Антарктике) [14]. Это является результатом трансграничного атмосферного переноса серией сезонных циклов испарения и осаждения (эффект "прыгающего кузнечика") [23]. Изучение стойких органических загрязнителей в атмосферном воздухе на азиатской территории России показало присутствие этих токсикантов в атмосферном воздухе на всех исследованных станциях от южных границ России до арктического побережья [6, 8, 11, 12, 18].

* Институт геохимии им. А. П. Виноградова Сибирского отделения Российской академии наук; e-mail: elenam@igc.irk.ru.

** Институт водных и экологических проблем Дальневосточного отделения Российской академии наук; e-mail: levshina@ivep.as.khb.ru.

*** Тихоокеанский институт географии Дальневосточного отделения Российской академии наук; e-mail: yurchenko@tig.dvo.ru.

Цель настоящего исследования — рассмотреть сезонное распределение ПХБ и ХОП в системе атмосферный воздух — почва на территории Хабаровского и Приморского краев на современном этапе и при изменении климата.

2. Материалы и методы исследования

Исследования стойких органических загрязнителей в атмосферном воздухе проводили с использованием пассивных воздушных пробоотборников (ПВП) с картриджами из полиуретановой пены [22]. Они были установлены на двух станциях: в Хабаровске (48°29'19" с. ш., 135°04'36" в. д.) с 1 октября 2010 г. по 25 октября 1012 г. и в пригороде Владивостока (43°13'03" с. ш., 132°00'47" в. д.) с 19 ноября 2010 г. по 24 ноября 2012 г. Каждый цикл отбора составлял в среднем 69 дней в Хабаровске и 63 дня в пригороде Владивостока. Для интерпретации результатов время исследования было разделено на два периода: октябрь 2010 г. — ноябрь 2011 г. (далее 2011 г.) и декабрь 2011 г. — ноябрь 2012 г. (далее 2012 г.). Метод подготовки картриджей и пассивных воздушных пробоотборников к отбору и пробоподготовки использованных картриджей аналогичен методу, используемому в подобных исследованиях в странах Азии, а также в России в 2008—2009 гг. [8, 24]. Очищенные картриджи до экспозиции и картриджи после экспозиции упаковывали в химически чистые стеклянные контейнеры с использованием тефлоновой ленты для герметичности. При расчетах концентрации стойких органических загрязнителей в воздухе принималось, что скорость пробоотбора ПВП составляла 3,5 мъ1сут [22].

В местах постановки пробоотборников в разные сезоны первого года исследования были отобраны пробы почв (6 проб в Хабаровске и 5 проб в пригороде Владивостока). Метод отбора почв аналогичен использованному в исследованиях 2008—2009 гг. [7]. Каждая проба почвы отбиралась до глубины 5 см металлическим пробоотборником в пяти точках методом конверта, пробы объединяли в одну и упаковывали в алюминиевую фольгу.

Картриджи до и после пробоотбора и пробы почв до анализа хранились при температуре -20°С. Во всех пробах определяли 28 конгенеров ПХБ, а также пестициды рр'-ДДТ и его метаболиты рр'-дихлордифенилдихлорэтан (рр'-ДДД), рр'-дихлордифенилдихлорэтилен (рр'-ДДЭ), а- и g-ГХЦГ и ГХБ. Пробоподго-товка включала экстракцию в аппаратах Сокслетта метиленом хлористым (картриджи) или смесью ацетон — гексан (почва), очистку с использованием гель-проникающей хроматографии (почва) и Al—Si-колонки (все пробы). Детальное описание методики анализа приведено в работах [18, 19]. Дальнейший анализ проводился с использованием газового хроматографа HP 5890 series II с элек-тронозахватным детектором.

Для оценки возможного загрязнения в ходе пробоотбора и для оценки чистоты реактивов и оборудования для пробоподготовки использовали полевые (картридж без экспозиции, для оценки чистоты пробоотбора) и лабораторные (без картриджа или пробы почвы, для оценки чистоты реактивов и лабораторной посуды) холостые пробы. Холостые пробы анализировали тем же методом, что и отобранные пробы.

Данные о содержании стойких органических загрязнителей в почвах и атмосферном воздухе использованы для определения направления их потоков в системе почва — атмосферный воздух на основании расчета доли фугитивнос-

ти (фугитивность определяется как способность соединения переходить из одного компартмента в другой) по следующей формуле [17, 21]:

f=f /( f + f),

где f — доля фугитивности; f — фугитивность соединения в почве; fa — фугитивность соединения в атмосферном воздухе. f < 0,3 предполагает преобладание процессов осаждения над испарением, f > 0,7 — наоборот, преобладание испарения над осаждением, и f ~ 0,3—0,7 рассматривается как равновесие [21].

Для расчетов использованы данные о среднемесячной температуре атмосферного воздуха в Хабаровске и Владивостоке в базовый период [5, 10] с коррекцией в соответствии с сезонными аномалиями температуры приземного воздуха в Приамурье и Приморье [3, 4]. Массовую долю органического углерода и плотность почв определяли по методам работы [13].

3. Результаты и обсуждение

3.1. Содержание стойких органических загрязнителей в атмосферном воздухе Хабаровска и Владивостока

ПХБ, ГХБ, рр'-ДДТ и рр'-ДДЭ, а- и g-ГХЦГ были обнаружены во всех исследованных пробах атмосферного воздуха и почв (табл. 1). Их уровни были значительно ниже предельно допустимой концентрации (ПДК) и ориентировочного безопасного уровня воздействия (ОБУВ) (ГН 1.2.1323-03, ГОСТ 12.1.005-88) (ДДТ — 0,001, ГХБ — 0,013, ГХЦГ — 0,001 и ПХБ — 1 мг/м3). Концентрации ПХБ, ДДТ и ГХЦГ находятся в пределах уровней, зафиксированных в других странах мира при выполнении глобального проекта исследования атмосферного воздуха с использованием пассивного пробоотбора (GAPS) [20], сравнимы с наименьшими величинами и меньше таковых в населенных пунктах азиатской территории России в 2008—2009 гг. [8, 18], в том числе в Хабаровске и Владивостоке. Полученные данные сравнимы и выше, чем в воздухе на станциях мониторинга стойких органических загрязнителей в российской Арктике (Валькаркай и Дунай) [6, 11, 12, 14]. Концентрации ГХБ в 2011—2012 гг. были больше, чем в воздухе на тех же станциях в 2008—2009 гг. [8].

Содержание исследованных соединений на обеих станциях изменялось в широких пределах (табл. 1), при этом их средние величины были больше в воздухе пригорода Владивостока, чем в воздухе Хабаровска. Статистически достоверное увеличение средних концентраций ГХБ, a- и g-ГХЦГ в 2012 г. по сравнению с 2011 г. наблюдалось в Хабаровске и ДДТ и его метаболитов — в пригороде Владивостока (табл. 1). Отношение а-/у-ГХЦГ больше 1 по данным обеих станций и изменялось незначительно в 2011 и 2012 гг. (в Хабаровске — 3,1 и 2,3 соответственно, во Владивостоке — 5,8 и 3,7 соответственно). Отношение больше 1 говорит о преимущественном использовании технического ГХЦГ, содержащего 53—70% а-ГХЦГ [1]. Отношение ДДТ/ДДЭ в 2011 и 2012 гг. близко и меньше 1 (Хабаровск — 1,16 (0,65—1,55) и 1,17 (0,87—1,39) соответственно, Владивосток — 1,04 (0,64—1,59) и 0,83 (0,54—1,94) соответственно), что предполагает относительно недавнее поступление ДДТ [1]. Содержание ПХБ в воздухе в Хабаровске больше в 2012 г., чем в 2011 г., а во Владивостоке больше в 2011 г., чем в 2012 г., хотя эти различия не достоверны.

Гомологический и конгенерный составы ПХБ в воздухе Хабаровска в 2011 и 2012 гг. и во Владивостоке в 2012 г. были подобны и характеризовались доминированием пентахлорированных бифенилов (47, 45 и 51% соответственно)

Таблица 1

Среднее содержание стойких органических загрязнителей в атмосферном воздухе в городах Хабаровск и Владивосток в 2011 и 2012 гг.

СОЗ Хабаровск Владивосток

2011 г. 2012 г. 2011—2012 гг. 2011 г. 2012 г. 2011—2012 гг.

пг/мъ

ГХБ 36А °,°05 88в 60 48 220 126

(25-49) (48-125) (25-125) (25-116) (106-650) (25-650)

а-ГХЦГ 13 21 17 20 27 23

(7-21) (14-28) (7-28) (7,6-50) (20-32) (7,6-50)

у-ГХЦГ 4 7А 0,044 9,7в 7 6,8 9,4 7,9

(2,8-9,8) (4,6-15) (2,8-15) (1-10) (3,4-15) (1-15)

а- + у-ГХЦГ 18А 0,041 31в 24 27 36 31

(11-31) (18-43) (11-43) (12-60) (30-48) (12-60)

РР-ДДД 3,9 4 4Е2 0,049 4,1 2 2С 0,002 8,7е р2 5,2

(1,3-6,5) (2-7,6) (1,3-7,6) (0,4-4,5) (5,1-14) (0,4-14)

рр-ДДЭ 11 18Е2 0,049 14 16С 0,030 55е и 34

(6,2-23) (9,7-29) (6,2-29) (4-34) (8,3-90) (4-90)

рр-ДДТ 13 21 17 14С 0,020 32е 22

(5,7-36) (9,2-40) (5,7-40) (5-22) (16-48) (5-48)

Сумма ДДТ 27 43 35 33С 0,020 95е 61

(14-65) (21-77) (14-77) (9,8-58) (30-148) (9,8-148)

Сумма ПХБ 84 130 105 161 113 140

(35-240) (56-230) (35-240) (58-305) (95-140) (58-305)

Сумма ПХБ6 29 41 35 45 36 41

(14-75) (19-67) (14-75) % (15-87) (30-43

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