ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2008, № 12, с. 1494-1500
ДЕГРАДАЦИЯ, ВОССТАНОВЛЕНИЕ И ОХРАНА ПОЧВ
УДК 631.423.4
ПОЛИЦИКЛИЧЕСКИЕ АРОМАТИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ В ПОЧВАХ ВАСИЛЬЕВСКОГО ОСТРОВА (САНКТ-ПЕТЕРБУРГ)*
© 2008 г. Е. Д. Лодыгин1, С. Н. Чуков2, В. А. Безносиков1, Д. Н. Габов1
1Институт биологии Коми научного центра УрО РАН, 167982, Сыктывкар, ул. Коммунистическая, 28 2Биологический научно-исследовательский институт СПбГУ, 198504, Санкт-Петербург, Ст. Петергоф, Ораниенбаумское ш., 2 E-mail: soil@ib.komisc.ru; s_chukov@mail.ru Поступила в редакцию 26.11.2007 г.
Выявлены основные закономерности формирования состава и накопления приоритетных полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) в почвах и грунтах Васильевского острова Санкт-Петербурга. Установлено, что содержание бенз[а]пирена превышает ПДК во всех отобранных образцах, а максимальное значение концентрации выше ПДК в 50 раз. Массовые концентрации остальных ПАУ также превышают фоновые значения. Основное загрязнение почв обусловлено преимущественно флуоран-теном, пиреном, бенз[Ъ]флуорантеном, бенз[а]пиреном и бенз[§,Ьд]периленом, доля которых от суммы ПАУ составила 65-80%.
ВВЕДЕНИЕ
Полициклические ароматические углеводороды представляют собой органические соединения бензольного ряда, различающиеся по числу бензольных колец и особенностям их присоединения. ПАУ обладают высокой мобильностью, способностью к рассеиванию в биосфере и имеют как природное, так и техногенное происхождение. Накопление ПАУ в почвах связано с процессами трансформации органических веществ и их переносом от техногенных источников. Актуальность исследований ПАУ в почвах обусловлена повышенной опасностью и масштабностью загрязнения почвенного покрова этими соединениями. Почвы - главный депонирующий ПАУ компонент ландшафта. От свойств почв зависят интенсивность накопления, миграционные характеристики, возможность консервации и последующей мобилизации данной группы органических соединений в окружающей среде. Система ПАУ-почва очень информативна: с одной стороны, почвы представляют собой достаточно устойчивую среду, в которой можно вполне корректно осуществлять наблюдение за эволюцией состава ПАУ и использовать их как маркеры процесса гумусообразования; с другой стороны, изучение данных соединений перспективно для получения информации о путях образования различных типов ПАУ, особенностях их накопления, распределения в почвах фоновых и техногенных территорий и о функциональном состоянии почв [11, 12, 14-17]. Комплексные исследования по изучению особенностей формирования состава ПАУ, их миграцион-
* Работа выполнена при финансовой поддержке Правительства С.-Петербурга, грант РБ06-1.5-24, и РФФИ, гранты < 07-04-00285 и 07-04-01459.
ных свойств в почвах и характера техногенного воздействия на почвенный покров представляют особый интерес.
ПАУ включены в список приоритетных загрязнителей как Европейским сообществом, так и Агентством по охране окружающей среды США. В России нормирование содержания канцерогенных ПАУ в природных объектах осуществляют по бенз[а]пирену, его предельно допустимая концентрация (ПДК) в почве составляет 20 нг/г [6].
Состав ПАУ в почвах и их распределение по генетическим горизонтам может оказаться чувствительным к изменению экологического состояния почвы, они могут быть индикаторами деградации и восстановления техногенно-нарушенных почв [3-5]. Отношение содержания природных и антропогенных ПАУ для почв может явиться показателем степени их антропогенного изменения. Резкое уменьшение такого показателя должно свидетельствовать о росте вклада антропогенных источников. Кроме этого, определенные молекулы ПАУ (например, фенантрен, флуорантен, пирен и др.), участвуя в антропогенных или природных процессах, могут выступать в качестве реперов того или иного индустриального влияния на биосферу.
Санкт-Петербург - крупнейший промышленный и транспортный центр северо-западного региона России - представляет значительный интерес, как с точки зрения экологии, так и профилактической медицины. В настоящее время экология такого крупного центра фокусирует весь спектр социально-экономических проблем, конечным результатом которых является изменившееся состояние здоровья населения в результате комплексного воздействия химических, физических и биологических
ПОЛИЦИКЛИЧЕСКИЕ АРОМАТИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ
1495
Рис. 1. Схема расположения точек отбора почвенных образцов.
факторов. Экологическая ситуация в городе определяется выбросами более 1000 предприятий, крупного железнодорожного узла, самого большого в России морского порта, мощного автотранспортного парка. Среди промышленных предприятий города представлены крупнотоннажные ресурсо- и энергоемкие экологически опасные производства. Анализ экологической ситуации в городе показал, что в воздушный бассейн от стационарных источников и автотранспорта выбрасывается более 900 тыс. т химических веществ в год, в том числе 100 тыс. т углеводородов. По суммарному показателю загрязнения почв в Санкт-Петербурге выделено 7 зон, в том числе Васильевский остров, район СПбГУ и набережная лейтенанта Шмидта - 5 зона [9, 13].
Цель данной работы - установить закономерности накопления полициклических ароматических углеводородов в почвах промышленно-урбанизиро-ванных территорий на примере Васильевского острова Санкт-Петербурга.
бора образцов представлена на космоснимке, полученном с помощью программы Google Earth v. 4.1.7087.5048 (рис. 1).
В основу определения ПАУ в почвах положена методика [10], аттестованная в соответствии с ГОСТ Р 8.563-96 [7]. Экстракцию ПАУ из почв проводили хлористым метиленом или я-гексаном при температуре 25°с ультразвуковой обработкой. Выделение фракции ПАУ из экстрактов осуществляли последовательным хроматографированием на колонках, заполненных оксидом алюминия и сили-кагелем (Fluka). Количественное определение ПАУ выполняли методом обращенно-фазового градиента ВЭЖХ со спектрофлуориметрическим детектированием ("Флюорат-02-Панорама", Россия). Условия хроматографирования: колонка Supelcosil(tm) LC-PAh 5 мкм (25 см х 2.1 мм), термостатированная при температуре 25°С, подвижная фаза - ацетонит-рил и вода (градиент). Идентификацию индивидуальных ПАУ проводили хромато-масс-спектромет-рически ("Shimadzu" QP 5050А, Япония).
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Объектами исследований послужили смешанные образцы почв и грунтов Васильевского острова Санкт-Петербурга. Схема расположения точек от-
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
При осуществлении мониторинга дифференцированный учет техногенных составляющих ПАУ в почвах антропогенно-нарушенных ландшафтов,
1496 ЛОДЫГИН и др.
Таблица 1. Содержание ПАУ в почвах Васильевского острова С.-Петербурга, нг/кг
№ точки отбора Легкие Тяжелые
фенан-трен антрацен флуо-рантен пирен бенз[а] антрацен хризен бенз[Ъ] флуо-рантен бенз[к] флуо-рантен бенз[а] пирен дибенз [а,Ь] антрацен бенз перилен Сумма
1 796 146 1480 1407 629 570 916 371 927 66 892 8200
2 54 15 386 408 229 216 309 119 346 21 303 2406
3 41 7 136 136 62 60 71 37 98 6 76 730
4 57 11 221 247 129 147 168 77 219 12 201 1489
5 33 7 104 94 48 51 83 29 66 5 73 593
6 45 6 113 119 59 69 170 38 73 8 70 770
7 33 4 102 106 66 72 83 38 78 6 76 664
8 42 9 142 150 80 75 137 50 139 13 164 1001
9 282 57 939 990 469 504 671 273 699 57 790 5731
10 21 4 91 89 40 50 61 26 59 4 86 530
11 25 3 69 72 35 46 37 22 46 3 222 581
12 23 2 38 42 16 29 66 14 32 7 180 448
13 442 82 884 921 400 361 541 201 491 41 584 4948
14 150 28 473 472 198 189 266 110 312 16 270 2484
15 149 27 604 557 283 304 340 160 408 19 372 3223
16 31 4 142 151 65 77 99 43 108 6 150 876
17 31 21 144 143 66 78 97 35 106 7 106 834
18 501 129 1496 1372 652 640 802 321 1004 60 958 7935
19 22 3 87 102 52 57 60 26 71 5 75 559
20 3 1 32 31 13 20 34 9 21 2 31 197
21 47 7 87 84 38 51 73 27 56 5 68 543
22 355 47 942 800 497 670 952 276 704 56 633 5932
23 144 25 323 287 172 220 212 92 248 16 176 1915
24 3 1 32 31 13 20 34 9 21 2 31 197
25 3 1 32 31 13 20 34 9 21 2 31 197
26 3 1 32 31 13 20 34 9 21 2 31 197
27 3 1 32 31 13 20 34 9 21 2 31 197
особенности их накопления и миграции обеспечивают правильное представление о трансформации вещественного состава природной среды в процессе хозяйственной деятельности человека.
Содержание ПАУ в почвах и грунтах Васильевского острова Санкт-Петербурга крайне высокое (табл. 1). В частности, массовая доля бенз[а]пирена превышает ПДК во всех отобранных образцах, а максимальное значение концентрации выше ПДК в 50 раз. Для остальных ПАУ значение ПДК в России не регламентировано, но, сравнивая массовые концентрации ПАУ в почвах Санкт-Петербурга с почвами фоновых территорий, можно констатировать, что содержание ПАУ превышает фоновые значения в десятки раз [1, 2]. Основное аэротехногенное воздействие на почвы селитебной зоны острова определяется преимущественно легкими полиаре-
нами, доля которых от суммы ПАУ составила свыше 50 %. Высокая степень урбанизированное™ (гиперурбанизация), большая техногенная нагрузка, главным образом, за счет легких ПАУ на почвы крупных агломераций С.-Петербурга (Васильевский остров) является причиной значительной напряженности экологической обстановки данной территории.
Нами рассчитаны коэффициенты корреляции (г) содержания отдельных ПАУ в почвах и грунтах, отобранных с различных площадок Васильевского острова. Результаты представлены в табл. 2.
Подавляющее большинство рассчитанных коэффициентов корреляции г > 0.62. При объеме корреляционных рядов п = 11 и с вероятностью Р = 0.95 такие значения г могут считаться значимыми [8].
ПОЛИЦИКЛИЧЕСКИЕ АРОМАТИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ Таблица 2. Коэффициенты корреляции
№ точки отбора
№ № 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
1 2 3 0.88 0.96 0.95
4 0.88 0.99 0.95
5 0.95 0.96 0.95 0.95
6 0.78 0.82 0.75 0.77 0.89
7 0.91 0.98 0.95 0.97 0.97 0.85
8 0.85 0.96 0.88 0.96 0.94 0.80 0.92
9 0.94 0.98 0.97 0.98 0.98 0.81 0.97 0.96
10 0.90 0.95 0.93 0.96 0.96 0.77 0.95 0.96 0
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.