ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ, 2014, № 5, с. 418-428
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ
УДК: 504.53 +504.75.05(571)
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СТОЙКИХ ОРГАНИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ В СИСТЕМЕ ПОЧВА - АТМОСФЕРНЫЙ ВОЗДУХ В СИБИРИ И НА ДАЛЬНЕМ ВОСТОКЕ
© 2014 г. Е. А. Мамонтова*, Е. Н. Тарасова*, М. И. Кузьмин*, Б. З. Борисов**, А. П. Бульбан***, С. И. Левшина***, Е. В. Лепская*****, О. Д. Трегубов******,
С. Г. Юрченко******, А. А. Мамонтов*
* Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН, ул. Фаворского, 1А, г. Иркутск, 664033 Россия. E-mail: elenam@igc.irk.ru
** Институт биологических проблем криолитозоны СО РАН, ул. Ленина, 41, г. Якутск, 677980 Россия. E-mail: bzborisov@mail.ru
*** Северо-Восточный комплексный научно-исследовательский институт им. Н.А. Шило ДВО РАН, ул. Портовая, 16, г. Магадан, 685000 Россия. E-mail: bulban@neisri.ru
**** Институт водных и экологических проблем ДВО РАН, ул. Ким Ю Чена, 65, г. Хабаровск, 680000 Россия. E-mail: levshina@ivep.as.khb.ru
*****Камчатский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии, ул. Набережная, 18, г. Петропавловск-Камчатский, 683000 Россия. E-mail: lepskaya@list.ru
******Северо-Восточный комплексный научно-исследовательский институт им. Н.А. Шило ДВО РАН, ул. Энергетиков, 15, г. Анадырь, 689000 Россия. E-mail: tregubov2@yandex.ru
******* Тихоокеанский институт географии, ул. Радио, 7, г. Владивосток, 690041 Россия.
E-mail: yurchenko@tig.dvo.ru
Поступила в редакцию 6.03.2013 г.
Представлены данные о распределении полихлорированных бифенидов (ПХБ) и хлороргани-ческих пестицидов (ХОП) в системе почва - атмосферный воздух летом 2008 г., на территории некоторых региональных промышленных центров и прилегающих к ним сельскохозяйственных районов Восточной Сибири, Республики Саха (Якутии), Дальнего Востока России. Показано, что распределение ПХБ и ХОП в почвах и атмосферном воздухе исследованных районов неравномерное и определяется атмосферным переносом,локальными источниками, связанными с применением технических смесей ПХБ (совола или ТХД) или пестицидов в настоящем и прошлом, а также с испарением токсикантов с поверхности загрязненных в прошлом почв.
Ключевые слова: стойкие органические загрязнители, почва, атмосферный воздух, атмосферный перенос, оценка риска.
ВВЕДЕНИЕ
Стойкие органические загрязнители (СОЗ) - это искусственно созданные соединения, отсутствовавшие в определимых количествах в объектах окружающей среды до начала их целевого или непреднамеренного производства и использования человеком [8, 18, 28]. Они длительно сохраняются в окружающей среде, переносятся на значи-
тельные расстояния, способны оказывать неблагоприятное воздействие на живые организмы, в том числе и на человека (в основном отдаленные эффекты, включая онкологические заболевания, а также нарушения развития, эндокринные, репродуктивные и иммунологические расстройства и др.) [18, 28]. Благодаря этим свойствам СОЗ в комплексе с другими, искусственно вносимыми в окружающую среду соединениями, способствуют
изменению естественных природных биогеохимических циклов и образованию специфических "агрогеохимических и технобиогеохимических провинций как структурных единиц биосферы" [2]. Для обеспечения защиты населения и окружающей среды от неблагоприятного воздействия подобных соединений принимаются меры на международном, национальном и региональном уровнях, предусматривающие "сокращение и/или ликвидацию эмиссий, выбросов и, когда необходимо, прекращение производства и применения" [18]. Стокгольмская конвенция о стойких органических загрязнителях была принята на конференции сторон в мае 2001 г. и вступила в силу в мае 2004 г. К настоящему времени конвенция подписана 173 странами. РФ подписала конвенцию в мае 2002 г. и ратифицировала в июне 2011 г.
По типу источника поступления в окружающую среду СОЗ делятся на 3 группы: хлороргани-ческие пестициды (дихлордифенилтрихлорэтан (ДДТ), гексахлорциклогексан (ГХЦГ), гекса-хлорбензол (ГХБ) и др.), целевые продукты промышленного производства (полихлорированные бифенилы (ПХБ), ГХБ) и побочные продукты промышленного производства (полихлорирован-ные дибензо-пара-диоксины и дибензофураны (ПХДД/Ф) и ПХБ) [8, 18, 28]. Хлорорганические пестициды (ХОП) в России в прошлом широко применялись в сельском хозяйстве и для контроля за численностью насекомых-переносчиков возбудителей болезней до запрета на использование в последние десятилетия прошлого века (ДДТ - с 1971, ГХЦГ - с 1991, ГХБ - с 1986, гептахлора - с 1982, альдрин - с 1980 и т.д.) [14, 17]. В настоящее время некоторые остаточные количества старых запасов пестицидов могут храниться на складах сельхозпроизводителей и поступать в окружающую среду [14, 17].
Потенциальными промышленными источниками ПХДД/Ф и ПХБ могут быть предприятия химической и нефтехимической промышленности, лесной и деревообрабатывающей промышленности, цветной и черной металлургии, машиностроения, предприятия топливно-энергетического комплекса, горнодобывающей промышленности и другие [8, 14, 28]. Благодаря богатству природных ресурсов на территории Сибири и Дальнего Востока России предприятий данных отраслей промышленности довольно много [8, 14, 28]. Наиболее значимый источник поступления ПХБ в объекты окружающей среды - их использование в виде технических смесей (совол и трихлор-дифенил (ТХД) в России) в электротехнической промышленности (в трансформаторах, конденсаторах) [14, 22, 28]. Общее количество ПХБ, произ-
веденных в мире, оценивается в 1.3-1.5 млн. т, в том числе около 180 тыс. т в России [22]. Наличие значительных промышленных источников ПХБ, ПХДД и ПХДФ в Байкальском регионе оказало существенное влияние на загрязнение наземных и водных экосистем этого региона [12, 25 и др.]. Кроме того, способность к трансграничному переносу приводит к еще одному источнику поступления СОЗ на территорию России. Южнее располагаются страны (например, Китай и Индия), где до сих пор активно используют некоторые СОЗ, а в почвах и атмосферном воздухе в отдельных районах этих стран обнаружены высокие концентрации ДДТ, ПХБ и др. [14].
Цель настоящего исследования - представить данные о распределении СОЗ в системе почва -атмосферный воздух в некоторых региональных промышленных центрах и прилегающих к ним сельскохозяйственных и фоновых территориях Сибири и Дальнего Востока России.
Рис. 1. Схема отбора проб почвы: Красноярский край:
БКг1 - г. Енисейск, жилая зона, БКг2 - г. Красноярск, БКгЗ - пригород г. Красноярска, БКг4 - пос. Геофизиков; Иркутская область: 81г20 - г. Иркутск, 8086 - пригород г. Иркутска, SOL1 - о. Ольхон, SBG - пос. Б. Голоустное, 8052 - пос. Балаганск, 8№ - г. Усолье-Сибирское, -
г. Ангарск; Забайкальский край: 8044 - г. Петровск-За-байкальский, 8045 - пригород г. Петровск-Забайкальского; Якутия: SYa1 - р. Кэнкэмэ, SYa2 - г. Якутск, SYa3 - стационар "Спасская Падь"; Чукотский край: SAn - г. Анадырь; Магаданская область: SM1 - 1 км от пос. Снежный; SM2-SM5 - г. Магадан; Камчатский край: SKa1 - пригород г. Петропавловск-Камчатского, SKa2 - оз. Курильское; Хабаровский край: SKh1 - Большехехцирский государственный природный заповедник, SKh2 - с. Славянка, SKh3 - г. Хабаровск; Приморский край: SVL1 - г. Владивосток, SVL2 -пригород г. Владивостока. 1 - точки отбора проб почвы.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Отбор проб почв. Пробы почв были отобраны в августе - сентябре 2008 г. в рекреационных зонах населенных пунктов и на прилегающих территориях в Республике Саха (Якутия), Чукотском АО, Красноярском, Хабаровском, Приморском, Камчатском и Забайкальском краях и Магаданской и Иркутской областях (рис. 1). Кроме того, в октябре 2009 г. дополнительно проведен отбор проб на территории г. Магадан. Пробы отбирались методом конверта металлическим пробоотборником. До анализа пробы хранились при температуре -30 оС.
Отбор проб атмосферного воздуха. Для исследования содержания СОЗ в атмосферном воздухе в местах отбора проб почв был использован метод пассивного пробоотбора [30]. Пробоотборники устанавливались на срок около двух месяцев. Подробное описание метода и сроков отбора проб воздуха приведено в работе [9].
Анализ проб производился в лаборатории Института геохимии СО РАН. До анализа пробы почв были высушены при комнатной температуре до постоянного веса. На анализ бралась фракция меньше 2 мм. Пробоподготовка образцов почв включала экстракцию в аппаратах Сокслет-та смесью ацетон:гексан (1 : 1) в течение 8 час; очистку с использованием гельпроникающей хроматографии (Bio-Beads S-X3) и Al-Si-колон-ки; упаривание в токе азота до 0.1 мл. Пробопод-готовка картриждей из пассивных воздушных пробоотборников включала экстракцию в аппаратах Сокслетта метиленом хлористым; очистку на Al-Si-колонке и упаривание в токе азота до 0.1 мл [9]. В каждой пробе были определены 28 конгенеров ПХБ, включая индикаторные ПХБ (№№ ИЮПАК 28, 52, 101, 138, 153, 180), p,p'-ДДТ, o^p'-ДДТ, p,p'-дихлордифенилдихлорэтан (p^'-ДДД), p,p'-дихлордифенилдихлорэтилен (^'^ДЭ^ а-ГХЦГ, у-ГХЦГ. Анализ производился с использованием газового хроматографа (ГХ) HP 5890 series II GC, совмещенного с детектором электронного захвата (ДЭЗ) и оснащенного капиллярной колонкой DB-5, 0.25 мкм длиной 60 м (J&W Scientific) [12, 25].
Направление потоков СОЗ в системе почва -атмосферный воздух определено на основании расчета доли фугитивности (фугитивность определяется как способность соединения переходить из одного компартмента в другой) по формуле [23, 29]:
ff = fs/(fs +fA ),
где ff - доля фугитивности, fS, fA - фугитивность соединения в почве и в атмосферном воздухе со-
ответственно. При / < 0.3 преобладают процессы осаждения над испарением, / > 0.7 - наоборот, испарение преобладает над осаждением, и/~ 0.3 -0.7 - рассматривается как равновесие [29].
/ = с/хм и / = с/хАм,
где С - концентрация соединения в среде (в настоящем случае в почве или воздухе), М -молекулярный вес (г • моль-1), X, ХА - фугитив-ная способность соединения в почве и воздухе (моль • м-3Па-1):
ХА = 1/ЯТ,
где Я - газовая константа (8.314 Дж • моль-1К-1), Т - абсолютная температура (К);
^ = X
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.