ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2014, № 11, с. 1356-1364
ДЕГРАДАЦИЯ, ВОССТАНОВЛЕНИЕ И ОХРАНА ПОЧВ
УДК 504.53+504.3.054+504.75.05
СТОЙКИЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ ЗАГРЯЗНИТЕЛИ В ОБЪЕКТАХ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ г. БРАТСК (ИРКУТСКАЯ ОБЛАСТЬ):
УРОВНИ, ОЦЕНКА РИСКА*
© 2014 г. Е. А. Мамонтова, Е. Н. Тарасова, А. А. Мамонтов
Институт геохимии им. А.П. Виноградова Сибирского отделения РАН, 664033, Иркутск, ул. Фаворского, 1А e-mail: elenam@igc.irk.ru Поступила в редакцию 09.01.2014 г.
Представлены результаты исследования содержания стойких органических загрязнителей (СОЗ) (полихлорированных бифенилов (ПХБ) и хлорорганических пестицидов (ХОП)) в объектах окружающей среды промышленного города Иркутской обл. (г. Братск). Выявлены особенности пространственного и сезонного распределения ПХБ и ХОП в почвах и атмосферном воздухе. Показана структура гомологического и конгенерного состава ПХБ в почвах и атмосферном воздухе. Определены показатели канцерогенного и неканцерогенного рисков здоровью человека от воздействия ПХБ и ХОП, содержащихся в почвах и атмосферном воздухе.
Ключевые слова: полихлорированные бифенилы, хлорорганические пестициды, почва, воздух. DOI: 10.7868/S0032180X14110070
ВВЕДЕНИЕ
Группа стойких органических загрязнителей включает побочные продукты промышленного производства (полихлорированные дибензо-п-диоксины (ПХДД), полихлорированные дибен-зофураны (ПХДФ)), целевые продукты промышленного производства (полихлорированные би-фенилы использовались в производстве электротехнического оборудования, лакокрасочной промышленности, как добавки к пестицидам и др.) и хлорорганические пестициды (дихлорди-фенилтрихлорэтан (ДДТ), гексахлорциклогексан (ГХЦГ), хлордан, гексахлорбензол (ГХБ) и др.) [23]. Для них характерны устойчивость в окружающей среде, накопление по пищевой цепи, трансграничный перенос. СОЗ вызывают нарушения развития, репродуктивные и иммунологические расстройства, эндокринные, онкологические и другие заболевания.
Братск был образован в 1955 г. в связи со строительством одной из крупнейших в мире Братской ГЭС [12]. Город занимает территорию около 43 тыс. га и располагается вдоль северо-западного берега Братского водохранилища. Северные районы города граничат с верховьями Усть-Илимского водохранилища. По западным районам протекает р. Вихоревка — приток Усть-Илимско-
* Исследование проведено при финансовой поддержке РФФИ № 07-05-00697, 10-05-00663, 13-05-00375 и проекта НИР УШ.69.1.1.
го водохранилища. Современный Братск — крупный промышленный центр, второй по численности населения город Иркутской обл. Город состоит из трех территориальных округов (Центрального, Падунского и Правобережного), в которые входят 12 жилых районов, в том числе Порожский, Стениха, Центральный, Чеканов-ский, Бикей, Падун, Южный Падун, Энергетик, Гидростроитель, Осиновка и др. В Центральном округе проживает около 147 тыс. человек, в Па-дунском и Правобережном — более 55 и 37 тыс. жителей соответственно [27]. Жилые районы разделены зелеными зонами. Почвенный покров прилегающих к городу территорий представлен дерновыми лесными, дерново-подзолистыми и дерново-карбонатными почвами [1]. На территории города исходные почвы трансформированы [5].
Благодаря строительству ГЭС в Братске размещены энергоемкие промышленные предприятия, которые стали и основными загрязнителями окружающей среды города. Братск ежегодно входит в перечень самых загрязненных городов России - индекс загрязнения атмосферы в 1993 г. составлял 69.1, в 2003 г. - 32.8 и в 2011 г. - 28 [7-10]. Основными предприятиями-загрязнителями атмосферного воздуха являются ОАО "РУСАЛ Братский алюминиевый завод" ("БрАЗ"), предприятия теплоэнергетики, ОАО Группа "Илим" (бывший "БЛПК") и ООО "Братский завод ферросплавов" [7-10]. Сточные воды предприятий
по глубокой переработке леса (ОАО Группа "Илим") и хозяйственно-бытовые сточные воды поступают в р. Вихоревка [7—10].
Предприятия, размещенные в г. Братске, являются также потенциальными источниками промышленных стойких органических загрязнителей (ПХДД/Ф и ПХБ). Во второй половине 1990-х гг. Игнатьевой с соавт. оценено содержание ПХДД и ПХДФ в сточных водах ряда крупных предприятий хлорорганического синтеза и глубокой переработки леса Иркутской обл. Получено, что концентрации ПХДД/Ф в сточных водах уменьшаются в следующем порядке предприятий: Усольехимпром—Братский ЛПК (БЛПК)—Саян-скхимпром—Байкальский ЦБК [11]. В прошлом на территории области активно использовались хлорорганические пестициды (ДДТ и ГХЦГ) [10, 22]. Остаточные количества хлорорганических пестицидов обнаруживаются и после запрета на их использование в 1970-1980-х гг. в сельскохозяйственных почвах Братского р-на и произведенных здесь продуктах питания животного происхождения [10, 22]. Исследования распределения ПХБ, ГХБ, ДДТ и ГХЦГ в почвах и атмосферном воздухе г. Братск ранее не проводили.
Цель настоящего сообщения — представить данные распределения ПХБ, ГХБ, ДДТ и ГХЦГ в объектах окружающей среды (почвах, атмосферном воздухе) г. Братск, а также оценить риск для здоровья населения от воздействия рассмотренных соединений, содержащихся в почвах и атмосферном воздухе.
МЕТОДЫ
Отбор проб почвы в г. Братск осуществлен в июле 2009 г. (рис. 1, табл. 1). Пробы почвы отбирали в селитебных, парково-рекреационных и промышленных зонах методом конверта на глубину 0—5 см. По классификации [5] исследованные почвы антропогенно-поверхностно-преоб-разованые естественные или антропогенно-глу-бокопреобразованые (урбодерново-подзолистые, урбаноземы). На отдельных участках промышленной зоны поверхностные отложения представлены насыпными и техногенными грунтами. Для исследования содержания СОЗ в атмосферном воздухе в местах отбора проб почв был использован метод пассивного воздушного пробо-отбора [41]. Диски-картриджи для пассивных воздушных пробоотборников предварительно были очищены синтетическими моющими средствами, а затем последовательно ацетоном и метиленом хлористым в аппаратах Сокслета в течении 8 ч. Пробоотборники устанавливали на срок около двух месяцев (табл. 1). Пробы почв и диски-картриджи доставляли в ИГХ СО РАН, где проводили анализ ПХБ и ХОП. До анализа пробы хранили при температуре —30°С.
Рис. 1. Схема отбора проб почвы в г. Братск. Звездочкой показаны точки отбора проб почв.
Пробы почв были высушены при комнатной температуре до постоянного веса. На анализ брали фракцию меньше 2 мм. Пробоподготовка образцов почв включала экстракцию в аппаратах Сокслета смесью ацетон : гексан (1 : 1) в течение 8 ч; очистку с использованием гельпроникающей хроматографии (Bio-Beads S-X3) и Al-Si-колон-ки; упаривание в токе азота до 0.1 мл [20]. Пробоподготовка картриждей из пассивных воздушных пробоотборников включала экстракцию в аппаратах Сокслета метиленом хлористым; очистку на Al-Si-колонке и упаривание в токе азота до 0.1 мл [17, 37]. 37 конгенеров ПХБ, включая 6 индикаторных конгенеров ПХБ (№ ИЮПАК 28, 52, 101, 138, 153, 180), pp'-ДДТ, p,p'-дихлордифенилди-хлорэтан (p,p-ДДД), p,p'-дихлордифенилдихлор-этилен (p,p'-ДДЭ) и а-ГХЦГ были определены в каждой пробе почв и картриджах и у-ГХЦГ в пробах почв. Анализ производили с использованием газового хроматографа HP 5890 series II GC, совмещенного с электронозахватным детектором и оснащенного капиллярной колонкой DB-5, 0.25 мкм длиной 60 м (J&W Scientific) [20, 35].
Расчеты показателей канцерогенных и неканцерогенных рисков (индивидуальный канцерогенный риск (ИКР) и индекс опасности) для здоровья человека от воздействия исследованных СОЗ в почвах и атмосферном воздухе проводили в соответствии с "Руководством по оценке риска..." (Р 2.3.10.1920-04) [21].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
СОЗ в почвах Братска. Средняя арифметическая суммы 37 конгенеров ПХБ в исследованных почвах г. Братск составляла 12 нг/г сухого
Таблица 1. Точки и время отбора проб почв и атмосферного воздуха (прочерк означает отсутствие проб)
№ пробы почвы Название жилого района Функция зоны № пробы воздуха Дата отбора проб атмосферного воздуха
S155 Гидростроитель-1 Селитебная PAS-48 23.06.08-23.08.08
PAS-84 21.12.08-22.02.09
S156 Гидростроитель -2 » PAS-47 22.06.08-24.08.08
PAS-87 22.12.08-25.02.09
S158 Чекановский Парково-рекреационная - -
S161 Галачинское Селитебная PAS-137 21.07.09-02.10.09
S162 Центральный » PAS-85 28.12.08-28.02.09
S163 Энергетик Парково-рекреационная - -
S164 Энергетик » - -
S165 Энергетик » - -
s 166 Падун Селитебная PAS-135 22.07.09-22.09.09
S167 Падун » - -
S168 Южный Падун Парково-рекреационная - -
S170 Бикей » - -
S171 Бикей » - -
S175 - Промышленная - -
S176 - » - -
S179 - » - -
S179-2 Стениха Парково-рекреационная - -
S180 Порожский Селитебная - -
S181 Порожский Парково-рекреационная - -
S182 - Промышленная - -
S183 Ангарская деревня Парково-рекреационная - -
S184 Энергетик Селитебная PAS-138 23.07.09-02.10.09
Таблица 2. Содержание ПХБ, ГХБ, ДДТ и ГХЦГ (нг/г сухого веса) в почвах Братска (среднее арифметическое (тт-тах))
Округ Сумма ПХБ ГХБ Сумма ГХЦГ Сумма ДДТ
Центральный Правобережный Падунский Средняя по городу 12 (1.4-50) 19.6 (1.6-37) 11.7 (1.2-39.5) 12.5 (1.2-50) 0.21 (0.07-0.32) 0.38 (0.01-0.75) 0.48 (0.02-1.09) 0.35 (0.01-1.09) 0.12 (0.05-0.30) 0.28 (0.02-0.54) 0.59 (0.02-4.04) 0.35 (0.02-4.04) 6.76 (0.29-19) 90 (6.0-175) 48 (0.27-355) 33 (0.27-355)
веса, включая 6 индикаторных конгенеров ПХБ — 4.6 нг/г сухого веса. Во всех пробах почв концентрации ПХБ (табл. 2) были ниже ПДК, принятых в России (0.06 мг/кг = 60 нг/г [14]). В одной точке содержание ПХБ приближается к ПДК, принятым в России (0.84 ПДК на станции S162 в Центральном жилом районе). Если же сравнивать полученные данные с целевыми уровнями ПХБ (target value), принятыми в других странах (например, в Канаде — 20 нг/г [31]), то в 23% проб отмечалось превышение этих нормативов. Точки, где обнаружено повышенное содержание ПХБ
(>20 нг/г) в почвах, распределены по всем территориальным округам и по всем функциональным зонам города (табл. 2, рис. 2, А).
В остальных пробах суммарные концентрации 37 конгенеров ПХБ не превышали 13 нг/г, составляя в среднем 4.92 нг/г, что сравнимо со
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.