научная статья по теме ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ БЕЛОРУССИИ ПОЛИЦИКЛИЧЕСКИМИ АРОМАТИЧЕСКИМИ УГЛЕВОДОРОДАМИ Сельское и лесное хозяйство

Текст научной статьи на тему «ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ БЕЛОРУССИИ ПОЛИЦИКЛИЧЕСКИМИ АРОМАТИЧЕСКИМИ УГЛЕВОДОРОДАМИ»

ХИМИЯ ПОЧВ

УДК 550.4:504.05(476)

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ БЕЛОРУССИИ ПОЛИЦИКЛИЧЕСКИМИ АРОМАТИЧЕСКИМИ

УГЛЕВОДОРОДАМИ

© 2013 г. Т. И. Кухарчик1, В. С. Хомич1, С. В. Какарека1, П. В. Курман2, М. И. Козыренко1

Институт природопользования НАНБелоруссии, 220114 Минск, ул. Ф. Скорины, 10 2Институт фармакологии и биохимии НАН Белоруссии, 220141 Минск, ул. академика Купревича, 2

e-mail: nature@ecology.basnet.by Поступила в редакцию 27.06.2011 г.

Представлены результаты изучения содержания полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) в почвах урбанизированных территорий, в том числе в импактных зонах на территории Белоруссии. Приведены концентрации 16 соединений ПАУ в почвах жилой усадебной и многоэтажной застройки, в лесах и лесопарках Минска. Проанализированы уровни накопления ПАУ в почвах на территории промышленных предприятий различного профиля и котельных. Рассмотрены возможные источники загрязнения почв ПАУ, показана структура соединений ПАУ в почвах. Приведены уровни загрязнения почв, определяемые по нормируемым показателям для индивидуальных соединений и суммы 16 ПАУ.

Ключевые слова: импактная зона, загрязнение почв, органические загрязнители.

Б01: 10.7868/80032180X13020093

ВВЕДЕНИЕ

Изучение загрязнения почв полициклическими ароматическими углеводородами в последние годы приобретает все большую актуальность, что обусловлено осознанием опасности их аккумуляции в почвах и последующего негативного воздействия на экосистемы и здоровье человека [1, 2, 6, 8—10, 16, 17, 19]. ПАУ относятся к стойким органическим загрязнителям и подлежат регулированию на международном уровне [13]. Как и другие загрязнители, ПАУ способны к биоаккумуляции, а также к переносу на большие расстояния; многие соединения ПАУ являются канцерогенными, в том числе бенз[а]пирен, бенз[Ь]флуоран-тен, бенз[к]флуорантен, индено[1,2,3-её]пирен, бенз[§Ы]перилен, дибенз[а,И] антрацен [22, 23]. Имеются также свидетельства зависимости канцерогенного эффекта от поглощенной суммарной дозы ПАУ.

Как известно, большинство соединений ПАУ поступает в окружающую среду как продукты неполного сгорания топлива, в первую очередь дров и угля [20—22]. В целом же перечень антропогенных источников ПАУ весьма широк, поскольку их образование возможно в ходе различных термических процессов. Источниками поступления ПАУ в почву являются также сырье/материалы, содержащие их в значительных количествах: ка-

менноугольные и сланцевые масла и смолы, каменноугольный пек, древесный креозот, технический углерод, асфальт, кровельная мастика и др. [23, 24].

В Белоруссии до недавнего времени ПАУ, как и другие стойкие органические загрязнители, практически не контролировались в природных компонентах (за исключением бенз[а]пирена, измерения которого осуществлялись в Березинском биосферном заповеднике в рамках глобального фонового мониторинга). Лишь в конце 1990-х гг. в рамках подготовки обоснования присоединения к Протоколу по стойким органическим загрязнителям начато изучение источников поступления ПАУ в окружающую среду; к настоящему времени получены данные о содержании ПАУ в выбросах при сжигании твердых видов топлива, выполняются оценки поступления ПАУ в атмосферный воздух [4, 5]. Установлено, что ежегодные выбросы ПАУ в стране (сумма четырех индикаторных соединений: бенз[а]пирена, бенз[Ь]флуорантена, бенз[к]флуорантена и инде-но[1,2,3-её]пирена) составляют примерно 40 т, из которых около 70% обеспечивают малые топли-восжигающие установки. Изучение содержания ПАУ в почвах начато практически одновременно с изучением их источников, хотя наиболее активные исследования проведены в период с 2007 по 2010 гг., чему способствовало формирование си-

стемы локального мониторинга почв, а также разработка ТерКСООС (г. Минск).

В настоящей статье показаны особенности накопления 16 соединений ПАУ в почвах городских ландшафтов (на примере г. Минск), а также в зонах воздействия промышленных предприятий различного профиля и котельных. Рассмотрены наиболее вероятные источники загрязнения почв ПАУ.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

Для оценки содержания ПАУ в почвах урбанизированных ландшафтов проанализировано около 60-и проб, отобранных преимущественно в жилых и ландшафтно-рекреационных зонах г. Минска в границах перспективной застройки. Границы функциональных зон принимались в соответствии с Генеральным планом города. В пределах жилой зоны опробовались газоны (в случае многоэтажной застройки) и огороды (в случае усадебной застройки), в пределах ландшафтно-рекреационной зоны — лес, лесопарки и сельскохозяйственные угодья. Опробованные сельскохозяйственные и лесные угодья находятся за пределами современной границы города и представляют собой территории с наименьшей техногенной нагрузкой по сравнению с урбанизированными ландшафтами.

Выполнены также исследования в импактных зонах: на территории ряда промышленных предприятий машиностроения и металлообработки, предприятий по производству шин, лакокрасочной продукции, пропитке древесины (в городах Минск, Гомель, Лида, Бобруйск, Борисов), в зонах воздействия котельных (преимущественно в малых городах и сельских населенных пунктах). Всего отобрано и проанализировано около 100 проб. Пробы почвы отбирались также в местах складирования остаточной золы от сжигания твердого топлива и возле кострищ. Отбирались, как правило, смешанные пробы с глубины 0—10 см; в ряде случаев отобраны точечные пробы с различной глубины.

Исследовались дерново-подзолистые авто-морфные песчаные и супесчаные почвы, наиболее характерные для Белоруссии в целом и урбанизированных территорий в том числе. В ряде случаев и, прежде всего, на промплощадках исходные почвы трансформированы, и поверхностные отложения представлены насыпными грунтами.

Определение содержания ПАУ осуществлялось в соответствии с СТБ ИСО 13877-2005 методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. Определялись 16 соединений ПАУ (нафталин, аценафтилен, аценафтен, флуорен, фенантрен, антрацен, флуорантен, пирен, бенз [а] антрацен, хризен, бенз[Ь]флуорантен,

бенз[к]флуорантен, бенз[а]пирен, индено[1,2,3-её]пирен, дибенз[а,И]антрацен, бенз[§Ы]пери-лен). Качественная идентификация осуществлялась, основываясь на времени удерживания компонентов и характерных признаках хромато-грамм индивидуальных ПАУ. Количественный анализ проводился относительно пятиточечной калибровки по стандартным эталонным растворам. В качестве внутренних стандартов использовались нафталин-ё8, аценафтен-ё10, фенантрен-ё10, хризен-ё12, перилен-ё12. В качестве контрольных веществ (суррогатов) для определения степени экстракции применяли гексаметилбензол-ё18 и п-терфенил-ё14. Чувствительность метода составляла 20 мкг/кг. Сходимость измерений находилась на уровне 80—100%.

Согласно Ли с соавт. [23], из указанных соединений первые 6 относятся к низкомолекулярным (молекулярный вес 152—178 г/моль), 2 соединения (флуорантен и пирен) — к среднемолекулярным (202 г/моль) и остальные 8 соединений — к высокомолекулярным (228—278 г/моль). Молекулы первой группы соединений состоят из трех бензольных колец, второй — четырех и третьей — из четырех—шести.

Для оценки опасности загрязнения выполнено сравнение с санитарно-гигиеническими нормативами: ПДК или ОДК, принятыми в Белоруссии. Следует отметить, что ПДК в Белоруссии разработаны только для бенз[а]пирена и фенан-трена, для остальных соединений и суммы ПАУ действуют ОДК [12]. Использованы также целевые показатели Европейских стран и критерии, по которым оценивается необходимость очистки почв [18].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Содержание ПАУ в почвах урбанизированных территорий. Согласно полученным результатам, сумма 16 соединений ПАУ в городских почвах варьирует от значений ниже предела чувствительности метода (0.02мг/кг) до 26.3 мг/кг. Среди общего количества проанализированных проб в 37% случаев содержание ПАУ составляет менее 0.1 мг/кг, в 42% случаев находится в диапазоне от 0.1—1.0 мг/кг, в 16% — 1.0—10 мг/кг и в 5% случаев составляет более 10 мг/кг.

Результаты свидетельствуют о повышенных уровнях содержания ПАУ в городских почвах: примерно в 72% проб сумма ПАУ превышает фоновое значение, в качестве которого принята величина 0.2 мг/кг [23]. В 21% случаев превышены установленные санитарно-гигиенические нормативы. Среднее содержание суммы ПАУ в почвах Минска (медиана) оценивается в 0.6 мг/кг. Несомненно, данное значение получено на основании

Таблица 1. Содержание ПАУ в поверхностном горизонте почв различных функциональных зон г. Минска в границах перспективной застройки (0—10 см), мг/кг

Жилая многоэтажная Жилая усадебная Ландшафтно-рекреа- Ландшафтно-рекреаци-

Соединение застройка, газоны (10)* застройка, огороды (3) ционная зона, лес (8) онная зона, лесопарк (9)

среднее** шах среднее шах среднее шах среднее шах

Нафталин 0.01 0.14 0.01 0.02 0.02 0.06 0.01 0.04

Аценафтилен - 0.13 - - - 0.03 - -

Аценафтен - 0.15 - - 0.02 0.11 - -

Флуорен - 0.26 - - 0.01 0.05 - -

Фенантрен 0.08 2.56 0.05 0.16 0.07 0.18 0.13 0.35

Антрацен 0.01 0.48 - - - - - 0.02

Флуорантен 0.25 6.67 0.12 0.23 0.06 0.16 0.19 0.49

Пирен 0.15 3.62 0.06 0.12 0.02 0.05 0.11 0.28

Бенз[а]антрацен 0.16 4.09 0.11 0.24 0.03 0.07 0.18 0.55

Хризен 0.09 2.01 0.04 0.09 0.02 0.07 0.04 0.11

Бенз[Ь]флуорантен 0.13 3.26 0.05 0.12 0.01 0.08 0.11 0.77

Бенз[к]флуорантен 0.03 1.07 0.02 0.04 0.01 0.02 0.04 0.21

Бенз[а]пирен 0.05 0.46 0.01 0.04 - - 0.03 0.19

Индено[1,2,3- 0.08 1.42 0.05 0.16 - - 0.04 0.19

её]пирен

Дибенз[а,Ь]антра- 0.01 0.55 - - - - - 0.02

цен

Бенз [§Ы] перилен 0.03 0.18 - - - - 0.02 0.06

Сумма 16 ПАУ 1.08 26.34 0.53 1.19 0.28 0.58 0.89 2.42

* Здесь и далее в скобках приведено количество проб. Прочерк — не обнаружено. ** Без учета проб (3) с аномальным содержанием ПАУ.

достаточно ограниченной выборки почвенных проб для большого города и может рассматриваться лишь как ориентировочное.

Следует отметить, что в отношении фонового содержания суммы 16 соединений ПАУ нет обобщающих данных для различных типов почв. Это связано с историей развития обследований и сложностью идентификации ПАУ; в п

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

Пoхожие научные работыпо теме «Сельское и лесное хозяйство»