Сравнительная оценка содержания альфа-активных нуклидов, тяжелых металлов и мышьяка в почве на территории г. Новоуральска по данным исследований за 2006-2010 г

Т. Г. Миронова, И.Л. Потапова

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА СОДЕРЖАНИЯ АЛЬФА-АКТИВНЫХ НУКЛИДОВ, ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ И МЫШЬЯКА В ПОЧВЕ НА ТЕРРИТОРИИ Г. НОВОУРАЛЬСКА ПО ДАННЫМ

ИССЛЕДОВАНИЙ ЗА 2006-2010 Г.

Региональное управление № 31 ФМБА России, г. Новоуральск ФГУЗ ЦГиЭ №31 ФМБА России, г. Новоуральск

T.G. Mironova, I.L. Potapova

THE COMPARATIVE EVALUATION OF THE CONTENT OF ALPHA-ACTIVE NUCLIDES, HEAVY METALS AND ARSENIC IN THE SOIL ON THE NOVOURALSKTOWN AREA ACCORDING TO THE RESEARCH DATA OVER 2006-2010

Regional administration 31 FMBA of Russia, Novouralsk FGUZ CGIE №31 FMBA of Russia, Novouralsk

Ключевые слова: качество почвы, гигиеническая оценка, категория загрязнения почв. Keywords: soil quality, hygienic evaluation, the category of soil contamination.

Цель: Определение уровня загрязнения почвы различных районов города Новоуральска, сравнительная оценка содержания альфа-активных нуклидов, тяжелых металлов и мышьяка. Материалы и методы: Оценка качества почвы проводилась по группам территорий в жилых районах города. Отбор проб почвы, их хранение, транспортировка и подготовка к анализу производились в соответствии с ГОСТ 17.4.4.02-84[4] и ГОСТ 17.4.3.01-83 [5]. В пробах почвы определялось валовое содержание химических элементов (тяжелых металлов и мышьяка), содержание альфа-активных радионуклидов.

Поскольку нормирование содержания металлов в почве на данный момент разработано недостаточно, в качестве нормативов использовали ПДК для свинца, мышьяка [2]. Для остальных исследованных химических веществ за норматив принимали ориентировочнодопустимые концентрации (ОДК) [3]. Кроме того, сравнение содержания химических веществ в почве проводили с фоновым содержанием в почвах Урала. Для территории г. Новоуральска и Новоуральского городского округа в качестве фоновых были использованы клар- ковые содержания элементов в почвах, полученные в результате обобщения литературных данных (в том числе уральских авторов) по геохимии ландшафтов и почв Урала и предоставленные ПТО «Уралгеология» для методических указаний Центра Госсанэпиднадзора в Свердловской области МУ2.1.7-001-98[7]. Рассчитывали коэффициенты концентрации (К), характеризующие уровни загрязнения, и суммарный показатель загрязнения почвы (X) [7,8]. поскольку гигиенический норматив содержания радиоактивных веществ в почве не установлен, сравнение данного показателя проводили с содержанием радиоактивных веществ в фоновой точке — дер. Пальники, расположенной в 30 км от города (360 Бк/кг).

Результаты лабораторных исследований анализировали в соответствии с МУ2.1.7-001-98 и МУ2.1.7.730-99[7, 8], а также приложения 1 СанПиН2.1.7.1287-03[9].

Результаты: По фактическому содержанию химических веществ почвы на всех обследованных группах территорий относятся к очень сильно загрязненным, опасным и чрезвычайно опасным. В то же время по суммарному показателю загрязнения почвы относятся к допустимым, умеренно опасной и опасной категории загрязнения.

По результатам проведённых исследований содержание радионуклидов урана в различных районах города превышает фоновое.

Тенденции накопления альфа-активных нуклидов, не наблюдается. Содержание тяжелых металлов и

мышьяка за наблюдаемый период (пять лет) снизилось.

Выводы:

1. Максимальные уровни загрязнения почв Новоуральского городского округа химическими веществами отмечается по никелю, мышьяку и меди.

2. Превышение фонового содержания (кларка) более, чем в 2 раза, по многим исследуемым элементам, свидетельствует о высоком антропогенном загрязнении почвы.

3. Содержание тяжелых металлов и мышьяка за 2006-20Югг на территории НГО понизилось.

4. Накопления радиоактивных веществ в почвах НГО не наблюдается.

Aim: The test of soil contamination level at different Novouralsk districts, the comparative evaluation of the content of alpha-active nuclides, heavy metals and arsenic.

Materials and methods: The soil quality evaluation was appraised by territorial groups in residential town areas. The soil sampling, storing, transportation and preparation for analysis were performed according to the State Standard 17.4.4.02-84[4] and the State Standard 17.4.3.01-83[5]. The gross content of chemical elements (heavy metals and arsenic) and the content of alpha-active nuclides were defined in the soil samples.

The maximum permissible concentration of lead and arsenic was used as the standard because the metal content setting hasn't been sufficiently developed yet [2]. Approximately permissible content was taken as the standard for the remaining explored chemical elements [3]. Moreover the content of the chemical elements in the soil was compared to the background one in the Urals soils. The clarke content of elements in soils was used as the background one for Novouralsk town and Novouralsk urban district. The clarke content of chemical elements in soil was obtained as the result of generalization of literary data by geochemistry of the Urals landscapes and soil (including the Urals authors). The literary data has been submitted by PGO Uralgeology for the methodical guidance by the Gossanepidnadzor Centre in Sverdlovsk region МУ2.1.7-001-98[7]. The concentration factors (K), that characterize the contamination level and the summary factor of soil contamination (Z), have been figured out. Whereas the hygienic standard of the content of radioactive materials in the soil hasn't been set, it was compared to the content of radioactive materials at the background point — in the country Palniki that's is situated in 30 km from the town (360 Bq/kg).

The results of the laboratory research were analyzed according to МУ 2.1.7-001-98 and МУ 2.1.7.730-99[7,8] as well as to appendix 1 SanPin 2.1.7.1287-03 [9].

Results: By the actual content, the soil of all the examined territory groups is heavily contaminated, dangerous and abnormally dangerous. At the same time by the overall index of the soil contamination is of acceptable, medium dangerous and dangerous categories.

According to the results of in vestigations the content of uranium radionuclides exceeds the background level on different town areas.

The tendency of the accumulation of alpha-active nuclides isn't observed. The content of heavy metals and arsenic has been reduced for the observed period of 5 years.

Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компонент биосферы. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы, происходящие в биосфере. Важнейшее значение почв состоит в аккумулировании различных химических

элементов, а также энергии. Почвенный покров выполняет функции биологического

поглотителя, разрушителя и нейтрализатора различных загрязнений, является средой обитания и источником существования растительного и животного мира.

Если это звено биосферы будет разрушено, то сложившееся функционирование биосферы необратимо нарушится. Чрезвычайно важно изучение глобального биохимического значения почвенного покрова, его современного состояния и изменения под влиянием антропогенной деятельности, так как эффективная защита окружающей среды от опасных химических реагентов невозможна без достоверной информации о степени загрязнения почв.

Результаты гигиенических исследований загрязненных почв позволяют оценивать степень опасности загрязнения вредными веществами по уровню их возможного воздействия на системы «почва — растение», «почвы — микроорганизмы, биологическая активность», «почвы — грунтовые воды», «почва — атмосферный воздух» и опосредованно — на здоровье человека. С гигиенической позиции опасность загрязнения почвы определяется уровнем возможного ее отрицательного влияния на контактирующие среды, пищевые продукты и непосредственно на человека, а также на биологическую активность почвы и процессы ее самоочищения.

Особенностью загрязнения почвы населённых мест химическими веществами является то, что загрязнение её происходит одновременно от нескольких источников, в результате чего в почве накапливается сложная многокомпонентная смесь химических веществ различной природы.

Содержание металлов в поверхностном слое почвы является результатом многолетнего воздействия загрязнённого атмосферного воздуха, суммируя колебания уровней загрязнения, связанные с изменениями технологических процессов на предприятиях, эффективностью пылега- зоулавливания, влиянием метеорологических и других факторов [7,8].

С увеличением химической нагрузки на почву возрастает и её эпидемическая опасность. В загрязнённой почве на фоне уменьшения количества истинных предста

вителей почвенных микробиоценозов (антагонистов патогенной кишечной микрофлоры) и снижения её биологической активности отмечается увеличение процента обнаружения патогенных энтеробактерий и геогельминтов, которые более устойчивы к химическому загрязнению почвы.

Оценка опасности загрязнения почвы населённых пунктов определяется [8]:

• эпидемиологической значимостью загрязнённой химическими веществами почвы;

• ролью загрязнённой почвы, как источника вторичного загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха и при её непо -средственном контакте с человеком;

• значимостью степени загрязнения почвы в качестве индикатора загрязнения атмосферного воздуха.

В течение 2006—2010 годов силами ФГУЗ ЦГиЭ № 31 ФМБА России в рамках социально-гигиенического мониторинга были проведены лабораторноинструментальные исследования и санитарно-эпидемиологическая оценка качества почвы на территории г. Новоуральска и Новоуральского городского округа.

В качестве фоновых значений концентраций химических веществ использовались региональные показатели. Для территории г. Новоуральска и Новоуральского городского округа в качестве фоновых были использованы кларко- вые содержания элементов в почвах, полученные в результате обобщения литературных данных (в том числе уральских авторов) по геохимии ландшафтов и почв Урала и предоставленные ПГО «Уралгео- логия» для МУ 2.1.7-001-98 [7].

Кларки представляют собой среднеарифметические величины из выборочных множеств данных по анализам почв и характеризуют валовое количество элементов без указания форм их нахождения в почвах. При этом, следует учитывать, что кларковые содержания элемен

тов являются условными величинами и действительные их количества в конкретных условиях колеблются.

Оценка степени опасности загрязнения почвы химическим веществом проводилась с учетом его класса опасности (1 и 2), ПДК или ОДК и максимального значения допустимого уровня содержания данного элемента (Ктах) по одному из показателей вредности.

При полиэлементном загрязнении оценка степени опасности загрязнения почвы допускается по наиболее токсичному элементу с максимальным содержанием в почве [7,8]. Класс опасности химического элемента определялся по ГОСТ 17.4.1.02-83 [4]. Кроме того, почва оценивалась как индикатор неблагоприятного воздействия на здоровье населения по коэффициенту концентрации (А') и суммарному показателю загрязнения (гс) [7,8].

Коэффициент концентрации определяется отношением фактического содержания химического элемента (валовое содержание) в точке контроля (С) к фоновому (кларку) (Сф) (Таблица 1).

Суммарный показатель загрязнения

представляет собой сумму превышения

коэффициентов Кс (Кс > 1) химических

элементов, накапливающихся в исследуемой

среде, и рассчитывается по формуле:

гс=т:кс-(п-1), где п — число суммирующих элементов.

Из контролируемых в исследованных пробах почвы элементов к I классу опасности относятся свинец, кадмий, цинк и мышьяк; ко II классу — никель и медь.

В почве обследованных участков максимальное содержание (по результатам исследования объединённых проб) на территориях города отмечаются по никелю (1,2— 25 ОДК) (Рис.З), мышьяку (1,1—20,5 ПДК) (Рис. 7) и свинцу (1,1 -8,8 ПДК). (Рис.4).

Максимальное содержание тяжелых металлов и мышьяка отмечалось в 2006 и

2007 гг. (Рис. 2—7).

По содержанию указанных веществ почвы на всех обследованных группах территорий относятся к очень сильно загрязненным, опасным и чрезвычайно опасным.

Превышение регионального (фонового) содержания отмечено практически по всем определяемым элементам. Максимальное превышение отмечено, так же как и по ПДК и ОДК, по никелю, свинцу и мышьяку (Рис.3,4,7).

В то же время, по суммарному показателю загрязнения (Л) при сравнении с фоновым содержанием почва на территориях города относится к опасной и умеренно опасной и допустимым в соответствии с приложением 1 к СанПиН 2.1.7.1287-03 [10] (Таблица 1).

Источником возможного радиоактивного загрязнения почв Новоуральского городского округа является ОАО «Уральский электрохимический комбинат» (ОАО «УЭХК»). Оценка радиационного загрязнения почвы проводилась по содержанию альфа-активных нуклидов урана на обследованных территориях районов жилой застройки.

По данным контроля удельная альфа-активность в почвах городского округа находится примерно на одном уровне и тенденции к накоплению радионуклидов не наблюдается. Максимальное содержание зарегистрировано в 2007 г

Результаты проведенных и продол -жающихся на данный момент исследований и оценки загрязнения почвы позволяют предложить мероприятия, выполнение которых позволит снизить риск для здоровья и обеспечить санитарно- эпидемиологическое благополучие населения городского округа. К таким мероприятиям можно отнести проведение санации загрязненных почв на территориях с чрезвычайно опасным и опасным уровнем загрязнения, прежде всего на территориях дошкольных и школьных образовательных учреждений [9].

Таблица!

Данные о содержании альфа-активных нуклидов, тяжелых металлов и мышьяка

в почве НГО за 2006—2010г.

2006 г. 2007 г.

Точки отбора проб О X 5 х свинец чг/кг х X >х X 1 2006 г. и. £ 3 1  £ § 5 1 '4 X 1 1 : х X ГО ьс л, 1Ч М 2007 г.

кларки МУ 2.1.7-001-98 20.0 2,0 30,0 10,0 50,0 0,5 20,0 2,0 30,0 10,0 50,0 0.5

Автозаводский район 76 9.5 1000 130 230 0.75 320 5.9 530 72 204 1.1

Кс автозаводский =факт./кларк 3,8 4,75 33,33 13 4,6 1.5 55,98 16 2,95 17,67 7,2 4,08 2,2 45.10

Микрорайон 15 180 41 80 23 540 3.9 106 1.2 88 45 105 0,26

Кс МК 15 =факт./кларк 9,пи 20,5 2,67 2,30 10,80 ',80 48,07 5.30 0,60 2,93 1,50 2,10 0,52 11,83

Привокзальный район 190 14 350 75 220 1.7 ПО 8.9 350 51 130 0.72

Кс привокзальный район 9,5 7 1 1,67 7,5 4.4 3,4 38,47 5,5 4,45 1 1,67 5,1 2,6 1.44 25,76

Южный район 78 18 170 57 130 0,9 78 7,4 97 22 94 0,22

Кс южный район 3,9 9 5,6' 5-3 2,6 1,8 23.67 3,9 3,7 3,23 2,2 1,88 0,44 10,91

Ьунарский район

Кс бунарски 11 район

Центральный район 180 41 690 230 460 2.5 119 3,3 181 49,7 120 1,02

Кс центральный район 9 20,5 23 23 9 7 5 84,70 5,95 1,65 6,03 4,97 2,4 2,04 18,04

Парковый район 140 12 280 68 300 0.8

Кс парковый район 7 9,33 6 6,8 6 1,6 31,73

территория водозабора (НФС) 220 41 250 280 430 3,9 33 3.1 139 32 126 0,21

Кс водозабор 11 20,5 8,33 28 8.6 7,8 79.23 1,65 1,55 4,63 3.2 2,52 0,42 9.55

л. Пальники фон т. 23 84 7 53 17 100 0,27 61 1,8 70 24,4 140 0,22

К с фона 4,2 3,5 ..767 1,7 0.54 9.17 3,05 0,9 2,333 2,44 2 8 0,44 7,52

Продолжение таблицы 1

2008 г. 2009 г. 2010 г.

медь мг/кг мышьяк мг/кг никель мг/кг свинец мг/кг м н и я им н 2008 г. медь мг/кг мышьяк мг/кг никель мг/кг свинец мг/кг кн иц им д г[тии 2009 г. медь мг/кг мышьяк мг/кг никель мг/кг свинец мг/кг | 1 кн иц им д !г,„. 2010 г.

20,0 2,0 30,0 10,0 50,0 0,5 20,0 2,0 30,0 10,0 50,0 0,5 20,0 2,0 30,0 10,0 50.0 0,5

113. 4 4,28 134, 6 59 115,6 0,71 105. 0 3,0 106, 7 48,5 114.0 0,4 82,67 20,8 7 96,0 0 23,1 3 97,67 0,33

5,67 2.14 4,49 5,9 2,312 1,42 16,93 5,25 1,50 3,56 4,85 2,28 0,80 13,44 4,13 10,4 4 3,20 2,31 1,95 0,66 18.0 3

106 2,2 88 51 105 0,26 102. 0 4,9 155, 0 55,6 119,3 0,8 96.33 4.37 101, 67 52,0 0 104,6 7 0,50

5,30 1,10 2.93 5,10 2,10 0,52 12,53 5,10 2,45 5,17 5,56 2,39 1,50 17,16 4.82 2.19 3,39 5,20 2,09 1,00 13,6 8

113, 22 6,6 205.3 3 66.7 2 138,2 2 1 113 4,9 155 55.62 5 119.2 5 0,75 119,6 7 2,8 91 75 97,33 0,35

5.66 1 3,3 6,84 6,67 2,76 2 22,24 5,65 2,45 5,17 5,56 2,39 1,5 17,71 5,983 5 1,4 3,03 7,50 1,95 0,7 15.8 6

88,5 17,7 3 109.7 5 51.2 5 112,7 5 0,33 89,7 5 4,33 104, 13 51.3 8 112,3 8 0,33 96.33 4,37 101, 67 52 104,6 7 0.5

4,42 5 8,865 3,66 5,125 2,255 0,66 20,33 4,49 2,17 3,47 5,14 2,25 0,66 13.51 4,816 5 2,18 5 3,39 5,2 2,093 4 1 13,6 8

107, 5 4,3 108, 5 57,5 108 0,52 94 2,2 78 22 102 0,24

5,38 2,15 3,62 5,75 2,16 1,04 15,09 4,70 1,10 2,60 2,20 2,04 0,48 8,64

98.3 3 5,28 133 60 132,3 8 0,62 93,2 5 4.48 109, 33 52,4 2 109,8 3 0,59 94.6 3,92 124. 6 51,8 ПО 0,512

4,92 2,64 4,43 6 2,65 1,24 16,88 4.66 2,24 3,64 5,242 2,20 1,18 14,17 4,73 1,96 4,15 5,18 2,20 1,024 14,2 5

88,2 5 5,63 133 59 154.2 5 0,67 97,2 5 3,8 113, 5 54 135,2 5 0,56

4,412 5 2,815 4.43 5,9 3,085 1,34 16.99 4,86 1,9 3,78 5,4 2,705 1,12 14,77

49 3 117 35 112 0,19 98 4 112 56 109 0,44 70 3,4 48 70 112 0,25

2,45 1,5 3,90 3,5 2,24 0,38 9,59 4,9 2 3,73 5,6 2,18 0,88 14,41 3,5 1,7 1,60 7 2,24 0,5 12,0 4

96 4,3 39 II 89 0,2 96 1,9 75 22 111 0,25

4,8 2,15 1,300 1,1 1,78 0,4 7,13 4,8 0,95 2,50 2,2 2,22 0,5 8,72

~ 15 I г

Ив»

Рис. 3. Содержание никеля в ПДК

Автозаводский район  МКР 15

Привокзальный район  Южный

Бунарский район Центральный район

ШИ*.

Рис. 4. Содержание свинца в ПДК

5 I

Выводы

]. Максимальные уровни загрязнения помп Новоуральского городского округа химическими веществами отмечается по никелю, мышьяку и меди.

2. Превышение фонового содержания (кларка) более чем в 2 раза, по многим исследуемым элементам, свидетельствует о высоком антропогенном загрязнении почвы.

3. Содержание тяжелых металлов и мышьяка за 2006—2010 гг. на территории НГО понизилось.

4. Накопления радиоактивных веществ в почвах НГО не наблюдается.

Литература

1. H.A. Лесцова, В.В. Быстрых, М.В. Боев, Е.М. Гусельникова // Гиг. и сан. -2009-№4-с. 24-27.

2. ГН 2.1.7.2041 -06 «Предельнодопустимые концентрации (ПДК) химических вешеств в почве».

3. ГН 2.1.7.2042-06 «Ориентировочно-допустимые концентрации (ОДК) химических вешеств в почве».

4. ГОСТ 17.4.1.02-83 «Охрана природы. Почвы. Классификация химических веществ для контроля загрязнения».

5. ГОСТ 17.4.4.02-84 «Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб почвы для химического, бактериологического и гельминтологического анализа».

6. ГОСТ 17.4.3.01-83 «Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб».

7. Методические указания Центра Госсанэпиднадзора в Свердловской области МУ 2.1.7-001-98 «Контроль за загрязнением почвы. Расчёт интегральных показателей качества почвы населенных мест».

8. МУ 2.1.7.730-99 «Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест».

9. Постановление Правительства Свердловской области от 14.09.2009 № 1065-ПП «О санитарно-эпидемиологической обстановке в

Рис. 5. Содержание цинка в ОДК

CT

Рис. 6. Содержание кадмии в ОДК

Рис. 7. Содержание мыШьяка по отношению к ОДК

2008 году, управлении риском для здоровья и обеспечении санитарно-эпидемиологического благополучия населения Свердловской области». Ю.СанПиН 2.1.7.1287-03 «Санитарно- эпидемиологические требования к качеству почвы».