Исследование закономерностей химического загрязнения почвенного покрова в зоне деятельности нефтехимического предприятия

18

ЗНиСО июнь Нос

УДК 614.7:614.2

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ХИМИЧЕСКОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА В ЗОНЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ НЕФТЕХИМИЧЕСКОГО ПРЕДПРИЯТИЯ

О.В. Сазонова, В.В. Сучков, Т.К. Рязанова, Т.В. Судакова, Н.М. Торопова, Л.Н. Вистяк, Д.С. Тупикова

ФГБОУ ВО «Самарский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, Научно-исследовательский институт гигиены и

экологии человека, Самара, Россия

Проведено изучение изменения химического загрязнения почвы санитарно-защитной зоны Новокуйбышевского нефтеперерабатывающего завода (ССЗ НК НПЗ) и качественная и количественная оценка ее санитарного состояния в зависимости от расстояния от источника загрязнения. Установлено, что основными загрязнителя почвы ССЗ Нк НПЗ являются нефтепродукты, летучие фенолы, полиароматические углеводороды, а также некоторые тяжелые металлы (медь, цинк, никель) и мышьяк. В течение 2014-2016 гг. содержание нефтепродуктов в почве СЗЗ Новокуйбышевского нефтеперерабатывающего завода увеличивалось, во всех точках отбора их концентрация превышала региональное фоновое значение.

Ключевые слова: тяжелые металлы, нефтепродукты, полиароматические углеводороды, бенз(а)пирен, почва, санитарно-защитная зона.

O.V. Sazonova, V.V. Suchkov, T.K. Ryazanova, T.V. Sudakova, N.M. Tor op ova, L.N. Vistyak, D.S. Tupikova  THE STUDY OF FEATURES OF SOIL CONTAMINATION IN THE ZONE OF ACTIVITY OF THE OIL REFINERY  Samara State Medical University of the Russian Federation Ministry of Health, the Research Institute of Hygiene and Human Ecology, Samara, Russia.

The aim of the study was to investigate the features of soil pollution in the sanitary protection zone of Novokuibyshevsk oil refinery and distribution of soil contaminants depending on the distance from the refinery. There were determined that the main contaminants are oil products, volatile phenols, some heavy metals. The content of oil products in soil was increased during 2014-2016. It was observed a decrease in the content of oil products with an increase in distance from 200 m to 1 000 m, but the all values were higher regional baseline content of these contaminants in soil.

Key words: heavy metals, oil products, polyaromatic hydrocarbons, benzo[a]pyrene; soil, the sanitary protection zone.

Нефтеперерабатывающая отрасль является одной из основных отраслей промышленности, которая оказывает воздействие на различные компоненты окружающей среды. Промышлен-но-урбанизированные территории, к которым относятся территории, подвергающиеся воздействию нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ), имеют ряд особенностей, в том числе формирование техногенного ландшафта, выраженная деградация почвенных покровов, нарушение геодинамических процессов [15]. Поэтому возникает необходимость в адекватной оценке состояния окружающей среды в зоне деятельности НПЗ.

Важнейшей частью экологического мониторинга является мониторинг содержания вредных примесей в почве. Почва является депонирующей средой и отражает уровень многолетнего антропогенного воздействия. При ее загрязнении на протяжении многих лет различными производственными и бытовыми отходами происходит ее деградация, в результате чего она сама начинает выступать в качестве вторичного источника загрязнения приземного слоя атмосферы, поверхностных и грунтовых вод [16].

К наиболее опасным техногенным загрязнителям на территории НПЗ можно отнести тяжелые металлы, нефтепродукты, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), летучие фенолы. Известно, что тяжелые металлы оказывают негативное влияние на растения, почвенно-грунтовые воды, а также на саму почву (уменьшение содержания гумуса, ухудшение фосфатного режима, снижение биологи-

ческой активности) [1]. Содержание металлов в почве характеризуют такие показатели, как валовое содержание и содержание подвижных форм, однако наиболее опасны подвижные формы металлов, которые являются более доступными и, следовательно, более токсичными для растений [4, 9]. В соответствии с МУ 2.1.7.730-99 из металлов и металлоидов к химическим веществам I класса опасности относят мышьяк, кадмий, ртуть, свинец, селен, цинк, фтор, бенз(а)пирен [2].

Контаминация почвы нефтепродуктами представляет особый вид загрязнения, который оказывает влияние на ее морфологические, физические, химические и биологические свойства [11]. Нефтепродукты имеют длительный период полураспада, сами продукты разложения также являются загрязнителями, обладают выраженным фитотоксическим действием и подавляют способность почвы к самоочищению. Однако на данный момент ПДК для нефтепродуктов в почве в Российской Федерации не установлены. ПАУ устойчивы к микробному разложению, основным представителем является бенз(а)пирен - канцерогенное вещество I класса опасности, относящееся к группе 2А (канцерогенные агенты для человека с весьма высокой степенью доказательности) по классификации Международного агентства по изучению рака (МАИР) [5]. Содержание бенз(а)пирена является показателем дальности распространения выбросов предприятий и косвенным параметром, показывающим интенсивность самоочищения почвы.

ИЮНЬ Ht (291) ЗНиСО

19

_. В материалах ВОЗ указывается на прямую связь между уровнем содержания химических ^¡i элементов в почве, продуктах питания и здоровьем человека. >— Крупным предприятием-загрязнителем на ^^ территории Самарской области является Новому куйбышевский НПЗ, одно из наиболее мощных —£ нефтеперерабатывающих предприятий среди с:^ заводов самарской группы - НК «Роснефть». В ^ соответствии с классификацией СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 [10] НК НПЗ относится к ^ предприятиям I класса, для которых размер S3 ориентировочной санитарно-защитной зоны (ССЗ) составляет 1 000 м [14].

Цель исследования - изучение динамики изменения химического загрязнения почвы ССЗ нефтехимического предприятия и качественная и количественная оценка ее санитарного состояния в зависимости от расстояния от источника загрязнения.

Материалы и методы. Исследования проводились в течение 2014-2016 гг., тяжелые металлы определяли в течение 2015-2016 гг. Пробы почвы отбирали в соответствии с ГОСТ 17.4.4.02-84 [13] на территории санитарно-защитной зоны Новокуйбышевского нефтеперерабатывающего завода на расстоянии 200, 600 и 1 000 м от источника загрязнения два раза в год. В общей сложности было отобрано 66 проб. Исследования образцов почвы проводили на содержание тяжелых металлов и металлоидов (ртуть, свинец, кадмий, медь, цинк, никель, мышьяк), нефтепродуктов, бенз(а)пире-на и летучих фенолов в соответствии с действующими методиками [6-8, 17].

Статистическую обработку выполняли с помощью Microsoft Excel 2013.

Результаты исследования. Уровень рН солевой вытяжки в отобранных образцах почв позволяет их оценивать как слабощелочные (среднее значение в течение трех лет составило 7,6). Подобное достаточно высокое значение рН может быть обусловлено химическими веществами, содержащимися в выбросах нефтеперерабатывающего завода.

При изучении содержания подвижных форм тяжелых металлов и мышьяка в образцах почв ССЗ на протяжении двух лет отмечались превышения уровня ПДК подвижных форм меди, цинка, никеля, свинца и ОДК мышьяка и кадмия в единичных пробах. В среднем концентрация тяжелых металлов в анализируемых пробах была меньше ПДК.

В 2015 г. превышения допустимого уровня наблюдали для подвижных форм меди (превышение в 6 пробах, максимальное - 37,87 ПДК, среднее - 14,31 ПДК), незначительные превышения отмечены по кадмию (2,45 ОДК), цинку (1,23 ПДК) и свинцу (1,23 ПДК) (табл. 1). В 2016 г. отмечается существенное снижение содержания всех исследуемых тяжелых металлов и мышьяка. Превышение ПДК (ОДК) отмечено по никелю (в 8 пробах, максимальное значение - 3,76 ПДК), мышьяку (пять проб, максимальное значение - 2,22 ОДК), цинку (две пробы, 1,28 ПДК) и меди (одна проба, 2,96 ПДК).

Для большинства рассматриваемых металлов не выявлено существенной зависимости их содержания в почве от расстояния от источника загрязнения (рис. 1). Тенденция к снижению содержания в почве по мере удаления от источника загрязнения отмечена для меди, никеля и кадмия. В основном накопление тяжелых металлов и мышьяка в почве наблюдается на расстоянии до 800 м, однако превышение ПДК (ОДК) в единичных пробах отмечалось и на расстоянии 1 км.

В течение 2015-2016 гг. загрязнение почвы по суммарному показателю Zc тяжелыми металлами при использовании максимальных превышений фоновых региональных значений соответствовало умеренно опасной категории (25,7 в 2015 г., 20,6 в 2016 г.) [8]. Превышение фонового уровня в основном связано с подвижными формами меди и цинка.

При исследовании содержания нефтепродуктов при использовании метода ИК-спектро-фотометрии их концентрации во всех пробах превышали фоновое региональное значение (50 мг/кг) (табл. 2) [3]. Отмечена тенденция к увеличению содержания и нефтепродуктов, и летучих фенолов в течение рассматриваемого трехлетнего периода. В 2016 г. содержание нефтепродуктов в одной пробе превышало 5 000 мг/кг, что соответствует пятому уровню загрязнения (очень высокий) [12].

Содержание бенз(а)пирена в образцах почв определяли в 2015-2016 гг. Следует отметить, что в течение 2015-2016 гг. наблюдается тенденция к снижению содержания бенз(а)пирена в пробах почв, отобранных из одних и тех же мест санитарно-защитной зоны НК НПЗ (в среднем в 1,9 раза) (табл. 2). Однако на протяжении 2016 г. его содержание в большинстве образцов (68 %) превышало ПДК.

Таблица 1. Средние и максимальные концентрации металлов и мышьяка в почве ССЗ Новокуйбышевского НПЗ в мг/кг сухой почвы и ед. ПДК (ОДК) в течение 2014-2016 гг.

Металл Hg

2015 г.

среднее содержание, мг/кг

максимальное содержание, мг/кг

2016 г.

среднее содержание, мг/кг

максимальное содержание, мг/кг

Примечание: в - валовая форма; п - подвижная форма металла. Для ртути, цинка, никеля, меди и свинца использовали значения ПДК (ГН 2.1.7.2041-06), в отношении кадмия и мышьяка - ОДК (ГН 2.1.7.2511-09).

20

ЗНиСО июнь №С

1,600

р 1,400

1,200

<? 1,000 ш

£ 0,400

X

(II 0,200 0,000

1ДБ

Hg

Рэ

2П

0200 м

М

ПП 400-600 м

Си

Аз

а

Ш1 км

Рис. 1. Динамика загрязнения тяжелыми металлами ССЗ Новокуйбышевского НПЗ в зависимости от расстояния от источника загрязнения (200, 400-600 и 1 000 м) (приведены усредненные данные

за двухлетний период)

Таблица 2. Средние и максимальные концентрации нефтепродуктов, летучих фенолов и бенз

в течение 2014-2016 гг.

Показатель Нефтепродукты Летучие фенолы Бенз(а)пирен

2014 г.

среднее содержание, мг/кг (в ед. ПДК/Ф) 882,63 (17,65) 5,25 (10,50) не определяли

максимальное содержание, мг/кг

2015 г.

среднее содержание, мг/кг

максимальное содержание, мг/кг

2016 г.

среднее содержание, мг/кг

максимальное содержание, мг/кг

Примечание: для нефтепродуктов и летучих фенолов использовали продуктов и 0,5 мг/кг для фенолов [8]); для бенз(а)пирена - ПДК 0,02 зоновые значения (50 мг/кг для нефте-мг/кг (ГН 2.1.7.2041-06).

Ш 200 м  400-600 м 0 1 км

Рис. 2. Динамика загрязнения нефтепродуктами, летучими фенолами и бенз

ИЮНЬ Ht (291) ЗНиСО

21

На рисунке 2 приведена динамика изменения загрязнения почвы нефтепродуктами, летучими фенолами и бенз(а)пиреном в зависимости от расстояния от источника загрязнения. Содержание во всех точках отбора остается достаточно высоким, с увеличением расстояния от источника загрязнения концентрация нефтепродуктов в почве снижается.

Заключение. Проведено изучение особенностей химического загрязнения санитарно-за-щитной зоны нефтеперерабатывающего предприятия (Новокуйбышевского НПЗ). Установлено, что основными загрязнителя почвы ССЗ являются нефтепродукты, летучие фенолы, полиароматические углеводороды, а также некоторые тяжелые металлы (медь, цинк, никель) и мышьяк. В течение 2014-2016 гг. содержание нефтепродуктов в почве СЗЗ Новокуйбышевского нефтеперерабатывающего завода увеличивалось, и их концентрация в почве снижается с увеличением расстояния от источника загрязнения. Следовательно, их поступление в почву в основном обусловлено деятельностью предприятия. Высокое содержание нефтепродуктов усиливает процессы разрушения почвы и снижает ее санитарно-гигиеническую функцию. В связи с этим необходимо разработать и провести мероприятия по уменьшению содержания фракций нефти в почве: выполнить рекультивацию земель или активировать местный почвенный биоценоз путем внесения углеводоро-докисляющей микрофлоры.

ЛИТЕРАТУРА

1. Водяницкий Ю.Н. Загрязнение почв тяжелыми металлами и металлоидами и их экологическая опасность (аналитический обзор) / Ю.Н. Водяницкий // Почвоведение. 2013. № 7. С. 872-881.

2. Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест: МУ 2.1.7.730-99 (утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 07.02.99). [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.consultant.ru/cons/ cgi/online.cgi?req=doc;base=EXP;n=286662#0 (дата обращения: 10.12.2016).

3. Государственный доклад о состоянии окружающей среды и природных ресурсов Самарской области за 2014 г. Выпуск 25. Самара, 2015. 298 с.

4. Климов Е.С. и др. Природные сорбенты и комплексоны в очистке сточных вод / Е.С. Климов, М.В. Бузаева. Ульяновск: УлГТУ, 2011. 201 с.

5. Курицын А.В. и др. Биоремедиация нефтезагрязненных грунтов на технологических площадках / А.В. Курицын, Т.В. Курицына, И.В. Катаева // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2011. Т. 1(5) 1271-3.

6. Методика выполнения измерений массовой доли общей ртути в пробах почв, грунтов и донных отложений на анализаторе ртути РА-915 + с приставкой РП-91С: ПНД Ф 16.1:2.23-2000 (издание 2005 г.).

7. Методика выполнения измерений массовой концентрации подвижных форм тяжелых металлов токсичных элементов РЬ, Си, Zn, В^ Т1, Ag, Бе, 8е, N1, As, 8Ь, Щ, Мп) в почвах, грунтах, донных отложениях,

осадках сточных вод методом инверсионной вольтам-перометрии. М.: НПКФ Аквилон, 2002. 57 с.

8. Определение концентрации нефти в почве методом инфракрасной спектрофотометрии: МУК 4.1.1956-05. (утв. Руководителем Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации Г.Г. Онищенко 21 апреля 2005 г.).

9. Обущенко С.В. и др. Мониторинг содержания микроэлементов и тяжелых металлов в почвах Самарской области / С.В. Обущенко, В.В. Гнеденко // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2014. № 7. С. 30-34.

10. О введении в действие новой редакции санитарно-эпидемиологических правил и нормативов СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 «Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов» (с изменениями и дополнениями): Постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 25 сентября 2007 г. № 74.

11. Околелова А.А. и др. Фенольная токсикация почвенного покрова в зоне деятельности нефтехимического предприятия / А.А. Околелова, В.Ф. Желтобрюхов, А.С. Мерзлякова // Фундаментальные исследования. 2013. Т. 4(2). С. 384-387.

12. О порядке определения размеров ущерба от загрязнения земель химическими веществами: Письмо Минприроды России от 27.12.1993 № 04-25/61-5678. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www. consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc&base=LAW&n =5189&rnd=235642.1358931992&dst=100013&fld=134# 0 (дата обращения: 10.12.2016).

13. Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического и гельминтологического анализа: ГОСТ 17.4.4.02-84. М.: Стандартинформ, 2008. 7 с.

14. Постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 17.04.2003 № 53 (ред. от 25.04.2007) «О введении в действие СанПиН 2.1.7.1287-03» (вместе с «СанПиН 2.1.7.1287-03. Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы», утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 16.04.2003) [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www. consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc;base=LAW;n=6 9173#0 (дата обращения: 10.12.2016).

15. Скибарко А.П. и др. Использование комплексных показателей для мониторинга загрязнений локальных зон про-мышленно-урбанизированных территорий / А.П. Скибарко, Д.А. Шаповалов // Экологические системы и приборы. 2012. № 9. С. 13-19.

16. Сухачева И.Ф. и др. Санитарно-гигиеническое состояние почвы территории г. Самары как возможный риск здоровью населения / И.Ф. Сухачева, Л.Е. Орлова, О.Н. Исакова [и др.] // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2010. № 1 (6). С. 1516-1523.

17. ISO 18287:2006 «Soil quality - Determination of poly-cyclic aromatic hydrocarbons (PAH) - Gas chromatographic method with mass spectrometric detection (GC-MS)» (app. ISO/TC 190/SC 3, published on 15.01.2006). [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www. iso.org/iso/home/store/catalogue_tc/catalogue_detail.htm?c snumber=33387 (дата обращения: 09.09.2016).

Контактная информация:

Сучков Вячеслав Владимирович, тел.: +7 (846) 332-26-53, е-mail: slav-vok4us@mail.ru

Contact information:

Suchkov Vyacheslav, phone: +7 (846) 332-26-53, e-mail: slav-vok4us@mail.ru