Гигиеническая оценка влияния дизельного топлива на микробиоценоз чернозема обыкновенного

дигиена и санитария. 2016; 95

DOI: http://dx.doi.org/10.1882/0016-9900-2016-10-942-945_

Оригинальная статья

О КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2016 УДК 614.77:665.71/76

Шевченко А.А., Кулагин А.А., Григоренко Л.В.

ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА НА МИКРОБИОЦЕНОЗ ЧЕРНОЗЕМА ОБЫКНОВЕННОГО

ГУ «Днепропетровская медицинская академия» Минздрава Украины, 49044, Днепропетровск, Украина

Основными источниками загрязнения почвы нефтепродуктами в Днепропетровской области являются нефтебазы, автозаправочные станции и все виды транспорта, которые используют и перевозят нефть. Установлено, что дизельное топливо является одним из приоритетных многокомпонентных составляющих нефтепродуктов, поэтому возникла необходимость гигиенической регламентации этого компонента нефти с целью проведения мониторинга многокомпонентного состава нефтепродуктов при исследовании комплексного влияния факторов окружающей среды на состояние здоровья населения. При изучении влияния разных концентраций дизельного топлива на численность общего микробного числа (ОМЧ) как пороговую по общесанитарному показателю вредности рекомендована концентрация 4000 мг/кг, которая угнетала жизнедеятельность почвенных микроорганизмов на 50-27,3% в течение первых 2 недель лабораторного эксперимента.

Ключевые слова: нефтепродукты; дизельное топливо; гигиеническая регламентация; пороговая концентрация; микробиоценоз почвы; чернозем обыкновенный.

Для цитирования: Шевченко А.А., Кулагин А.А., Григоренко Л.В. Гигиеническая оценка влияния дизельного топлива на микробиоценоз чернозема обыкновенного. Гигиена и санитария. 2016; 95(10): 942-945. DOI: http://dx.doi.org/10.18821/0016-9900-2016-95-10-942-945

Shevchenko A.A., Kulagin A.A., Grigorenko L. V.

HYGIENIC ASSESSMENT OF THE IMPACT OF DIESEL FUEL ON THE ORDINARY BLACK SOIL MICROBIOCENOSIS

Dnepropetrovsk medical academy, Dnepropetrovsk, 49000, Ukraine

The main sources of soil contamination by oil products in the Dnepropetrovsk region are oil depots, gas stations and all types of transport that use and transport oil. The diesel fuel was found to be the one of the priority multicomponent components of the petroleum products, so it there was occurred the necessity for the hygienic regulation of the oil component in order to monitor a multicomponent composition ofpetroleum products in the study of complex influence of environmental factors on health population. In the study of the effect of various concentrations of diesel fuel on the number of total bacterial count (TBC) as the threshold for general sanitary indicator of hazard, there was recommended the concentration of4000 mg/kg, which oppressed the vital activity of soil microorganisms by 50-27.3% for the first 2 weeks of the laboratory experiment.

Keywords: oil; diesel fuel; hygienic regulation; the threshold concentration; microbiocenosis soil; black soil plain.

For citation: Shevchenko A.A., Kulagin A.A., Grigorenko L.V. Hygienic assessment of the impact of diesel fuel on the ordinary black soil microbiocenosis. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal) 2016; 95(10): 942-945. (In Russ.). DOI: http://dx.doi. org/10.18821/0016-9900-2016-95-10-942-945

For correspondence: Hryhorenko Liubov Victorovna, MD, PhD, senior lecturer of the Department of Hygiene and Ecology, Dnepropetrovsk medical academy, Dnepropetrovsk, 49000, Ukraine. E-mail: ask_lubov@mail.ru

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest. Acknowledgment. The study had no sponsorship. Received: 01.02.2016 Accepted: 14.04.2016

Введение

Одной из важнейших экологических проблем современности является загрязнение окружающей среды нефтью и нефтепродуктами (НП). Учитывая стремительное развитие промышленности, увеличение транспортных средств, мировая добыча нефти ежегодно в среднем возрастает на 2% [1-3]. Почти 50% нефти от всех потерь попадает в почву. Загрязнение почв НП влияет на все составляющие экосистемы: почвенную микрофлору, растительный и животный мир [4]. По целому ряду причин в Украине не разработаны ПДК для нефтепродуктов в почве, кроме ПДК для пестицидов, поэтому научно-исследовательские работы в этом направлении являются актуальными [5, 6]. Проблема гигиенической регламентации нефтепродуктов в почве особенно актуальна в условиях промышленно развитой Днепропетровской области. Несмотря на то, что в Днепропетровской области нет добычи нефти, основными источниками

Для корреспонденции: Григоренко Любовь Викторовна, канд. мед. наук, доц. каф. гигиены и экологии «ДМА МЗУ», Днепропетровск, Украина. E-mail: ask_lubov@mail.ru

загрязнения окружающей среды нефтью и НП могут быть объекты нефтепереработки, нефтебазы, автозаправочные станции, все виды транспорта, использующие и перевозящие нефть и НП [7]. Принимая во внимание современные тенденции в теории и практике гигиенического регламентирования потенциально опасных нефтепродуктов, именно в региональных условиях стоит изучать миграцию веществ, которые нормируются, в окружающую среду, контактирующую с почвой, влияние на процессы самоочищения почвы, почвенный микробиоценоз [8-10].

Цель исследования - оценка степени опасности и токсичности различных концентраций дизельного топлива повышенного качества марки С вида I на микробиоценоз чернозема обыкновенного (на примере Днепропетровской области).

Материал и методы

По определению Е.И. Гончарука [11], общесанитарный показатель вредности характеризует изменения биологической активности почвы, определяющие самоочищение почвы от НП. Под пороговой концентрацией любого

Hygiene & Sanitation

_DOI: http://dx.doi.org/10.1882/0016-9900-2016-10-942-945

химического соединения по общесанитарному показателю вредности считают максимальное количество вещества, которое нормируется и вызывает на 5-7-е сутки изменение общей численности почвенных микроорганизмов не более чем на 50%.

Для проведения экспериментальных исследований в условиях умеренного климата использовали дизельное автомобильное топливо повышенного качества марки C вида I (с содержанием серы не более 10 мг/кг) по ТУ 4840:2007 [12]. Выбор данного вида дизельного топлива (ДТ) был основан на предварительно проведенном выборочном фракционном разложении ряда почвенных образцов (анализ выполнялся методом пиролиза горных пород на базе масс-спектрометра). Из полученных данных следовало, что опробованные почвы в большинстве своем не содержат легколетучие углеводороды, извлекаемые при температурах до 300oC, максимальный выход отмечался при температурах от 413 до 428oC. На основании этого для проведения экспериментальных исследований было взято ДТ повышенного качества марки C вида I с содержанием углеводородов диапазона С10-С40, температура выхода (кипения) которых ориентировочно составляет от 175 до 500oC.

Изучение степени опасности и токсичности ДТ повышенного качества марки C вида I по общесанитарному показателю вредности проводили согласно «Методическим рекомендациям по гигиеническому обоснованию ПДК химических веществ в почве» [13].

При изучении влияния ДТ повышенного качества марки C вида I на почвенный микробиоценоз за рабочую концентрацию принимали фоновое содержание ДТ в черноземе обыкновенном в районах расположения автозаправок на территории Днепропетровской области (1000 мг/кг). Последующие концентрации ДТ были выше фоновой концентрации: (1500; 2000; 2500; 3000; 3500; 4000; 15 000; 30 000 мг/кг) почвы. Лабораторный эксперимент длился 30 сут.

В эксперименте использовали чернозем обыкновенный малогумусный тяжелоглинистый на лесе, распространенный в почвенно-климатических условиях Днепропетровской области, так как 57% территории региона представлены этим типом почвы. Морфологические параметры чернозема обыкновенного представлены мощным пере-гнойно-аккумулятивным горизонтом до 46 см; плодородный слой залегает до глубины 25-27 см - темно-серый, тяжелоглинистый. Содержание гумуса в плодородном слое составляет 3,8%, а в слоях 20-40 и 40-60 см понижается от 3,7-2,8 до 2,2-1,5% соответственно. Выбранному для экспериментального исследования чернозему обыкновенному свойственно низкое содержание гумуса, что по сравнению с черноземами других типов обусловливает большую фильтрующую, меньшую сорбционную способность, низкую самоочищающую способность почвы, что позволяет распространить установленную пороговую концентрацию ДТ повышенного качества марки C вида I на другие типы черноземов Днепропетровской области.

В условиях лабораторного эксперимента рассчитывали следующие статистические показатели: абсолютное количество ОМЧ и относительные показатели изменения численности колоний ОМЧ по сравнению с «контрольными» образцами почвы. Общее количество исследуемых показателей составило (n = 324). Статистическую обработку результатов исследования проводили с помощью методов вариационной статистики с использованием пакетов программ Microsoft Excel 2003 и Sigma Stat SPSS 3.0 (Statistica 6.0) (Лицензионный № 74017-640-0000106-57362) [14].

Результаты

Влияние ДТ повышенного качества марки C вида I на жизнедеятельность микроорганизмов изучали по общей численности ОМЧ в течение 30 суток эксперимента.

л

ю о

я

и

s

а

b

«

:=

Z

а

X =

г

s -

я

я s

3 h

P.S

о о И о

ю

с -

а

-

s ?

W

о и

W §

w о и

w §

" « s

= SS

w §

w о и

w о и

w §

w §

w §

£

\o

<N

t--<N

<N <N

<N

О

o"

<N

Г-<N

О О

Оriginal article

<N <N

о

<N

О

о

о

CD-

CD О

О О

хгиена и санитария. 2016; 95

РРк http://dx.doi.org/10.1882/0016-9900-2016-10-942-945

Оригинальная статья

Динамика численности общего микробного числа в черноземе обыкновенном Днепропетровской области под влиянием различных концентраций дизельного топлива повышенного качества марки С вида I.

В контрольных образцах чернозема обыкновенного в течение первых 2 недель эксперимента наблюдали стремительное уменьшение численности микроорганизмов -от 2,8 106 до 1,1105 КОЕ в 1 г абсолютно сухой почвы. Во второй половине эксперимента - с 20-х по 30-е сутки, количество ОМЧ продолжало уменьшаться от (1,1104 до 1,0 104 КОЕ) в 1 г почвы.

Подобную динамику наблюдали в черноземе обыкновенном с исходной концентрацией ДТ повышенного качества марки С вида I 1000 мг/кг. Количество микроорганизмов ОМЧ стремительно уменьшалось с 1-х до 15-х суток от (1,1106 до 6,0 103 КОЕ), при этом отклонения относительно контроля составляли 39,3-5,4%. Поскольку во все сроки эксперимента отклонения от контроля были значительно ниже, чем 50%, то концентрацию ДТ повышенного качества марки С вида I (1000 мг/кг) можно считать «недействующей».

Концентрация ДТ повышенного качества марки С вида I (1500 мг/кг) вызывала уменьшение колоний ОМЧ в течение первых 15 суток (от 710 000 до 4000) КОЕ, что составляет 25,3-3,6% относительно контроля; с 20-х по 30-е сутки количество колоний этих микроорганизмов уменьшилось до 1000 КОЕ, при этом отклонение от контроля находились в пределах 9,1-10%. Следовательно, концентрацию ДТ повышенного качества марки С вида I (1500 мг/кг) следует считать «недействующей».

Рабочие концентрации ДТ повышенного качества марки С вида I (2000; 2500; 3000; 3500 мг/кг) вызывали стремительное снижение численности ОМЧ в первой половине эксперимента с 1-х по 15-е сутки. При этом процент изменений по сравнению с «контролем» находился в пределах: 20,3-9,1% при содержании ДТ повышенного качества марки С вида I в почве (2000 мг/кг); 5,0-9,1% при содержании ДТ (2500 мг/кг); 18,9-2,7% (3000 мг/кг); 39,3-4,5% (3500 мг/кг), ни разу не превышая 50% порог. Поэтому концентрации ДТ повышенного качества марки С вида I (от 2000 до 3500 мг/кг) можно считать «недействующими» (см. таблицу).

Как представлено на рисунке, во второй половине лабораторного эксперимента рабочие концентрации ДТ по-

вышенного качества марки С вида I (1000-3500 мг/кг) вызывали стремительное снижение ОМЧ в динамике.

Пороговой по влиянию на численность ОМЧ определена концентрация ДТ повышенного качества марки С вида I (4000 мг/кг), при которой максимальное уменьшение численности колоний микроорганизмов происходило во второй половине эксперимента и не превысило 50% порога, то есть в пределах от 27,3 до 10,0%. При этом, в первой половине эксперимента с 1-х по 7-е сутки количество ОМЧ постепенно снижалось от 50,0 до 35,5%.

При присутствии ДТ повышенного качества марки С вида I в наивысших концентрациях (15 000 и 30 000 мг/кг) количество ОМЧ уменьшалось во второй половине эксперимента больше чем на 50%. Так, с 7-х по 30-е сутки происходило снижение численности ОМЧ от (770 000 до

14 000 КОЕ) при концентрации ДТ повышенного качества марки С вида I

15 000 мг/кг, что составляло более 50%. Соответственно, при концентрации ДТ повышенного качества марки С вида I 30 000 мг/кг численность ОМЧ снизилась от (4,3 106 до

3,1104 КОЕ) в 1 г почвы, что превышало 50%. Поэтому обе концентрации ДТ повышенного качества марки С вида I (15 000 и 30 000 мг/кг) можно считать «действующими».

Обсуждение

К началу 2015 г. в мире было зарегистрировано более 65 млн химических веществ (для сравнения в 1990 г. - около 10 млн веществ). Среди них потенциально загрязняющими является почти 5 млн химических веществ. Наиболее приоритетными загрязнителями окружающей среды химическими веществами являются продукты переработки нефтеперерабатывающей, нефтехимической промышленности. Среди наиболее опасных химических веществ, которые входят в состав нефтепродуктов: бензол, толуол, м-,п-ксилолы, 1,3,5-триметилбензол, 1,2,4-триметилбен-зол, нафталин, метилнафталины, бутанол, фенол, бензаль-дегид, ацетофенон, октан и другие.

Изучение влияния дизельного топлива на микробиоценоз чернозема обыкновенного - наиболее распространенного типа почв в Днепропетровской области - проводили в условиях лабораторного эксперимента в течение 30 суток наблюдения.

На основании результатов исследования влияния различных концентраций дизельного топлива на численность почвенных микроорганизмов, по показателю ОМЧ как пороговая по общесанитарному показателю вредности рекомендуется концентрация ДТ повышенного качества марки С вида I (4000 мг/кг). Дизельное топливо повышенного качества марки С вида I в наивысших концентрациях (15 000 и 30 000 мг/кг) подавляет численность колоний ОМЧ с 7-х по 30-е сутки эксперимента на 124-140 и 693-310% соответственно, что свидетельствует о нарушении процессов самоочищения чернозема обыкновенного, поэтому такие концентрации дизельного топлива считаются «действующими», поскольку вызывают угнетение жизнедеятельности микробиоценоза почвы больше чем на 50%.

Установлено, что концентрации ДТ повышенного качества марки С вида I (1000; 1500; 2000; 2500; 3000; 3500 мг/кг) были «недействующими», поскольку подавляли жизнеде-

ятельность почвенных микроорганизмов по показателю ОМЧ меньше чем на 50%. Так, в 1-е сутки эксперимента наблюдали снижение численности ОМЧ на 39,3-18,9% при содержании ДТ повышенного качества марки C вида I в почве от 1000 до 3000 мг/кг. Во второй половине эксперимента численность ОМЧ стремительно уменьшилась на 1-10% при таких же концентрациях ДТ.

Показано, что в первой половине лабораторного эксперимента с 1-х по 3-и сутки наблюдения ДТ повышенного качества марки C вида I оказывало стимулирующее действие на численность ОМЧ при концентрациях от 1000 до 3000 мг/кг почвы. Во второй половине эксперимента, с 7-х по 30-е сутки, ДТ повышенного качества марки C вида I подавляло численность почвенных микроорганизмов во всех концентрациях.

Полученные нами данные свидетельствуют о необходимости первоочередного гигиенического регламентирования содержания нефтепродуктов (на примере ДТ повышенного качества марки C вида I как одного из составляющих компонентов продуктов переработки нефти) с целью проведения мониторинга многокомпонентного состава нефтепродуктов - химических загрязнителей окружающей среды.

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки. Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Литература

1. Тюленева В.А., Соляник В.А., Васькина И.В., Шалугин В.С. К вопросу исследования фильтрации нефти в почвах. Вестник Красноярского государственного педагогического университета имени В.П. Астафьева. 2006; 2 (2): 110-2.

2. Рогозина Е.А. Актуальные вопросы проблемы очистки нефтезагрязненных почв. Нефтегазовая геология. Теория и практика. 2006; (1): 1-10.

4. Бардов В.Г., Омельчук С.Т., Пельо И.М. Медико-географическое картографирование как основа государственной системы прогнозирования динамики заболеваемости населения Украины и разработки комплекса профилактических мероприятий. В кн.: Материалы XIV съезда гигиенистов. Днепропетровск; 2004: 288-9.

5. Сердюк А.М., Черниченко И.А., Литвиченко О.Н. Показатели риска в практике гигиенического нормирования. В кн.: Материалы XIV съезда гигиенистов. Днепропетровск; 2004: 198-201.

6. Фатеев А.И., Пащенко Я.В., Балюк С.А. Фоновое содержание микроэлементов в почвах. Харьков; 2003.

7. Пиковский Ю.И., Геннадиев А.Н., Чернянский С.С., Сахаров Г.Н. Проблема диагностики и нормирования загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами. Почвоведение. 2003; (9): 1132-40.

8. МР 1.1.5-088-02. Обоснование гигиенических нормативов вредных химических веществ в различных средах на основе системного подхода. М.; 2002.

9. Григоренко Л.В., Шевченко А.А., Карасев Ю.Ф. Эколого-ги-гиеническая оценка техногенного загрязнения почв антропогенных ландшафтов города Днепропетровска кадмием и свинцом. Окружающая среда и здоровье. 2009; (3): 34-7.

10. Коршун М.М., Филатова И.М., Ткаченко И.И. Научное обоснование алгоритма расчетного гигиенического нормирования пестицидов в почве. Научный вестник Национального

Hygiene & Sanitation

_DOI: http://dx.doi.org/10.1882/0016-9900-2016-10-942-945

Оriginal article

медицинского университета имени А.А. Богомольца. 2010; 27: 135-6.

11. Гончарук Е.И., Сидоренко Г.И. Гигиеническое нормирование химических веществ в почве. М.; 1986.

12. Технические условия ТУ 4840:2007. Топливо дизельное повышенного качества. Госстандарт Украины. Киев; 2007.

13. Методичекие рекомендации по гигиеническому обоснованию ПДК химических веществ в почве. М.; 1982.

14. Боровиков В. STATISTICA. Искусство анализа данных на компьютере. Для профессионалов. СПб.: Питер; 2001.

References

1. Tyulenev V.A., Solyanik V.A., Vas'kina I.V., Shalugin V.S. To the question of research oil flow in the soils. Vestnik Krasnoyarsk-ogo gosudarstvennogo pedagogicheskogo universiteta imeni V.P. Astaf'eva. 2006; 2

2. Rogozina E.A. Urgent issues of the purification problems the oil-contaminated soils. Neftegasovaya geologia. Teoria i praktika. 2006;

3. Fatumbi V.A. Oil Pollution in Nigeria. The Environscope Journal. 2003; 1 (1): 68-74.

4. Bardov V.G., Omel'chuk S.T., Pel'o I.M. Medico-geographical mapping as the basis of state system carried out forecasting dynamics of morbidity population of Ukraine and development of complex preventive measures. In: Materials XIV Congress of Hygienists [Materialy XIV Kongressa Gigienistov]. Dnepropetrovsk; 2004: 288-9.

5. Serdyuk A.M., Chernichenko I.A., Litvichenko O.N. Risk indicators in the practice of hygienic standardization. In: Materials XIV Congress of Hygienists [Materialy XIVKongressa Gigienistov]. Dnepropetrovsk; 2004: 198-201.

6. Fateev A.I., Pashchenko Ya.V., Balyuk S.A. Background Content of Trace Elements in the Soils [Fonovoe soderzhanie mikroel-ementov v pochvakh]. Khar'kov; 2003.

7. Pikovskiy Yu.I., Gennadiev A.N., Chernyanskiy S.S., Sakharov G.N. Problem of diagnostics and standardization of soil pollution with oil and oil products. Pochvovedenie. 2003;

8. MR 1.1.5-088-02. Substantiation of hygienic standards for harmful chemicals in various environments through a systematic approach. Мoscow; 2002.

9. Grigorenko L.V., Shevchenko A.A., Karasev Yu.F. Ecological-hygienic assessment technogenic pollution of soils on the anthropogenic landscapes of city Dnipropetrovsk by cadmium and lead. Okruzhayushchaya sreda i zdorov'e. 2009;

10. Korshun M.M., Filatova I.M., Tkachenko I.I. Scientific basis of the algorithm hygienic standardization of pesticides in soil. Nauchnyy vestnik Natsional'nogo meditsinskogo universiteta imeniA.A. Bogomol'tsa. 2010; 27: 135-6.

11. Goncharuk E.I., Sidorenko G.I. Hygienic Standardization of Chemical Substances in the Soil [Gigienicheskoe normirovanie khimicheskikh veshchestv v pochve]. Moscow; 1986.

12. Technical conditions TU 4840: 2007. High quality diesel fuel. State Standard of Ukraine. Kiev; 2007.

13. Methodical recommendations on the hygienic substantiation MAC of chemical substances in the soil. Moscow; 1982.

14. Borovikov V. STATISTICA. Issues of the Computer Data Analysis. For Professionals [STATISTICA. Iskusstvo analiza dannykh na komp'yutere. Dlya professionalov]. St. Petersburg: Piter; 2001.

Поступила 01.02.16 Принята к печати 14.04.16