Загрязнениe литосферы бенз(а)пиреном транспорта

УДК 504.054

Н. А. Бабак, Е. А. Бавыкина

ЗАГРЯЗНЕНИE ЛИТОСФЕРЫ БЕНЗ(А)ПИРЕНОМ ТРАНСПОРТА

Дата поступления: 29.1 1.2016 Решение о публикации: 19.12.2016

Цель: Почвенно-экологическое исследование территории на наличие бенз(а)пирена. Методы: Химический анализ проб почв (определение бенз(а)пирена). Результаты: При проведении инженерно-экологических изысканий на земельном участке вблизи аэродрома Левашово выявлены участки, загрязненные бенз(а)пиреном. Почвенно-экологические работы в составе инженерно-экологических изысканий выполнялись для обследования почвенных горизонтов по геохимическим, эпидемиологическим и токсикологическим показателям. На территории исследуемого объекта отобрано 160 проб почвы на глубине: 0,0-0,2; 0,2-1,0; 1,0-2,0; 2,0-3,0; 3,0-4,0 м. На основе анализа полученных данных построены диаграммы изменения концентрации бенз(а)пирена с глубиной. Для анализа выбраны ближайшие к свалке точки, глубина отбора проб на которых составляет от 0,0 до 1,0 м. Установлено, что с увеличением глубины загрязнение бенз(а)пиреном снижается почти на 40 % от первоначального показателя. В точках № 3 и 4 превышение наблюдается только на поверхности. Максимальный показатель превышения наблюдается у точки № 59 на поверхности и снижается с глубиной от 0,2 до 1,0 м. Анализ проб на точках, расположенных ближе к аэродрому, глубина отбора на которых составляет от 0,0 до 2,0 м, показал, что концентрация бенз(а)пирена снижается с глубиной, но незначительно. В соответствии с полученными результатами вся исследуемая территория имеет превышения по содержанию бенз(а)пирена в 3-3,5 раза на поверхности и в 1,25-1,5 раза на глубине. Практическая значимость: Предлагается изолировать антропогенные источники от возможной миграции бенз(а)пирена с помощью геохимических барьеров. В качестве таких барьеров могут быть использованы различные промышленные отходы при наличии у них геоэкологического резерва.

Почва, химический анализ, концентрация, бенз(а)пирен, геохимический барьер

Natalya A. Babak, D. Eng., professor; E. A. Bavykina, student (Petersburg State Transport University) POLLUTION OF THE LITHOSPHERE BENZO (A)PYRENE TRANSPORT

Objective: Soil-ecological study of the area for the benzo(a)pyrene presence. Methods: Chemical analysis of soil samples (determination of benzo(a)pyrene). Results: When carrying out engineering-ecological surveys on the land plot near airport Levashovo identified sites contaminated with benzo(a)pyrene. Soil and environmental work, as part of the engineering-ecological survey was carried out for examination of the soil horizons in geochemical,

epidemiological and toxicological characteristics. On the territory of the investigated object 160 selected samples of the soil at the depth of 0,0-0,2; 0,2-1,0; 1,0-2,0; 2,0-3,0; 3,0-4,0 m. Analyzing the obtained data, constructed charts changes in the concentration of benzo(a)pyrene with depth. For analysis of the selected closest points to the dump-depth sampling of which is from 0,0 to 1,0 m. It is established that with increasing depth, the contamination of benzo(a) pyrene is reduced by almost 40 % from an initial reading. At points № 3 and 4 the excess is observed only on the surface. The maximum rate of exceedance is observed at point № 59 on the surface and is reduced from 0,2 to 1,0 m. Analysis of the sampling points located closer to the airfield, the depth of the selection is from 0,0 to 2,0 m, showed that the concentration of benzo(a)pyrene decreases with the deepening, but only slightly. In accordance with the obtained results, all studied territory has exceeded for benzo(a)pyrene in 3-3,5 times at the surface and 1,25-1,5 times in the depth. Practical importance: It is proposed to isolate the anthropogenic sources from possible migration of benzo(a)pyrene by using geochemical barriers. As such barriers can be used in different industrial wastes if they have geo-ecological reserve.

Soil, chemical analysis, concentration of benzo(a)pyrene, geochemical barrier.

Актуальность данной темы заключается в том, что с развитием технологий появляется большое количество токсичных веществ органического происхождения и увеличивается их концентрация в окружающей среде. Так, бенз(а)пирен (БП), ароматическое соединение, представитель семейства полициклических углеводородов, вещество первого класса опасности, образуется при сгорании углеводородного жидкого, твердого и газообразного топлива (в меньшей степени при сгорании газообразного). Источниками бенз(а)пире-на могут быть отработанные газы автомобильных двигателей, органические вяжущие материалы, используемые при строительстве дорог, шины.

Основными источниками эмиссии техногенных полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) в окружающую среду являются предприятия энергетического комплекса, автомобильный, железнодорожный, авиационный транспорт, химическая и нефтеперерабатывающая промышленность [1, 2, 4, 5, 7-14]. Происхождение практически всех техногенных источников ПАУ основано на термических процессах, связанных со сжиганием и переработкой органического сырья: нефтепродуктов, угля, древесины, мусора, пищи, табака и др. В окружающей среде БП накапливается преимущественно в почве, меньше в воде. Из почвы поступает в ткани растений и продолжает движение дальше в трофической цепи, при этом на каждой ее ступени содержание БП в природных объектах повышается на порядок.

Согласно российским нормативам ГН 2.1.6.695-98 и ГН 2.1.6.1338-03 предельно допустимая среднесуточная концентрация бенз(а)пирена в воздухе ПДКсс = 0,1 мкг/100 м3 = 10-9 г/м 3, по нормативу ГН 2.1.7.2041-06 ПДК бенз(а)пирена в почве составляет 0,02 мг/кг в сумме с фоновым уровнем.

Бенз(а)пирен - это химический канцероген, очень опасный для человеческого организма даже в малых концентрациях, поскольку обладает свойством биоаккумуляции.

Объект исследования

При проведении инженерно-экологических изысканий (ИЭИ) на земельном участке близ аэродрома Левашово выявлены участки, загрязненные бенз(а)пиреном. В настоящее время территория представляет собой комплекс природных, антропогенных и природно-антропогенных объектов.

Другая часть территории представляет собой выработки полезного ископаемого - песка. Глубина выработок до 2,5 м. Часть выработок заполнены грунтовыми водами. Более давние выработки с течением времени преобразовались в водоемы с околоводной растительностью и ихтиофауной. Всего на территории изысканий пять искусственных водоемов.

На территории есть места несанкционированного складирования строительных отходов.

Стационарные объекты аэропортового комплекса на аэродроме Лева-шово также являются источниками негативного влияния на окружающую среду.

Почвенно-экологические работы в составе инженерно-экологических изысканий выполняются с целью исследования почвенных горизонтов по геохимическим, эпидемиологическим и токсикологическим показателям.

На территории исследуемого объекта отобрано 160 проб почвы для химического анализа для определения концентрации бенз(а)пирена. Пробы почвы отобраны на глубине перспективного использования территории: 0,0-0,2; 0,2-1,0; 1,0-2,0; 2,0-3,0; 3,0-4,0 метра.

Результаты и обсуждение

На основе анализа полученных данных построены диаграммы, которые представлены на рис. 1-5. Для анализа выбраны ближайшие к свалке точки, глубина отбора проб от 0,0 до 1,0 метра.

На рис. 1 видно, что с увеличением глубины загрязнение бенз(а)пи-реном снижается почти на 40 % от первоначального показателя. В точках № 3 и 4 превышение содержания БП наблюдаются только на поверхности. Максимальный показатель превышения наблюдается у точки № 59 на поверхности и снижается с глубиной от 0,2 до 1,0 метра.

Следующими для анализа выбраны точки, расположенные ближе к аэродрому, глубина отбора от 0,0 до 2,0 м. На рис. 2 видно, что концентрация бенз(а)пирена снижается с глубиной, но все равно остается высокой.

Далее для анализа выбраны пять точек, расположенные далеко от полигона ТБО и близ КАД, с восточной стороны. Глубина отбора составляет до 1,0 м. На рис. 3 видно, что снижение показателей происходит на глубине 0,2-1,0 м, в точках № 6, 47, 44 на глубине 0,2-1,0 м значения равны нулю,

Э 2

М 1 с 8. 1,5

т3

т4

т58

т59

т60

0,0-0,2

0,2-1,0

Глубина, м

Рис. 1. Превышение содержания БП в ближайших к свалке точках

3,5 3

е

ше 2

т30 т31 т32 т10

0,5 0 —

0,0-0,2 0,2-1,0 1,0-2,0 Глубина, м

Рис. 2. Превышение содержания БП в точках, расположенных у аэродрома

3,5 3

|т53 т6 т52

8 1,5 ] - т47

1т44

0,0-0,2

0,2-1,0

Глубина, м

Рис. 3. Превышение содержания БП в дальних точках от полигона ТБО, с восточной стороны, в непосредственной близости от КАД

3,5 3

т18 т19 т20 т21 т22

0,0-0,2 0,2-1,0 1,0-2,0 2,0-3,0 3,0-1,0

Глубина, м

Рис. 4. Превышение содержания БП в точках у Горского шоссе на глубине до 4,0 м

3,5 3

ё 2,5

н е

ше 2 ы

8 1 5 ре

П

1

0,5 0

2,0-3,0

23

24

25

26 27

0,0-0,2 0,2-1,0 1,0-2,0

Глубина, м

Рис. 5. Превышение содержания БП в ближайших к Горскому шоссе точках

на разной глубине

у точки № 53 значения равны 1,75, а в точке № 52 равны 1,6. На поверхности максимальное значение 2,85, а минимальное 1,35.

На рис. 4 рассмотрены пять точек, расположенные в южной части объекта, рядом с Горским шоссе.

На рис. 4 видно, что загрязнение бенз(а)пиреном снижается при увеличении глубины с 0,0-0,2 до 0,2-1,0 м. Можно заключить, что самый высокий уровень загрязнения на поверхности.

На рис. 5 представлены пять точек, расположенных с южной стороны объекта, недалеко от Горского шоссе, глубина отбора составляет от 0,0 до 3,0 м. От поверхности до глубины 1,0 м показатели снижаются на 55 %, с увеличением глубины до 3,0 м некоторые показатели увеличива-

ются, например, у точки № 25 отмечается повышение показателя на 20 % на глубине 2,0 м по сравнению с показателем на глубине 1,0 метр.

Заключение

Анализ исследований показал, что вся исследуемая территория характеризуется превышением по содержанию БП в 3-3,5 раза на поверхности и в 1,25-1,5 раза на глубине. Это свидетельствует о необходимости мероприятий по защите почвы от бенз(а)пирена на объектах, загрязненных свалкой, аэродромом и автомагистралью. Можно предложить изолирование антропогенных источников для предотвращения возможной миграции бенз(а)пирена с помощью геохимических барьеров. В качестве таких барьеров могут быть использованы различные промышленные отходы при наличии у них геоэкологического резерва [3, 6, 15].

Библиографический список

1. Ахтямов Р. Г. Оценка и пути уменьшения экологической опасности объектов автотранспортной инфраструктуры урбанизированной территории : автореф. дисс. ... канд. техн. наук : 03.02.08 / Р. Г. Ахтямов. - Казань, 2009. - 24 с.

2. Ахтямов Р. Г. Подходы к оценке критического срока эксплуатации технологического оборудования на опасных производственных объектах / Р. Г. Ахтямов, А. Н. Елиза-рьев, Н. С. Сенюшкин, В. А. Доценко // Современные проблемы науки и образования. -2012. - № 5. - URL : http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=7199 (дата обращения 24.11.2016).

3. Бабак Н. А. Геоэкологический резерв технологий, материалов и конструкций в строительстве при использовании промышленных минеральных отходов / Н. А. Бабак, Л. Л. Масленникова, А. М. Славина. - СПб. : ПГУПС, 2011. - 87 с.

4. Сватовская Л. Б. Новый строительный материал из осадка сточных вод / Л. Б. Сватовская, Т. С. Титова, Е. В. Русанова // Экология и промышленность России. - 2005. -№ 10. - С. 20-21.

5. Сватовская Л. Б. Оценка качества экозащитной технологии. Идея введения индекса PQ (property quality) / Л. Б. Сватовская, А. В. Хитров, Т. С. Титова // Новые исследования в материаловедении и экологии : сб. научн. статей сотрудников, аспирантов, докторантов и студентов ПГУПС ; под. ред. Л. Б. Сватовской. - СПб. : ПГУПС, 2005. - С. 87-88.

6. Сватовская Л. Б. Новые методы геоэкозащиты природно-техногенных систем строительной деятельности в интересах устойчивого развития / Л. Б. Сватовская, А. М. Бай-дарашвили. - СПб. : ПГУПС, 2014. - 73 с.

7. Титова Т. С. Методология комплексной оценки влияния новых технологий на геоэкологическую обстановку / Т. С. Титова // Вестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта. - 2005. - № 5. - С. 2.

8. Титова Т. С. Пути решения экологических проблем железнодорожного транспорта / Т. С. Титова, А. И. Потапов. - СПб. : Гуманистика, 2010. - 832 с.

9. Титова Т. С. Использование в строительстве автоклавного шумозащитного пенобетона / Т. С. Титова, Е. И. Макарова, Е. П. Дудкин // Технологии техносферной безопасности. - 2014. - № 2 (54). - С. 35.

10. Титова Т. С. Разработка методических основ определения и оценки состояния потенциально-опасных объектов / Т. С. Титова, Р. Г. Ахтямов, Г. А. Бухарбаева // Современные проблемы науки и образования. - 2015. - № 1-1. - URL : www.science-education. ru/121-19074 (дата обращения 13.09.2016).

11. Титова Т. С. Геоэкологические проблемы обеспечения безопасности при обращении с отходами / Т. С. Титова, Р. Г. Ахтямов. - Saarbrucken : LAP LAMBERT Academic Publishing, 2016. - 113 с.

12. Титова Т. С. Обеспечение производственной и промышленной безопасности при обращении с отходами / Т. С. Титова, Р. Г. Ахтямов. - Saarbrucken : LAP LAMBERT Academic Publishing, 2016. - 134 с.

13. Gennadiev A. N. Hydrocarbon status of soils under atmospheric pollution from a local industrial source / A. N. Gennadiev, A. P. Zhidkin, Yu. I. Pikovskii, R. G. Kovach, T. S. Ko-shovskii, N. I. Khlynina // Eurasian Soil Science. - 2016. - № 9 (49). - Pp. 1003-1012.

14. Van Jaarsveld J. A. Modelling transport and deposition of persistent organic pollutants in the European region / J. A. Van Jaarsveld, W. A. J. Van Pul, F.A. A. M. De Leeuw // Atmospheric Environment. - 1997. - № 7 (31). - Pp. 1011-1024.

15. Wilson S. C. Bioremediation of soil contaminated with polynuclear aromatic hydrocarbons (PAHs): a review / S. C. Wilson, K. C. Jones // Environmental Pollution. - 1993. - № 3 (81). -Pp. 229-249.

References

1. Akhtyamov R. G. Ocenka i puti umen'shenija jekologicheskoj opasnosti ob'ektov avtotransportnoj infrastruktury urbanizirovannoj territorii [Assessment and ways to reduce the environmental hazard of objects of road infrastructure of urbanized areas: autoabstract]. Kazan, 2009. 24 p.

2. Akhtyamov R. G., Elizariev A. N., Senjushkin N. S. & Docenko V. A. Sovremennyie problemyi nauki i obrazovaniya - Modern problems of science and education, 2012, no. 5, availaible at: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=7199 (cited 24.11.2016).

3. Babak N.A., Maslennikova L. L. & Slavina A. M. Geojekologicheskij rezerv teh-nologij, materialov i konstrukcij v stroitel'stve pri ispol'zovanii promyshlennyh mineral'nyh othodov [Geoecological reserve technologies, materials and designs in construction with the use of industrial mineral wastes]. St. Petersburg, 2011. 87 p.

4. Svatovskaja L. B., Titova T. S. & Rusanova E. V. Ekologiya ipromyishlennost Rossii -Ecology and industry of Russia, 2005, no. 10, pp. 20-21.

5. Svatovskaja L. B., Hitrov A. V. & Titova T. S. Ocenka kachestva ehkozashchitnoj tekh-nologii. Ideya vvedeniya indeksa PQ (property quality) [New research in materials science and ecology]: sbornik nauchnykh statei sotrudnikov aspirantov doktorantov i studentov PGUPS. St. Peterburg, 2005. Pp. 87-88.

6. Svatovskaja L. A. & Bajdarashvili A. M. Novye metody geojekozashhity prirodno-tehnogennyh sistem stroitel'noj dejatel'nosti v interesah ustojchivogo razvitija [New methods of geoeconomic natural-technogenic systems of construction activities in sustainable development]. St. Petersburg, 2014. 73 p.

7. Titova T. S. Vestnik Nauchno-issledovatelskogo instituía zheleznodorozhnogo transporta - Vestnik of the Railway Research Institute, 2005, no. 5, p. 2.

8. Titova T. S. & Potapov A. I. Puti reshenija jekologicheskih problem zheleznodorozhnogo transporta [The ways of solving ecological problems of railway transport]. St. Petersburg, 2010. 832 p.

9. Titova T. S., Makarova E. I. & Dudkin E. P. Tehnologii tehnosfernoy bezopasnosti -Technology of technosphere safety, 2014, no. 2 (54), p. 35.

10. Titova T. S., Akhtyamov R. G. & Buharbaeva G.A. Sovremennyieproblemyi nauki i obrazovaniya - Modern problems of science and education, 2015, no. 1-1, availaible at: www. science-education.ru/121-19074 (cited 13.09.2016).

11. Titova T. S. & Akhtyamov R. G. Geojekologicheskie problemy obespechenija bezopasnosti pri obrashhenii s othodami [Geoecological problems of safety at waste management]. Saarbrucken, 2016. 113 p.

12. Titova T. S. & Akhtyamov R. G. Obespechenie proizvodstvennoj i promyshlennoj bezopasnosti pri obrashhenii s othodami [Providing of production safety at waste management]. Saarbrucken, 2016. 134 p.

13. Gennadiev A. N., Zhidkin A. P., Pikovskii Yu. I., KovachR. G., Koshovskii T. S. & Khlynina N. I. Eurasian Soil Science, 2016, no. 9 (49), pp. 1003-1012.

14. Van Jaarsveld J. A., Van Pul W. A. J. & De Leeuw F.A. A. M. Atmospheric Environment, 1997, no. 7 (31), pp. 1011-1024.

15. Wilson S. C. & Jones K. C. Environmental Pollution, 1993, no. 3 (81), pp. 229-249.

БАБАК Наталья Анатольевна - д-р техн. наук, профессор; БАВЫКИНА Екатерина Александровна - студент (Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I).

© Бабак Н.А., Бавыкина Е.А., 2016