CC BY
21
ПНД ФТ 14.1:2:3:4.7-02; 16.1:2.3:3.4-02. Государственный комитет Российской Федерации по охране окружающей среды. — М., 2002. — С. 1—44.
6. Методика определения токсичности воды по хемо-таксической реакции инфузорий. ПНД ФТ 14.1:2:3:4.2—98. Государственный комитет Россий-
ской Федерации по охране окружающей среды. Разработчик: АОЗТ "Спектр-М", Санкт-Петербург. — СПб., 1998. - С. 1-15. 7. The World Environment 1972-1992. - 1992.
Поступил! 07.02.08
О А. В ИВАНОВ, Е. Л. ТАФЕЕВА, 2009 УДК 614.77:622.276(470.41)
А. В. Иванов', Е. А. Тафеева2
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ НА ТЕРРИТОРИИ НЕФТЕДОБЫВАЮЩИХ РАЙОНОВ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН
'Профессор кафедры гигиены, медицины труда с курсом медицинской экологии ФПДО — ГОУ ВПО Казанский государственный медицинский университет Минздравсоцразвития (843-236-97-02), 2доцент кафедры гигиены, медицины труда КГМУ (e-mail: [email protected])
В работе представлена гигиеническая характеристика почвенно-земельных ресурсов на территории нефтедобывающих районов Республики Татарстан (РТ). Дана оценка загрязнения почвы тяжелыми металлами и нефтью. Показано, что в обнаруживаемых концентрациях нефть может явиться причиной изменения физико-химических свойств почвы, привести к нарушению процессов ее самоочищения, увеличению устойчивости загрязнителей в почве и, таким образом, к ухудшению эколого-гигиенического состояния почвы в целом. Отмечено, что почвы на территории нефтедобывающих районов РТ характеризуются низким содержанием и неблагоприятным соотношением таких жизненно важных микроэлементов, как медь, цинк, хром. Присутствие концентраций марганца в почве, наличие мышьяка, свинца могут рассматриваться как факторы обострения проблемы дефицита жизненно важных микроэлементов в организме человека и формирования состояния биопатотипа эндокринного характера.
Ключевые слова: почва, нефтедобывающие районы, загрязнение, Татарстан
А. V. Ivanov, Ye. A. Tafeyeva. - HYGIENIC ASSESSMENT OF SOIL POLLUTION ON THE TERRITORY OF OIL-PRODUCING REGIONS IN THE REPUBLIC OF TATARSTAN
The paper provides the hygienic characteristics of soil resources on the territory of oil-producing regions in the Republic of Tatarstan (RT). Soil pollution with heavy metals and oil was evaluated. Oil at the detectable concentrations was shown to cause changes in the physiochemical properties of soil, to impair its self-purification, to increase the resistance of soil pollutants, thus deteriorating the ecological-and-hygienic state of soil as a whole. The soils on the territory of oil-producing regions in RT were observed to be characterized by the low levels and poor ratio of essential trace elements, such as copper, zinc, and chromium. Significant soil manganese concentrations, the presence of arsenic and lead may be considered as factors aggravating the problem associated with deficiency of essential trace elements in the body and with the generation of endocrine biopathotype.
Key words: soil, oil-producing regions, pollution, Tatarstan
Республика Татарстан (РТ) — территория с высоко развитой нефтедобывающей промышленностью. В течение многих лет добычу нефти на территории республики осуществляли без учета возможных отрицательных последствий для компонентов экологической системы, в том числе почвы. Хорошо известно, что почва в районах нефтедобычи испытывает интенсивную техногенную нагрузку и ее загрязнение тяжелыми металлами, нефтью, нефтепродуктами является актуальной гигиенической проблемой [4, 7]. Проведенные ранее в РТ исследования [2, 8] показали, что в почве, загрязненной нефтью, ухудшается водно-воздушный режим, изменяются структурные свойства, при этом повышается содержание подвижных форм металлов, нарушаются процессы самоочищения. Замазучива-ние почвы приводит к нарушению экологического равновесия. В этих условиях происходит снижение урожайности сельскохозяйственных культур. В почве, загрязненной нефтью, более чем в 3 раза возрастает доля негидролизуемого гумуса, который медленно разлагается и надолго выпадает из биологического круговорота, что является одной из причин ухудшения плодородия. Установлено, что попадание в почву нефти и нефтепродуктов приво-
дит к нарушению функционирования микробных сообществ и сложившихся в них связей, формирует комплексы микроскопических грибов с повышенным содержанием условно-патогенных для человека видов [3, 5]. Кроме того, загрязненная почва может явиться источником поступления нефтяных углеводородов в организм человека, увеличивая риск возникновения неблагоприятных изменений в состоянии здоровья населения. Следует отметить, что в последние годы на территории нефтедобывающих районов РТ успешно внедряются природоохранные мероприятия, позволяющие снизить уровень техногенной нагрузки. Начиная с 2002 г. порча земель при добыче нефти значительно сократилась, а испорченные земли рекультивированы и сданы на пользование в сельском хозяйстве (рис. 1). Это объясняется улучшением технологии нефтедобычи: внедрением новых металлопласт-массовых труб, уменьшением площадей изъятия земельных участков под скважины, проведением работ по оснащению буровых установок емкостными циркуляционными системами. В результате удалось существенно уменьшить количество порывов нефтепроводов и водоводов сточной жидкости, рассолов, химреагентов, снизить объем амбаров и
:ена и санитария 3/2009
400-1 350-300-250-200 150 100-50-0
1
Д
1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
□ -1 и
Рис. 1. Динамика порчи и рекультивации земель на территории деятельности ОАО "Татнефть".
По оси абсцисс — площадь земель (в га); по оси ординат — годы. 1 — использованные земли; 2 — рекультивированные земли.
соответственно уменьшить негативное воздействие на почвенный покров.
Характеризуя качественный состав почвы на территории нефтедобывающих районов республики, следует отметить, что здесь преобладают черноземы (65% всей площади). На долю дерново-подзолистых и болотных почв приходится немногим более 3%. Одной из природных особенностей почв нефтедобывающих районов РТ является относительно высокое содержание гумуса (в среднем 7,4%, тогда как по республике в целом — 4,5%). Для почв РТ характерно интенсивное развитие процессов ветровой и водной эрозии. Этому способствует высокая степень распаханности сельскохозяйственных угодий (77%) при крайне низком показателе лесистости (17,2%). В результате эрозии происходит смыв почвенного слоя, в первую очередь гумусового горизонта, вымываются удобрения и ядохимикаты. Ухудшение свойств почвы связано и с тем, что в нее мало вносится органических удобрений, сокращается мощность гумусового горизонта пахотных почв. В целом по республике за последние 36 лет снижение гумуса в пахотном слое составило 1,2% (в 1970 г. — 5,7%, в 2006 г. - 4,9%), снижение мощности гумусового слоя почвы составило 3—4 см, а в отдельных районах — до 8 см. Значительные площади земель, используемых в сельском хозяйстве республики, находятся в условиях повышенной влажности, с неблагоприятной тенденцией увеличения заболоченных участков. В почвах РТ отмечается наибольший дефицит подвижных соединений азота, фосфора, калия, хотя их валовые запасы в корнеобитаемом слое почвы большие (Ы — около 20 т/га; Р — 5—16 т/га; К — 50—150 т/га). Все это также негативно сказывается на плодородии почв. Для компенсации дисбаланса гумуса необходимо ежегодно вносить в почву не менее 7—8 т, а желательно до 10 т органических удобрений на 1 га пашни [1].
Существенное влияние на формирование состава и свойств почвы оказывают используемые в
сельском хозяйстве пестициды. Данные о средней пестицидной нагрузке на 1 га пашни в РТ приведены на рис. 2. По величине пестицидной нагрузки выделяются Заинский (1,22 кг/га), Нурлатский (0,58 кг/га) и Черемшанский (0,5 кг/га) районы. Наименьшая пестицидная нагрузка отмечена на территории Альметьевского района (0,11 кг/га). Значительную проблему на территории республики представляет утилизация просроченных и запрещенных к применению пестицидов. В настоящее время в хозяйствах РТ количество таких препаратов составляет более 470 т. Нарушение санитарно-гигиенических требований хранения, транспортировки и применения пестицидов приводит к их накоплению в кормах, продовольственном сырье и пищевых продуктах.
Одним из показателей санитарного состояния почвы является содержание в ней химических загрязняющих веществ. В почвах медленнее, чем в других природных средах, накапливаются токсичные уровни загрязняющих веществ, но они долго в ней сохраняются, неблагоприятно влияя при этом на экологическую и санитарно-эпидемиологическую обстановку. Тяжелые металлы большей частью хорошо адсорбируются пахотным слоем почвы и длительное время сохраняют высокую подвижность и токсичность. Исследования, проведенные ЦНИИгеолнеруд, показали, что на большей части РТ наблюдается относительное постоянство фонового содержания химических элементов в почвах, близкое к их среднему содержанию в почвах Русской равнины. Исключение составляют кобальт, хром, никель, медь, мышьяк и кадмий, содержание которых в почве РТ выше, и йод, содержание которого меньше, чем в других регионах Русской равнины. Геохимические аномалии, выявленные в почвенном покрове РТ, имеют различные размеры, конфигурацию, интенсивность. Большинство из них приурочено к рудопроявлениям полезных ископаемых, а также к местам интенсивного воздействия антропогенных факторов [6].
Мы изучали содержание тяжелых металлов и нефти в почве на территории нефтедобывающих районов РТ. Исследования проводили на базе лабораторного центра ЦНИИгеолнеруд (аттестат ак-
0.9-1 0.8 0.7 0,6-0,5-0.4-0,3-0,2-0,1-
-1-1-1-1-1-1-1
2000 г 2001 г 2002 г 2003 г 2004 г 2005 г 2006 г
Рис. 2. Средняя пестицидная нагрузка на 1 га пашни в РТ за 2000-2006 гг.
По оси абсцисс — пестицидная нагрузка (в кг/га); по оси ординат — годы.
кредитации Госстандарта РФ № 41036-94/03). В качестве метода анализа использовали спектрометрию на атомно-эмиссионном спектрометре Ор-Пта-2000 ОУ, позволяющую определять элементы в широком диапазоне концентраций (от Ю-7 до 10%). Пробы почвы отбирали на территории сельскохозяйственных угодий вблизи нефтедобывающих скважин, на участках с разливами нефти, порывами водоводов сточной жидкости, после рекультивации, а также вдоль автомагистралей и на условно чистой пашне. Изученные пробы по своему окислительно-восстановительному потенциалу относились к слабокислым, нейтральным и щелочным (рН в диапазоне 6,4—8,2).
Как видно из результатов исследования (табл. 1,2), среднее содержание меди и цинка в почве на территории нефтедобывающих районов республики не превышало гигиенических нормативов и даже могло рассматриваться как низкое. Содержание хрома и кобальта также не превышало величин ПДК и ориентировочных допустимых уровней (ОДУ) и соответствовало среднему нормальному содержанию данных элементов в поверхностном слое почв. Содержание сурьмы во всех изученных пробах значительно меньше величины ПДК, максимальная концентрация ее составила 2,05 мг/кг. Содержание таких токсичных элементов, как ртуть, кадмий и свинец, также не превышало допустимых уровней. В единичных пробах наблюдали превышения гигиенических нормативов (ПДК как ориентировочных допустимых комплексов — ОДК) по содержанию никеля (ОДК 80 мг/кг при рН > 5,5): максимальные концентрации составили на условно чистой пашне 85 мг/кг, на культивированных участках 143 мг/кг, вдоль автомагистрали 169 мг/кг, вблизи скважин 109 мг/кг. Концентрации мышьяка во всех изученных пробах почвы примерно одинаковы (7,7—10,6 мг/кг). Максимальное содержание мышьяка в почве на участках, расположенных вблизи скважин, составило 20,2 мг/кг, со свежим порывом нефти — 20,3 мг/кг. На остальных территориях среднее содержание мышьяка не превышает установленной величины ОДК (10 мг/кг), хотя в отдельных пробах также наблюдали повышенное содержание данного элемента (максимальное значение на условно чистой пашне 16,7 мг/кг, на рекультивированных участках 14,9 мг/кг, вдоль автомагистрали 13,5 мг/кг, на участках с порывами водоводов 17,2 мг/кг). Несмотря на некоторое различие содержания мышьяка в разных почвах, весьма сложно увязывать зависимость концентрации мышьяка от поступления нефти и деятельности нефтедобывающей отрасли. Изучение валового содержания марганца в почве нефтедобывающих районов республики показало, что на всех изученных территориях содержание марганца ни в одной пробе не превысило величины ПДК. При этом максимальное валовое содержание марганца составило 1219 мг/кг. В некоторых образцах изученных проб почвы отмечали превышение содержания подвижных соединений марганца, удельный вес таких нестандартных проб составил 4,17%, максимальное содержание — 889 мг/кг. Выявить закономерность повышенного содержания подвижных соединении марганца на различных территориях не
а х ч ю я Н
ъ -н 5!
о =
о ■
1
I *
8
О £
ш
о
2
&
X
С 2
1
8 3 г*, о О 3 8
о о" о* о* о" о"
-н +1 -н -н +1 -н
о» 8. о* о" N о о" 3 о" «■> о о" о"
гч о" го г» о* Оч ч; о* ЧО «п о" <ч ч-о* Оч «л о"
■Н -н -Н -н -н -н
ЧО о" о" Оч »Л о" ч- 3 о"
о" <Л о 8 00 со о
о* о" о" о" о*
-н ■4Н +1 •и -н -н
О о о о" 8 о" о" со о. о" о"
гч Оч гч N ОЧ о" гч Ч1. со
-Н •И •Н +1 ■н -н
00 о\ ЧО о" ЧО >о оо" Г-. Оч чо. о"
чо. гч «о чо" СО «/"Г ч-. оо"
•Н -Н •Н •н ■н •н
¡л 00 «Л ОЧ со «0 ОЧ ч- СО оо" ч- гч «0
г». ЧО* Ч-. и-Г «о чо" чо «о «Л чо" Р-."
-Н ■Н ■н -н +1 ■н
"Л Ч"* со о* ч- со чо" СО 00. гч" со со ЧО* СО гч. ОЧ со
I—. т" N чо" ОЧ со ОЧ •о N V-)" гч Ч-"
•Н +1 •Н +1 +1 -н
г-. Г-" о" о. Г-* ЧО о" Оч г~" ОЧ ч-"
СП гч" 00 о" ч гч* 00. СО ч-. гч*
-Н ■Н -Н ■н -н -н
чо со 00 чо* г-., со со Оч СО гч ч-"
СТЧ гч" СО Оч. оо" ЧО. ОЧ гч со чо" чо гч. оо" со
+1 -н +) +) +1 -н
Оч СП ЧО Оч •ч-. г» гч ш ОЧ ЧО
чО
\о чо" Оч со СО СО оч •О* 00. со*
-н -н ■н -н ■н -н
■ч-00 гч ш" Оч "V 00 оо* 00 00. 30 оо оо
чо. Г--СО 00. гч •о го N с- Г-* •Л 30* г» г-. Оч
-н -н -н -н -н
со. о" 00 00 со •Л ЧО р»" <Л 00 о* м г» го 00* СО г* 1 со г»" СО 00
5
гг
р 5 а ;
1|1Г £ « 2
8.5
X
Е
я
и р
ш
^игиена и санитария 3/2009
Таблица 2
Среднее содержание тяжелых металлов в подвижной форме в почве (в мг на 1 кг сухой почвы) на территории нефтедобывающих районов РТ (М ± а)
Место отбора проб
Мл Cr Ni Со Си Zn
РЬ
Чистая пашня 361,6 ± 176 2,24 ± 0,67 15,8 ± 3,6 2,8 ± 0,9 8,4 ± 2,6 51,7 ±5,1 4,5 ± 0,98 Вблизи скважин 434,5 ± 125,1 2,26 ± 0,58 23,9 ± 11,6 3,3 ± 0,59 9,6 ± 3,7 58,2 ± 2,6 4,4 ± 2,3 Рекультивированные участки 450,4 ± 131,5 2,64 ± 1,38 15,9 ± 3,3 3,09 ± 0,8 8,6 ± 2,5 53,9 ± 6,5 4,8 ± 2,2 Участки со свежим порывом нефтепровода 433,6 ± 202.7 2,59 ± 0,93 14,02 ± 3,4 3,04 ± 0,9 9,9 ± 4,2 49 ± 11,4 4,02 ± 0,98 Нерекультивированные участки после порывов водоводов сточной жидкости 308,3 ± 49,2 2,45 ±0,46 13,9 ± 3,3 2,79 ± 0,68 7,7 ± 1,6 48,3 ± 5,3 4,3 ± 0,54 Вдоль автомагистрали 400,1 ± 153.3 2,03 ± 0,38 17,6 ± 4,7 2,85 ± 0,63 9,6 ± 5,2 51,2 ± 8,4 4,5 ±1,6
удалось, его наблюдали как на участках со свежим порывом нефти, так и на условно чистой пашне. Хотелось бы отметить, что по сравнению с началом второй половины XX века концентрации марганца в почве возросли почти в 10 раз, тем не менее уровни этого элемента в почвах Татарстана незначительно отличаются от средних величин по России (390—580 мг на 1 кг почвы). Увеличение концентрации марганца, вероятно, обусловлено антропогенным воздействием на все компоненты экологической системы.
Изучение содержания нефти в почвах на территории нефтедобывающих районов РТ показало, что максимальные ее уровни были обнаружены в пробах, отобранных около нефтедобывающих скважин (среднее значение 343 мг/кг, максимальное — 527 мг/кг), на рекультивированных участках (среднее значение 314,7 мг/кг, максимальное — 818 мг/кг) и на участках с порывами нефтепроводов (среднее значение 243,4 мг/кг, максимальное — 933 мг/кг). Среднее содержание нефти на чистой пашне составило 157 мг/кг, максимальное — 272 мг/кг.
Таким образом, в результате проведенных исследований установлено, что почвы на территории нефтедобывающих районов РТ характеризуются низким содержанием и неблагоприятным соотношением таких жизненно важных микроэлементов, как медь, цинк, хром. Повышение уровня стояния грунтовых вод и образование хелатных связей металлов с природными органическими веществами также снижают транслокационные свойства эссен-циальных микроэлементов, определяя состав и свойства продуктов растительного и животного происхождения. Присутствие марганца, мышьяка, свинца в почве может рассматриваться как фактор обострения проблемы дефицита жизненно важных микроэлементов, вызывая и формируя состояние биопатотипа эндокринного характера, дезактивацию многих биомолекул в организме человека. Обнаруживаемые концентрации нефти могут стать
причиной изменения физико-химических свойств почвы, привести к нарушению процессов ее самоочищения, увеличению устойчивости в ней загрязняющих веществ, ухудшая эколого-гигиеническое состояние почвы в целом. Несмотря на то что содержание большинства загрязняющих веществ в почве РТ не превышает гигиенические нормативы, необходимо учитывать, что они поступают в организм человека из различных сред (атмосферный воздух, питьевая вода, почва, пищевые продукты), что диктует необходимость расширения объема исследований по оценке риска для здоровья населения нефтедобывающих районов РТ.
Литература
1. Государственный доклад о состоянии природных ресурсов и об охране окружающей среды Республики Татарстан в 2006 году. — Казань, 2007.
2. Иванов А. В. Гигиена окружающей среды и здоровье населения в нефтедобывающих районах Республики Татарстан: Автореф. дис. ... д-ра мед. наук. — М., 1997.
3. Киреева Н. А., Водопьянов В. В., Бакаева М. Д. // Гиг. и сан. - 2006. - № 3. - С. 15-18.
4. Крятов И. А., Русаков Н. В., Тонкопий Н. И. // Вестн. РАМН. - 2006. - № 5. - С. 18-21.
5. Крятов И. А., Донерьян Л. Г., Тарасова Ж. Е. // Современные проблемы гигиены города. Методология и пути решения: Материалы пленума Научного совета по экологии человека и гигиене окружающей среды РАМН и Минэдравсоцразвития Российской Федерации. - М., 2006. — С. 177-179.
6. Озол А. А. Процессы полигенного нефтегазо- и ру-дообразования и их экологические последствия. — Казань, 2002. - С. 221-237.
7. Русаков Н. В., Малышева А. Т., Крятов И. А. и др. // Гиг. и сан. - 2007. - № 6. - С. 81-83.
8. Техногенез и экологический мониторинг Юго-Вое-тока Республики Татарстан / Галеев Р. Г., Муслимов Р. X., Васясин Г. И. и др. - Казань, 1995.
Поступила 07.02.08
