CC BY
665
О КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2013 УДК 614.774:661(476)
В.М. Рубин1, И.И. Илъюкова1, Л.М. Кремко1, Ю.А. Присмотров1, А.С. Самсонова2, И.К. Володько3, О.В. Лукашев4
ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ НОРМАТИВОВ ПДК НЕФТЕПРОДУКТОВ В
почвах республики Беларусь
‘Республиканский научно-практический центр гигиены, 220012, Минск; “Институт микробиологии НАН Беларуси, 220141, Минск; Республика Беларусь; “Центральный ботанический сад НАН Беларуси, 220012, Минск; ^Белорусский государственный университет, 220030, Минск, Республика Беларусь
Нефтепродукты относятся к одному из приоритетных загрязнителей почвы. Для снижения техногенной нагрузки на человека и проведения профилактических мероприятий в Республике Беларусь были научно обоснованы дифференцированные гигиенические нормативы нефтепродуктов в почве для различных категорий земель: земли сельскохозяйственного назначения, земли природоохранного, оздоровительного, рекреационного, историко-культурного назначения, земли лесного фонда, земли водного фонда, земли запаса - 50 мг/кг; земли населенных пунктов, садоводческих товариществ, дачных кооперативов - 100 мг/кг; земли промышленности, транспорта, связи, энергетики, обороны и иного назначения - 500 мг/кг.
Ключевые слова: нефтепродукты; дифференцированные гигиенические нормативы; ландшафтно-геохимический фон; показатели вредности
V. M. Rubin1, I.I. Il'yukova1, L.M. Kremko1, Yu.A. Prismotrov1, A.S. Samsonova2, I.K. Volodko2 O.V. Lukashev4 -HYGIENIC SUBSTANTIATION OF MAXIMUM PERMISSIBLE CONCENTRATIONS OF OIL PRODUCTS IN THE
soils of the republic of Belarus
‘State Institution "Republican Scientific-Practical Center of Hygiene", 220012, Minsk, Republic of Belarus; 2State Institution of Science "Institute of Microbiology" of the National Academy of Sciences of Belarus, 220141, Minsk, Republic of Belarus; 3State Scientific Institution "Central Botanical Garden" of the National Academy of Sciences of Belarus, 220012, Minsk, Belarus, 4State Institution of Higher Education Belarusian State University, 220030, Minsk,Republic of Belarus
Oil products are the one out of major pollutants in soil. For reduction of the technogenw load on human beings and performing preventive measures in the Republic of Belarus differentiated hygienic rate setting for oil products in the soil have been scientifically substantiated for follows different categories of Lands: agricultural lands, defense lands, lands for recreation, historical and cultural purpose, forest lands, lands of water fund, reserve lands - 50 mg/kg; settlements sand, garden housing and dacha cooperatives, - 100 mg/kg; industrial, transport, communication, energy, defense and other appointments lands -500 mg/kg.
Key words: petroleum products, differentiated hygienic standards, landscape-geochemical background, hazard indices
Введение
Загрязнение почвы нефтепродуктами является наиболее опасным по сравнению с прочими химическими загрязнениями, что связано с высокой токсичностью и миграционной способностью отдельных компонентов. Бесконтрольное и чрезмерное поступление нефтепродуктов в почву приводит к загрязнению атмосферного воздуха, поверхностных, грунтовых и межпластовых вод, нарушению способности почвы к самоочищению, ухудшению почвенного плодородия и условий произрастания растений и в конечном итоге к негативному воздействию на организм человека.
Нормирование техногенной нагрузки базируется на концепции предельно допустимых концентраций (ПДК) [1—3]. В настоящее время система гигиенических ПДК применяется для территорий, различающихся по целевому функциональному назначению (например, земли сельскохозяйственного назначения; земли промышленности, транспорта, связи, энергетики, обороны и иного назначения), и не учитывает наличия среднего ландшафтно-геохимического фона, исторически сложившегося под действием естественных и техногенных факторов к определенному моменту времени и характерного для каждой функциональной зоны. Цель нашей работы - научное обоснование дифференцированных гигиенических нормативов нефтепродуктов в почве.
Рубин Виктория Михайловна (Rubin Viktoriya Mikhaylovna), e-mail: V.M.Rubin@mail.ru
Материалы и методы
Гигиеническое обоснование ПДК нефтепродуктов в почве Республики Беларусь базировалось на установлении его подпороговых концентраций по пяти показателям вредности (общесанитарный, водно-миграционный, воздушно-миграционный, фитотранслокационный, фитотоксический). Подпороговые концентрации нефтепродуктов - это те, при которых их переход в растения не превышает максимально допустимый уровень для продуктов питания и не влияет на качество выращенной продукции, миграция в подземные воды не выше ПДК для воды водоемов, эмиссия в воздух атмосферы не больше норматива для атмосферного воздуха, отсутствуют фитотоксичность и влияние на процессы самоочищения почвы и ее микробоценоз. При этом полученные показатели вредности были соотнесены с величиной среднего ландшафтно-геохимического фона нефтепродуктов в почвах для различных категорий земель [4].
Предварительно было проведено выборочное фракционное разложение 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 300°С, максимальный выход отмечался при температурах от 413 до 428°С. На основании этого для проведения экспериментальных исследований по определению показателей вредности была взята смесь нефтепродуктов с содержанием углеводородов диапазона С10-С40, температура выхода (кипения) которых ори-
99
[гиена и санитария 2/2013
ентировочно составляет от 175 до 500°С: осветительный керосин марки КО-20 по ТУ 38.401-58-10-2001 производства ОАО «Нафтан», топливо дизельное автомобильное марки ЕН 590 по ТУ 38.401-58-296-2005 производства ОАО «Мозырский НПЗ», масло индустриальное марки И-50А производства ОАО «Нафтан».
Определение среднего ландшафтно-геохимического фона нефтепродуктов включало выделение в границах каждой категории земель группы репрезентативных участков, отбор не менее 30 смешанных проб, определение содержания нефтепродуктов методом газовой хроматографии и расчет средней величины [5].
Экспериментальные исследования по ускоренному гигиеническому регламентированию нефтепродуктов в почве проводили на моделях одних из наиболее распространенных в почвенно-климатических условиях Республики Беларусь типах почвы дерново-подзолистой супесчаной (фитотоксический, транслокационный, общесанитарный показатели вредности) и песчаной, обладающей минимальной сорбционной и максимальной фильтрующей способностью (миграционно-водный и миграционно-воздушный показатели вредности) [6]. Перед началом опытов в почве определяли основные агрохимические, санитарно-химические и физические свойства.
Для определения фитотоксического и фитотрансло-кационного показателей вредности в качестве фитопретендентов по показателям максимальной всхожести, проценту прорастания, длине корешков и проростков семян в почве выбрали следующие растения: ячмень яровой «сябра», салат листовой «витаминный», редис «кармен», картофель «ласунак». Концентрация вносимых нефтепродуктов 200, 500, 800 и 1000 мг/кг. Фитотоксичность в вегетационных опытах оценивали по влиянию токсиканта на грунтовую всхожесть, общую фитомассу, урожайность. Концентрацию нефтепродуктов в растениях определяли в расчете на товарный (сырой) и суховоздушный продукт методом газовой хроматографии. Также оценивали влияние загрязненной почвы на органолептические свойства выращенных культур.
Водно-миграционную способность нефтепродуктов изучали в фильтрационных колонках, заполненных песчаной почвой, увлажненной на 60% от полной влагоемкости. В почву вносили нефтепродукты в дозах 150, 300, 600 и 1000 мг/кг. В течение 1 мес по 5 дней в неделю производили полив дистиллированной водой исходя из среднегодовой нормы осадков и диаметра колонки. Содержание нефтепродуктов в фильтрате определяли флюорометрическим методом.
Оценку воздушно-миграционного показателя вредности проводили в лабораторном опыте с содержанием нефтепродуктов в дозе, реально встречаемой в почве (150 мг/кг) и в 20 раз ее превышающей (3000 мг/ кг). В климатической камере устанавливали параметры микроклимата, обеспечивающие максимальный переход исследуемого вещества в приземистый слой воздуха: влажность 65% и температура 50°С. Анализ проб на содержание углеводородов диапазона С10-С40 проводили в динамике через 24, 48 и 72 ч газохроматографическим методом.
Для обоснования общесанитарного показателя вредности изучали влияние нефтепродуктов на аммонифицирующие, нитрифицирующие, целлюлозоразрушающие микроорганизмы, деструкторы нефти, споровые и клубеньковые бактерии, микроскопические грибы, актиномицеты. В качестве показателей биохимической
активности почвы рассматривали активность основных ферментов: каталазы, дегидрогеназы, фосфатазы, протеазы, целлюлазы. В почвенный эталон вносили нефтепродукты в дозах 750, 7 500 и 75 000 мг/кг. Отбор проб для определения численности микроорганизмов и активности ферментной системы проводили на 0, 3, 7, 14,20, 30, 60-е сутки.
Результаты и обсуждение
При изучении среднего ландшафтно-геохимического фона нефтепродуктов для различных категорий земель были установлены следующие уровни (в мг на 1 кг сухого вещества): земли населенных пунктов, садоводческих товариществ, дачных кооперативов — 101,48; земли промышленности, транспорта, связи, энергетики, обороны и иного назначения - 295,32; земли природоохранного, оздоровительного, рекреационного, историкокультурного назначения - 31,48; земли лесного, водного фонда, земли запаса, сельскохозяйственного назначения - 3,15.
Нефтепродукты в концентрациях 500 и 800 мг/кг оказали ингибирующее влияние на формирование корнеплодов редиса, вызвали достоверное снижение урожайности. Подпороговая концентрация нефтепродуктов по показателю фитотоксического действия составила 200 мг/кг.
При изучении фитотранслокационного показателя как в контрольных, так и в опытных образцах сельскохозяйственных растений обнаружены углеводороды, совпадающие по времени выхода с углеводородами нефтепродуктов диапазона С10-С40. Повышение концентрации нефтепродуктов в почве приводило к увеличению содержания углеводородов в образцах растений, выращенных на загрязненных почвах. В контрольных образцах углеводороды, на наш взгляд, являются коэкстрактивными веществами, совпадающими по времени выхода с углеводородами нефтепродуктов диапазона С10-С40. Разделить углеводороды, присущие непосредственно растениям и вносимые за счет загрязнения почвы, с помощью применяемого газохроматографического метода при условии расчета содержания суммы углеводородов на данном этапе не представляется возможным. При концентрации нефтепродуктов в почве 500, 800 и 1000 мг/кг установлено изменение органолептических свойств картофеля. Анализ результатов позволяет прийти к выводу, что подпороговой по фитотранслокационному показателю вредности на основании органолептических исследований является доза нефтепродуктов в почве, составляющая 200 мг/кг.
При изучении процессов миграции нефтепродуктов из почвы в водную среду установлено, что подпороговой по водно-миграционному показателю вредности может быть признана доза 600 мг/кг, при которой концентрация нефтепродуктов в фильтрате ниже установленного для воды водоемов норматива.
Проведенные нами исследования показали, что при концентрациях нефтепродуктов в почве 150 и 3000 мг/кг уровень миграции их в воздух не превышал установленной среднесуточной ПДК атмосферного воздуха (0,4 мг/м3) для углеводородов алифатического ряда Сц-С Следовательно, подпороговой концентрацией нефтепродуктов в почве по воздушно-миграционному показателю вредности является величина 3000 мг/кг.
Внесение нефтепродуктов в почву в дозах 7500 и 75 000 мг/кг привело к существенному снижению обще-
100
го количества микроорганизмов всех физиологических групп, участвующих в опыте, в течение всего периода исследований. При дозе 750 мг/кг отрицательного влияния нефтепродуктов на почвенные микроорганизмы и биохимические показатели почвы не отмечено, что позволило принять данную дозу как подпороговую по общесанитарному показателю вредности.
Обоснование дифференцированных ПДК нефтепродуктов в почве проводили по наиболее значимым критериям вредности для различных категории земель. Принимая во внимание, что на землях промышленности, транспорта, связи, энергетики, обороны и иного назначения не проводятся сельскохозяйственные работы и почвы являются технологически измененными, учитывали общесанитарный, миграционно-воздушный и миграционно-водный критерии вредности. Водномиграционный показатель вредности приняли как лимитирующий (600 мг/кг). При определении ПДК для остальных категорий земель учитывали все пять показателей вредности. Подпороговая концентрация нефтепродуктов составила 200 мг/кг (лимитирующий показатель вредности - фитотоксический, фитотранслокационный). Также для обоснования ПДК нефтепродуктов были использованы данные литературы, согласно которым загрязненные нефтепродуктами почвы Республики Беларусь в зависимости от уровня загрязнения делятся на: незагрязненные - менее 5 мг/кг, слабозагрязненные -5-50 мг/кг, среднезагрязненные - 51-500 мг/кг, сильнозагрязненные - 501-5000 мг/кг, очень грязные - более 5000 мг/кг [7].
При расчете ПДК для земель сельскохозяйственного назначения, земель природоохранного, оздоровительного, рекреационного, историко-культурного назначения, земель лесного, водного фонда и земель запаса учитывали средний ландшафтно-геохимический фон (3,15 и 31,48 мг/кг) и подпороговую концентрацию 200 мг/кг для данных категорий земель. Однако на основании данных литературы почвы с уровнем нефтепродуктов 5 - 50 мг/кг относятся к слабозагрязненным почвам, что позволило принять ПДК нефтепродуктов для вышеуказанных категорий земель на уровне 50 мг/кг.
Для земель населенных пунктов, садоводческих товариществ, дачных кооперативов ПДК составило 100 мг/кг, что соответствует среднему ландшафтногеохимическому фону для данной категории земель (101,48 мг/кг).
При обосновании ПДК земель промышленности, транспорта, связи, энергетики, обороны и иного назначения учитывали средний ландшафтно-химический фон (295,32 мг/кг), подпороговую концентрацию 600 мг/кг для данной категории земель и данные литературы по градации загрязнения (51 - 500 мг/кг нефтепродуктов -среднезагрязненные почвы), что позволило обосновать ПДК на уровне 500 мг/кг.
Литер атур а
1. Гигиеническая оценка почвы населенных мест: инструкция № 2.1.7. 11-12-5-2004: утвержденная Постановлением Главного государственного санитарного врача Республики Беларусь от 03 марта 2004 г., № 32. Минск; 2004.
2. Гончарук Е.И. Гигиеническое нормирование химических веществ в почве: Руководство. М.: Медицина; 1986. 320 с.
3. Котеленец А.И., Ильюкова И.И., Филонов В.П., Зенькевич В.В. Перечень предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно допустимых количеств (ОДК) химических веществ в почве: Гигиенический норматив № 2.1.7.121-2004. В кн.: Сборник нормативных документов по разделу коммунальной гигиены. Минск; 2005: 27-45.
4. Кодекс Республики Беларусь о Земле от 23 июля 2008 г. № 425-З / в ред. Законов Респ. Беларусь от 07.01.2011 № 232-З. Avaible at: http://www.pravo.by/main.aspx?guid=3871&p0=Hk 0800425&p2={NRPA}
5. Государственный стандарт Республики Беларусь 17.13.05-21-2011/ISO 16703:2004. Качество почвы. Определение содержания углеводородов в диапазоне С10-С40 методом газовой хроматографии. Минск: Госстандарт РБ, 2011.
6. Кулаковская Т.Н., Роговой П.П., Смеян Н.И., ред. Почвы Белорусской ССР Минск.: Ураджай; 1974.
7. Хомич В.С., Какарека С.В., Кухарчик Т.И. Экогеохимия городских ландшафтов Беларуси. Мн.: РУП «Минсктиппро-ект»; 2004.
References
1. Kotelenets A.I., Ilyukova I.I., Filonov V.P., Zenkevich V.V Hygienic assessment of the populated areas soil: Instruction № 2.1.7. 11-12-5-2004. In: The collection of regulatory acts on a hygienic assessment of the populated areas soils. Minsk; 2004: 3-38. (In Russian).
2. Goncharuk E.I. Hygienic standardization of chemicals in the soil: guidelines. Moscow: Meditsina; 1986. (In Russian).
3. Kotelenets A.I., Ilyukova I.I., Filonov V.P., Zenkevich V.V. List of maximum permissible concentration (MPC) and approximate tolerance (APC) of chemicals in the soil: Hygienic standard № 2.1.7.12-1-2004. In: The collection of regulatory acts on environmental sanitation. Minsk; 2005: 27-45. (In Russian).
4. Law Code of the Republic of Belarus № 425-З, 23 July 2008 / in the red. Legislative Acts of the Republic of Belarus № 232-З, 07 January 2011. Avaible at: http://www.pravo.by/main.aspx?guid= 3871&p0=Hk0800425&p2={NRPA}. (accessed 24 June 2011)
5. State Standard of the Republic of Belarus 17.13.05-21-2011/ISO 16703:2004. Soil quality. Determination of content of hydrocarbon in the range C10 a C40 par chromatography. Minsk: Gosstan-dart RB, 2011. (In Russian).
6. Kulakovskaya T.N., Rogovoy P.P., Smeyan N.I., еd. Soils in the Belarusian Soviet Socialist Republic. Minsk.: Uradzhay; 1974. (In Russian).
7. Khomich VS., Kakareka S.V, Kukharchik T.I. Ecogeochemistry of urban landscapes in Belarus. Мп.: RUP «Minsktipproekt»; 2004. (In Russian).
Поступила19.10.12
101
