CC BY
35
УДК 631.4:502.175 DOI: 10.24411/1816-1863-2020-12071
ХАРАКТЕР МИГРАЦИИ Ж. Д. Кенжин, магистр естественных
НЕФТЯНЫХ
О) ^
о
О -1
х
ш п
В УСЛОВИЯХ Народов (РУДН), [email protected], о
Москва, Россия, ^
е
профессор кафедры Прикладной экологии с
наук, аспирант кафедры Прикладной экологии, Экологический факультет УГЛЕВОДОРОДОВ Российского Университета Дружбы
ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ а. П. Хаустов, доктор НА ПРИМЕРЕ ТЕРРИТОРИИ геолого-минералогических наук,
РУДН ГОРОДА МОСКВЫ
Экологического факультета Российского Университета Дружбы Народов (РУДН), [email protected], Москва, Россия
г>
-I
тз о s
-I
CD
Представлены результаты анализов валового содержания нефтепродуктов (НП) в почвенном слое на территории кампуса Российского Университета Дружбы Народов (РУДН), г. Москва. Дана информация по величинам концентрации НП в почвенном слое различных участков кампуса ь РУДН. Приведен обобщающий анализ с целью сравнения характеристик поступления поллю- т тантов антропогенного происхождения на примере НП как одного из ш ироко распространенных а загрязнителей окружающей среды. Характер распределения НП учитывался согласно физико-химическим особенностям почвенного покрова, а также геохимических характеристик террито- г риальных зон кампуса: лесопарковая зона, автомагистраль, территория университетских объек- _о тов. Выявлен закономерный характер распределения и аккумуляции НП от объектов с ярко вы
of the supply of pollutants of anthropogenic origin using PP as one of the most common environmental pollutants. The nature of the distribution of PP's was taken into account, according to the physicochem-ical characteristics of the soil cover, as well as the geochemical characteristics of the territorial zones, campus: forest park zone, highway, territory of university facilities. The regular nature of the distribution and accumulation of PP from objects with a pronounced appearance of the manifestation of pollutants from road transport is revealed. Recommendations are presented that are necessary for further conducting a more informative analysis of these pollutants in order to prove techno genic pressure in the place of residence and vital activity of the urban population and to provide measures to reduce the factors of the techno genic environment.
Ключевые слова: нефтепродукты, автомобильный транспорт, почвы, техногенез, аккумуляция. Keywords: petroleum products, vehicle transport, soil, technogenesis, accumulation.
ТЗ
О
раженным видом проявления загрязнителей от автомобильного транспорта. Представлены ре- с комендации, необходимые для дальнейшего проведения более информативного анализа данных загрязнителей, с целью доказательства техногенного прессинга в месте проживания и жизнедеятельности городского населения и предоставления мер по снижению факторов техногенной среды.
O
The results of analyzes of the gross content of petroleum products (PP) on the campus of RUDN University, Moscow, are presented. Information is given on the concentration of PP in the soil layer of var- c ious sections of the RUDN campus. A generalized analysis is presented to compare the characteristics B
Q
Введение
В настоящее время загрязнение среды нефтью и нефтепродуктами (НП) является одним из распространенных видов, приводящих к д еградации как природных, так и антропогенно-измененных комплексов [1].
Среди крупных индустриальных центров РФ, Москва — является одним из самых загрязненных городов. Москва концентрирует 9 % автопарка России, выбрасывая ежегодно более 1 млн т загрязняющих веществ, доля автотранспорта в общем объеме выбросов составляет 85—90 %. В составе выбросов передвижных источ-
ников присутствует более 200 вредных веществ, включая газообразные выбросы двигателей, а также твердые ч астицы, образующиеся при абразии дорожного покрытия и разметки, истирании шин и тормозных колодок транспортных средств, коррозии их металлических частей [2, 3]. При этом почвы обеспечивают аккумуляцию поступающих из атмосферы загряз -няющих веществ, предотвращают или замедляют их проникновение в грунтовые воды, способствуют микробиологической деструкции поллютантов. В настоящее время при проведении экологического мониторинга почвам урбанизированных
71
о
m i-
U
w
CO
О X
О ^
и a
О ^
О
о
U
CD iS
О ^
I-
u
и о
X
и о
с
о
со
ш vo
О ^
и ш
т
о (Г)
территории уделяется недостаточно внимания, несмотря на то что их экологические функции не менее значимы, чем в естественных ландшафтах. Кроме того, знание текущих уровнеИ загрязнения имеет важное значение и при определении ущерба, причиненного в результате хозяйственной деятельности почвам как объекту охраны окружающей среды [4].
Модели и методы
Объектом исследования явился почвенный покров территории кампуса Российского Университета Дружбы Народов (РУДН), Москва, испытывающий техногенные проявления в течение длительно -го периода времени. Отбор проб и последующий их анализ выполнялся в рамках проекта Грин Метрик Зеленый Кампус (Green Metric), проводящий исследования по Импактному мониторингу территории кампуса РУДН с 2017 года. Исследуемый материал был отобран в весенний период 2019 года, всего было исследовано 33 пробы почвы на территории кампуса РУДН, Москва, вдоль прилегающей автотрассы по ул. Миклухо-Маклая и пересечения Ленинского проспекта (рис. 1).
Территория лесопарковой зоны использовалась в качестве фонового участка. Для сравнения интенсивности накопления НП были дополнительно отобраны пробы почвенного слоя, прилегающей к АЗС, расположенной на удалении 1,36 км, от основной территории Кампуса.
Отобранные пробы исследовались на количественное содержание нефтепродуктов, величины рН и БЬ, температурный режим. Отбор образцов почвы проводился согласно ГОСТ 17.4.3.01—2017 [5] методом конверта (верхний слой толщиной 5—10 см). Отобранные образцы почвенной массы высушивались при комнатной температуре и далее просеивались через сито.
Перед началом лабораторных исследований содержимое каждого контейнера тщательно перемешивалось, просеивалось через почвенное сито и усреднялось методом квартования. Количественное определение содержания НП в почвах осуществлялось после экстрагирования н-гекса-ном марки ОСЧ, далее определялось валовое содержание НП согласно методике ПНД Ф 16.1:2.21—98 «Количественный химический анализ почв и отходов. Методика измерений массовой доли нефте-
37°29'20''E
37°29'40''E
37°30'0''E
37°30'20''E
37°30'40''E
37°31'0''E
Схема мониторинга территории Peoples'
37°29'20''E
37°29'40''E
37°30'0''E
37°30'20''E
37°30'40''E
37°31'0''E
72
Рис. 1. Схема отбора проб и мониторинга территории
500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0
Зависимость содержания НП от влажности
и температуры -»- Температура -■- Влажность НП
100
80
60
40
20
АЗС Кампус Автотрасса Лесопарк фон
а)
Лесопарк Территория Территория Территория фон автотрассы Кампуса АЗС
б)
Рис. 2. а) Суммарная концентрация нефтепродуктов в точках отбора проб почв, мг/г; б) График зависимости содержания нефтепродуктов от физических параметров окружающей среды, влажности и температуры, в 4-х точках отбора проб почв
продуктов в пробах почв и грунтов проводилась флуориметрическим методом на анализаторе жидкости «Флюорат-02» (М 03-03—2012)» [6] с использованием прибора Флюорат 05-М. Температурный режим и величина рН и БЬ отбирались непосредственно на месте отбора проб.
Результаты и обсуждение
Согласно информации, приведенной в работе [7], было намечено 6 профилей, которые репрезентативно отражают существующую обстановку рассматриваемого объекта:
1-й профиль расположен на Ленинском проспекте от пересечения с ул. Миклухо-Маклая по направлению в центр;
2-й профиль расположен перпендикулярно первому, призван оценить распространение выбросов в условиях прилегающей лесопарковой зоны;
3-й профиль расположен также по направлению к территории лесопарка с противоположной стороны, необходим для сопоставления отсутствия влияния автомобильного движения;
4-й профиль направлен перпендикулярно ул. Миклухо-Маклая в сторону студенческого городка, необходим для оценки распределения загрязнений в условиях плотной застройки;
5-й профиль, направленный по центру административной зоны, характеризует изменения выбросов с учетом защитной зеленой зоны;
6-й профиль расположен вдоль корпуса гуманитарных и социальных наук, ха-
рактеризует периферийную зону с относительно слабым движением автотранс -порта.
В качестве примера приводятся д анные по направлению от Ленинского проспекта к лесопарку. Данный метод позволяет проследить путь распространения вещества и оценить зоны влияния автотранспорта. На профиле ярко выражена буферная функция лесопарка, прилегающего к жилой зоне РУДН. Примером отсутствия растительности служит профиль от ул. Миклухо-Маклая через деловую и социально-активную зону главного корпуса РУДН. В данной зоне защитные свойства растительности выражены слабее по сравнению с другими направлениями. Конфигурация данного профиля обусловлена одновременным влиянием двух источников автотранспорта: ул. Миклухо-Маклая (100—200 м) и с противоположной стороны ул. Саморы Машела (300 м) [7]. Как показано на рисунке 2, результаты проведенных исследований выявили следующую картину проявления аккумуляционных особенностей НП в почвах и связанных с ними физических параметров обследованных участков.
В пробах, отобранных в точках, непосредственно прилегающих к автотрассе, выявлено повышенное содержание НП в пределах 61,53 ± 17,07 мг/г, в исследованиях авторов [8, 9] аналогично было отмечено высокое содержание углеводородов НП в почвах около дорог и наименьшее в почвах на расстоянии 5—10 м от дороги, за естественной преградой древесно-кустар-
о>
о
О -1
х
а>
Г)
а
¡а
б
Ш ы
О ^
а
г> л
О г>
г>
-I
тз
о
-I
а>
О-
Г> -I 03
а
о ~о о ш
г> ^
о
X
о
ы
Г) -I
оз
а
73
0
о
т
I-
и
со О X
О ^
и а О СР
О
о
и
Ф
IX
О
ср
I-
и
и о
X
и о с
о
со ф
Ю ч;
О ^
и Ф т X
О
никовых насаждений и т. д. Территория кампуса РУДН характеризуется также относительно средней валовой концентрацией НП порядка 26,16 ± 10,73 мг/г, что предположительно, может быть обусловлено непосредственной близостью к прилегающей территории автотрассы. На рисунке 2, б показано графическое отображение концентраций валового количества нефтепродуктов, где обращает на себя внимание высокая степень проявления в районе пересечения главных улиц ул. Миклухо-Маклая и пересечения Ленинского проспекта. Проба, отобранная в районе автозаправки, отмечена значительным содержанием нефтепродуктов, что объясняется непосредственным присутствием источника разливов и поступления большого количества НП на данной территории. Так, по результатам исследований Василь-ченко А. В. (2015) [10], было показано, что содержание нефтепродуктов в почвах исследуемых участков отличается значительной вариабельностью: от фоновых до сильнозагрязненных значений. В фоновой точке можно выделить незначительные проявления валового содержания НП, идентичные административной зоне университета (таблица). Данный факт может быть обусловлен удаленностью от основных техногенных источников загрязнения и наличием природного фона. Стоит отметить, что по данным мониторинга [11] приводятся сведения, указывающие на формирование преимущественно естественного характера накопления углеводо-родсодержащих (УВ) компонентов в районе л есных территорий. В районе л есопар-ковой зоны в обследованных образцах проб выявлено относительно низкое суммарное содержание НП, что может характеризоваться наличием лесной подстилки, а также присутствием генерации УВ за счет
органической составляющей, характерной для лесопарковых территорий, менее затронутых антропогенной деятельностью.
Согласно данных (СанПиН 2.1.7.2197— 07) «Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы» [12] при концентрации нефтепродуктов в диапазоне менее 5 мг/г данный показатель можно считать естественным фоном; от 5 до 50 мг/г региональным фоном, концентрация нефтепродуктов в пределах 50—250 мг/г — характеризуется как слабозагрязненный показатель почв; 250—1000 мг/г — средне-загрязненный; 1000 — 5000 мг/г и более — сильнозагрязненный.
Одним из основных показателей состояния почв является их кислотность. По основным химическим показателям поверхностные горизонты городских почв значительно отличаются от своих природных аналогов. Со временем в них происходит увеличение рН, содержания Сорг, физической глины, что отражается на емкости поглощения, концентрации обменных катионов и элементов питания по сравнению с фоновыми условиями [2]. Величина рН и БЬ (табл. 1) для всех точек выражена схожими количественными показателями. Данный факт подтверждается исследованиями авторов [13], где при ежегодных наблюдениях на 1333 постоянных площадках за состоянием почв г. Москвы, большинству из них была свойственна нейтральная и близкая нейтральной реакция среды в районе значений рН, равных от 6,06 до 7,05. Также следует обратить внимание, что показатели, характеризующиеся значительным изменением физико-химических параметров для территории АЗС, вероятно могут быть связаны с влиянием увеличенного содержания НП на состояние физико-химических факторов данной среды.
Средние концентрации НП и физико-химические характеристики точек отбора проб
территории кампуса РУДН
Количество проб, п = 20 Содержание НП; М ± т, мг/г Показатель рИ/ЕИ Температура/Влажность, %
Лесопарк Фон Территория автотрассы Территория Кампуса Территория АЗС 19,05 ± 3,15* 61,53 ± 17,07* 26,16 ± 10,73* 400 6,06 ± 3,08*//35 6,25 ± 3,07*//33 7,05 ± 3,12*//38 8,2//-23 18,05 ± 6,11*//36,17 ± 18,13* 25,09 ± 11,34*//20,16 ± 11,07* 18,07 ± 6,32*//29,17 ± 17,04* 20,14//17,33
74 Примечание: р < 0,05*, р < 0,01**, р < 0,001***. №2, 2020
Отметим, что в остальных исследованных точках выявлено сравнительно равномерное распределение величины pH, температуры и влажности, характерных для теплого периода года. Исключением явился район автотрассы и автозаправочной станции, где средняя температура равнялась 20—25 °C. Показатели pH/Eh, уровень влажности на территории АЗС составили порядка 8,2/—23 и 17,33 %.
Заключение
Представленный анализ показал, что аккумуляционный эффект валовой концентрации НП в почвах селитебной зоны выявлен увеличением концентрационного эффекта в непосредственной близости от источников техногенного проявления, что может говорить о накоплении НП и неспособности почв к их активной переработке. При этом величины pH и Eh, уровень влажности и температуры почвенного покрова обследованной территории не выявили значительных изменений в сторону резкого изменения естественных параметров.
Для проявления факторов антропогенной нагрузки необходим комплексный подход к оценке проблемы загрязнения и выработке мероприятий по улучшению
Библиографический список
состояния городской среды в обозримом будущем.
В целом распределение валового содержания НП в представленной работе выявляет закономерный процесс поступления в почвенный слой, где имеется возможность проследить уровень возрастающей активности техногенного проявления. В том числе определенную роль играет расстояние от фоновых показателей, имеющих то или иное удаление от источников загрязнения.
Немаловажным фактором может явиться более детальный анализ характера накопления и миграции состава производных нефтепродуктов при выявлении индивидуальных компонентов нефтепро-изводных, на примере широко распространенных в окружающей среде ряда 16 видов Полициклических Ароматических Углеводородов (ПАУ), Алифатических углеводородов группы С9—С25, бензолов, фталатов и т. д., в интересуемых объектах окружающей среды. Данный факт поспособствует расширению представления о миграционных переходах поллютантов, процессов их генезиса и активности проявления в изменяющихся условиях окружающей среды.
О»
О
О -1 X х
Ф
Г)
О
б
CD ы
О ^
0 Г)
1
о
Г)
Г) -I
тз
о
-I
CD
О-
Г> -I 03
О
О ТЗ О Ш
Г)
О
X
о
ы ш
Г) -I оз О
1. Хаустов А. П., Редина М. М. Геохимические маркеры на основе соотношений концентраций ПАУ в нефти и нефтезагрязненых объектах // Геохимия. — 2017. — № 1. — С. 57—67.
2. Касимов Н. С., Власов Д. В., Кошелева Н. Е., Никифорова Е. М. Геохимия ландшафтов Восточной Москвы. — М.: АПР. — 2016. — 276 с.
3. Пшенин В. Н. Загрязнение почвенного покрова придорожных территорий / Автотранспорт: от экологической политики до повседневной практики // Труды IVМеждународной научно-практической конференции. — 2008. — С. 20—21.
4. Миронов С. Ю., Гонтаренко А. Ю. Комплексное исследование почв в зоне антропогенного воздействия элементов урбоэкосистемы // Научный Журнал «Апробация». — 2016. — № 7 (46). — С. 67—69.
5. ГОСТ 17.4.3.01—2017. Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб. — М.: Стан-дартинформ. — 2018.
6. ПНД Ф 16.1:2.21—98 «Количественный химический анализ почв и отходов. Методика измерений массовой доли нефтепродуктов в пробах почв и грунтов флуориметрическим методом на анализаторе жидкости «Флюорат-02» (М 03-03-2012)». — 2012. — 31 с.
7. Боева Д. В., Хаустов А. П. Оценка влияния автотранспорта на территорию комплекса РУДН // Вестник РУДН. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности. — 2018. — Т. 26. — № 4. — С. 419—430.
8. Шарафутдинов А. Р., Митев А. Р., Романов А. А., Борисова И. В. Содержание нефтепродуктов в почвенном покрове г. Красноярска // Вестник Красс. ГАУ, Серия Биологические науки. — 2018. — № 6. — С. 289—293.
9. Иванова Р. Р., Терентьев Д. В., Воскресенский В. С. Содержание нефтепродуктов в почве на разных территориях г. Йошкар-Олы // Современные проблемы медицины и естественных наук. — 2018. — Выпуск 7. — С. 3—7.
10. Васильченко А. В., Галактионова Л. В. Оценка токсического загрязнения почв нефтепродуктами в результате деятельности автозаправочных станций с использованием метода биотестирования // Современные проблемы науки и образования. — 2015. — № 4. — С. 438—446.
11. Ровинский Ф. Я., Теплицкая Т. А., Алексеева Т. А. Фоновый мониторинг полициклических ароматических углеводородов. — Л.: Гидрометеоиздат. — 1988. — 223 с.
75
D m i-
U
w
CO
О X
12. СанПиН 2.1.7.2197—07. «Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы». Изменение № 1 к санитарно-эпидемиологическим правилам и нормативам «Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы. СанПиН 2.1.7.1287—03*». — 2017.
13. Роева Н. Н., Воронич С. С., Хлопаев А. Г., Зайцев Д. А., Воронич Н. С. Исследование динамики накопления подвижных форм тяжелых металлов, бенз(а)пирена и нефтепродуктов в почвах урбанизированных территорий // Экология и промышленность России. — 2018. — Т. 22. — № 8. — С. 39—43.
О ^
и а О О.
О
THE NATURE OF THE MIGRATION OF PETROLEUM HYDROCARBONS PROCESS IN URBAN ENVIRONMENTS ON THE EXAMPLE OF THE RUDN UNIVERSITY TERRITORY IN MOSCOW
а
U
CD iX
О
.
I-
u
Zh. D. Kenzhin, Master of Science, PhD student, Department of Applied Ecology, Faculty of Ecology, Peoples' Friendship University of Russia (RUDN), e-mail: [email protected], Moscow, Russia,
A. P. Haustov, PhD (geological and mineralogical sciences), Prof. Department of Applied Ecology, Faculty of Ecology, Peoples' Friendship University of Russia (RUDN), e-mail:[email protected], Moscow, Russia
и о
x
и а с
О со CD
vo
О ^
U CD т X
О
(D
76
References
1. Haustov A. P., Redina M. M. Geohimicheskie markery na osnove sootnoshenij koncentracij PAU v nefti i neftezagryaznenyh obektah [Geochemical markers based on the ratios of PAH concentrations in oil and oil-contaminated objects] // Geohimiya. 2017. No. 1. P. 57—67 [in Russian].
2. Kasimov N. S., Vlasov D. V., Kosheleva N. E., Nikiforova E. M. (Geohimiya landshaftov Vostochnoj Moskvy [Geochemistry of landscapes of Eastern Moscow]. M.: APR. 2016. 276 p. [in Russian].
3. Pshenin V. N. Zagryaznenie pochvennogo pokrova pridorozhnyh territorij Avtotransport: ot ekologicheskoj politiki do povsednevnoj praktiki [Roadside soil pollution Road transport: from environmental policy to everyday practice] // Trudy IV Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii [Proceedings of the IV International Scientific and Practical Conference]. 2008. P. 20—21 [in Russian].
4. Mironov S. Yu., Gontarenko A. Yu. Kompleksnoe issledovanie pochv v zone antropogennogo vozdejstviya elementov urboekosistemy. [Comprehensive study of soils in the area of anthropogenic impact of elements of the urban ecosystem] // Scientific Journal "Aprobaciya". 2016. No. 7 (46). P. 67—69 [in Russian].
5. GOST 17.4.3.01—2017. Ohrana prirody. Pochvy. Obshie trebovaniya k otboru prob [Protection of Nature. The soil. General sampling requirements]. M.: Standartinform. 2018 [in Russian].
6. PNDF 16.1:2.21—98 "Kolichestvennyj himicheskij analizpochv i othodov. Metodika izmerenij massovoj doli nefteproduktov v probah pochv i gruntov fluorimetricheskim metodom na analizatore zhidkosti "Flyuorat-02" [Quantitative chemical analysis of soil and waste. Method for measuring the mass fraction of oil products in soil and soil samples by fluorimetric method on a liquid analyzer Flyuorat-02] (M 03-03—2012)". 2012. 31 p. [in Russian].
7. Boeva D. V., Haustov A. P. Ocenka vliyaniya avtotransporta na territoriyu kompleksa RUDN [Assessment of the vehicles impact on the RUDN University campus]. — RUDN Journal of Ecology and Life Safety. 2018. 26(4). P. 419—430. [in Russian].
8. Sharafutdinov A. R., Mitev A. R., Romanov A. A., Borisova I. V. Soderzhanie nefteproduktov vpochven-nom pokrove g. Krasnoyarska [The content of petroleum products in the soil cover of the city of Krasnoyarsk], Series Biological Sciences Vestnik Krass. GAU. 2018. No. 6. P. 289—293 [in Russian].
9. Ivanova R. R., Terentev D. V., Voskresenskij V. S. Soderzhanie nefteproduktov v pochve na raznyh terri-toriyah g. Joshkar-Oly [The content of petroleum products in the soil in different territories of Yoshkar-Ola] // Sovremennye problemy mediciny i estestvennyh nauk. 2018. Iss. 7. P. 3—7 [in Russian].
10. Vasilchenko A. V., Galaktionova L. V. Ocenka toksicheskogo zagryazneniya pochv nefteproduktami v rezul-tate deyatelnosti avtozapravochnyh stancij s ispolzovaniem metoda biotestirovaniya [Assessment of toxic pollution of soils with oil products as a result of the activities of gas stations using the bioassay method] // Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. 2015. No. 4. P. 438—446 [in Russian].
11. Rovinskij F. Ya., Teplickaya T. A., Alekseeva T. A. Fonovyj monitoringpoliciklicheskih aromaticheskih ug-levodorodov. [Background monitoring of polycyclic aromatic hydrocarbons]. L.: Gidrometeoizdat. 1988. 223 p. [in Russian].
12. SanPiN 2.1.7.2197—07. Sanitarno-epidemiologicheskie trebovaniya k kachestvu pochvy. Izmenenie N1 k sani-tarno-epidemiologicheskim pravilam i normativam Sanitarno-epidemiologicheskie trebovaniya k kachestvu pochvy. [Sanitary and epidemiological requirements for soil quality. Amendment No. 1 to the sanitary-epidemi-ological rules and standards. Sanitary-epidemiological requirements for soil quality]. SanPiN 2.1.7.1287—03.
13. Roeva N. N., Voronich S. S., Hlopaev A. G., Zajcev D. A., Voronich N. S. Issledovanie dinamiki nako-pleniya podvizhnyh form tyazhelyh metallov, benz(a)pirena i nefteproduktov, v pochvah urbanizirovannyh ter-ritorij. [Study of the dynamics of the accumulation of mobile forms of heavy metals, benzo(a)pyrene and oil products in the soils of urban areas] // Ekologiya i promyshlennost Rossii. 2018. Vol. 22. No. 8. P. 39—43 [in Russian].
