CC BY
24
SUBSTANTIATION OF THE CONTENT OF PETROLEUM PRODUCTS IN SOIL (SOILS) OF VARIOUSPURPOSES
Stankevych V.V., Koval N.M.
ОБГРУНТУВАННЯ ПРИПУСТИМОГО ВМ1СТУ НАФТОПРОДУКПВ У ГРУНТАХ Р1ЗНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ
СТАНКЕВИЧ В.В., КОВАЛЬ Н.М.
ДУ "1нститут громадського здоров'я iM. О.М. Марзеева НАМН УкраТни", м. КиТв
УДК 614.77 : 665.73 : 351.777
K^40Bi слова: piBHi забруднення нафтопродуктами, сiльськогосподарськi угiддя, територп населених мiсць, змет, штучнi фунти.
онинi в Украíнi практично вщ-сутня нормативна база сто-совно оцшки одного з най-бшьш поширених та небезпеч-них видiв забруднення - вугле-водневого, яке становить вщ 20% до 30% вщ об'ему основ-них забруднювачiв у довкiллi.
Вщсутнють iснуючоí нормативно'!' бази щодо вуглеводне-вого забруднення зумовлена складнютю регламентацií допустимого навантаження цих речовин на Грунт [1].
Вщповщно до [2] нафтопро-дукти (НП) - це сума неполяр-них та малополярних вуглевод-нiв (алiфатичних, ароматичних, ацикшчних), що становлять головну 'хню частину (70-90% вщ суми усiх речовин) i визна-чають íхнi основы властивостк
НП антропогенного поход-ження подiбнi до найбiльш поширених у Грунтах оргашч-них речовин природного по-ходження (гумiнових кислот, фульвокислот тощо).
Домiнуюче становище, яке мае Грунт у наземних екоси-
стемах, робить оцЫку наслiдкiв його забруднення дуже важли-вою i водночас надзвичайно важкою, оскiльки Грунт характеризуемся багатофункцю-нальнiстю, полкомпонентнютю та гетерогеннiстю. Г"рунт - це динамiчне природне середо-вище, якому властивi окремi ефекти розведення i зниження концентрацiй шкiдливих речо-вин, але за певних умов мае мюце 'х накопичення залежно вiд тривалост впливу та маси само' речовини. Г"рунт також е джерелом вторинного забруднення сумiжних з ним середо-вищ - атмосферного пов^ря i Грунтових/пiдземних вод [3].
З гiгiенiчноí точки зору най-бшьш уразливим при забруд-неннi Нп антропогенного по-ходження е Грунт стьськогос-подарського призначення.
За основними хiмiчними по-казниками Грунти населених пунктiв рiзних планувальних зон, у т.ч. парюв, скверiв, лiсiв та твердих покрит^в (штучнi Грунти), значно вiдрiзняються
ОБОСНОВАНИЕ СОДЕРЖАНИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ В ПОЧВЕ (ГРУНТАХ) РАЗНОГО НАЗНАЧЕНИЯ Станкевич В.В., Коваль Н.М.
ГУ "Институт общественного здоровья им. А.Н. Марзеева НАМН Украины", г. Киев, Украина
Цель работы. Научное обоснование гигиенического норматива содержания нефтепродуктов (суммарных) в почвах сельскохозяйственного назначения и грунтах территорий населенных пунктов разного функционального использования. Материалы и методы. Проведены исследования проб почв сельхозугодий и грунтов с территорий населенных пунктов разного функционального назначения на фактическое содержание суммарных нефтепродуктов гравиметрическим методом. В экспериментальных условиях на модельных грунтовых средах с разным содержанием гумуса исследовано влияние разных концентраций нефтепродуктов на ферментативную (дегидрогеназную) активность почвенных микроорганизмов.
Результаты. Почвы с более высоким содержанием гумуса более стойки к воздействию нефтепродуктов. Концентрации бензиново-дизель-
ной фракции НП от 1,0 г/кг до 5,0 г/кг имели стимулирующее действие на ферментативную активность почвенной микрофлоры и на развитие сельхозкультур для всех типов почв; более 10,0 г/кг до 20,0 г/кг - резко угнетали этот показатель. Бензиновая фракция НП оказывала более токсическое действие на этот показатель в сравнении с дизельной фракцией. При оценке территорий разных планировочных зон населенных пунктов были установлены значительные колебания в концентрациях нефтепродуктов, но с определенной корреляцией в зависимости от функциональной зоны. Уличный смет особо показателен по уровням загрязнения искусственных грунтов.
Выводы. Для разных планировочных зон территорий населенных пунктов были предложены допустимые уровни загрязнения нефтепродуктами. Для почв сельхозназначения предлагается принять безопасную концентрацию для суммы нефтепродуктов на уровне 1,0 г/кг(1000,0 мг/кггрунта).
Ключевые слова: уровни загрязнения нефтепродуктами, сельскохозяйственные угодья, территории населенных мест, смет, искусственные грунты.
© Станкевич В.В., Коваль Н.М. СТАТТЯ, 2018.
№ 2 2018 Environment & Health 54
-$--
SUBSTANTIATION OF THE CONTENT OF PETROLEUM PRODUCTS IN SOIL (SOILS) OF VARIOUSPURPOSES Stankevych V.V., Koval N.M.
SI "O.M. Marzeiev Institute of Public Health, National Academy of Medical Sciences of Ukraine", Kviv, Ukraine
Objective. We substantiated the hygienic standard of the content of petroleum products (total) in agricultural soils and soils of the settlements' territories of various functional use.
Materials and methods. We used the gravimetric method for the determination of the actual content of totalpetroleum products in the samples of soils of the agricultural lands and soils from the territories of the settlements of various functional purposes. Under experimental conditions, we investigated the influence of different concentrations of petroleum products on the enzymatic (dehydrogenase) activity of soil microorganisms on the model soil media with different content of humus. Results. Soils with a higher content of humus are more resistant to the impact of oil products.
Concentrations of the gasoline-diesel fraction of PP from 1.0 g/kg to 5.0 g/kg had a stimulating effect on the enzymatic activity of soil microflora and on the development of the crops for all types of soils; concentrations over 10.0 g/kg up to 20.0 g/kg inhibited this parameter sharply. The petrol fraction of PP provided more toxic effect on this indicator in comparison with the diesel fraction. When assessing the territories of different planning zones of the settlements, the significant fluctuations in the concentrations of the petroleum products were established, but with a certain correlation, depending on thef unctional zone. A streetroad dust is especially instructive by the artificial soils' pollution levels. Conclusions.The allowable levels of oil products' pollution were proposed for different planning zones of the territories of the settlements. As a safe concentration for the sum of petroleum products at the level of 1.0 g/kg (1000.0 mg/kg of soil) is proposed for the soils of agricultural purpose.
Keywords: levels of the pollution with petroleum products, agricultural lands, territories of the settlements, road dust, artificial soils.
в1д природних аналопв, не порушених д1яльнютю людини Грунт1в. Внаслщок антропогенно! д1яльност1, включно з рухом автотранспорту, одного з основних джереп викид1в за-бруднювач1в, порушуеться Грунтовий профть, який скла-дався вками, гине м1крофпора та Грунтова мезофауна, попр-шуеться водо- та пов1тропро-никнють тощо.
На прикпад1 дослщження Грунлв м. Москви було виявлено близько 26% дшя-нок, де максимальний вмют нафтопродуклв перевищував допустимий вмют (300 мг/кг) у 64 рази, що становило 19200 мг/кг [4]. Вказаний допустимий вмют нафтопродуклв у Грунтах м. Москви визначений у "Методике исчисления размера ущерба, вызываемого захламлением, загрязнением и деградацией земель на территории Москвы", затвердже-жй 27.07.1999 р. за № 801 -РМ.
Вщ збереження та пщтри-мання природних еколопчних властивостей Грунт1в населе-них мюць залежить стан здо-ров'я мюького населення, тому природоохоронш заходи ма-ють бути спрямованими на пщтримання стану Грунт1в, який наближений до природних, непорушених Грунт1в.
Отже, актуальнють роботи полягае у визначенш норма-тивних р1вн1в вмюту сумарних НП у Грунтах р1зного функцю-нального призначення, не-обхщних для запоб1гання над-
нормативному Тх забрудненню з можливютю поширення за-бруднювальних речовин у сум1жн1 середовища та у на-прямку впливу на людину, а також встановлення доцшьно-ст1 проведення спец1альних роб1т з санац1Т Грунту. Встановлення нормативних р1вн1в забруднення Грунт1в НП важли-ве також з точки зору оц1ню-вання нанесених збитюв внас-л1док недбалого землекори-стування.
Мета роботи. Наукове об-Грунтування г1г1ен1чного нормативу вмюту НП у Грунтах сшьськогосподарського при-значення та територ1й населе-них пунклв р1зного функцю-нального використання.
Матерiали i методи. Для визначення фактичних р1вн1в забруднення Грунту НП р1зних за функц1ональним призначен-ням територм (стьськогоспо-дарськ1 уг1ддя, виробничо-складська, промислова); сель-бищн1 територ1Т, тверд! дорожн1 покриття були в1д1бран1 проби Грунту (з твердого дорожнього покриття - проби змету) у кть-кост1 1 кг.
В1дб1р проб на територ1Т р1з-них планувальних зон прово-дився у населених пунктах КиТвськоТ област1 та м. КиТы, у межах заповщно'Т територ1Т АРК (рекреац1йна зона), безпосе-редньо з твердого штучного покриття автомобтьних дор1г I на Т'хшх узб1ччях.
В1дб1р та дослщження проб Грунту у натурних умовах на вмют у них нафтопродуклв
проводили згщно з ГОСТ 17.4.3.01-83 (СТ СЭВ 387482) [5].
Визначення вмюту НП у пробах Грунту проводилося за допомогою гравiметричного методу з екстракщею вугле-водшв гексаном згiдно з [6] як основного методу, який пропо-нуеться для визначення сумар-ного вмюту НП у Грунт й прий-нятий як арбiтражний в Ыших краТнах, зокрема США, i реко-мендуеться ЕРА (US EPA Method 9071B).
З еколого-ппешчно'Т точки зору було видшено чотири основних типи Грунту, як вщ-рiзняються природним вмiстом гумусу та е найбтьш характер-ними для стьськогосподарсь-ких територiй УкраТни (за сту-пенем збiльшення природного вмiсту гумусу як прюритетно'Т ознаки родючостi Грунту): аро-земи з вмiстом гумусу 20,0 г/кг; пщзолист, дерново-пщзолисл з вмiстом гумусу 30,0 г/кг; сiрi лiсовi з вмiстом гумусу 50,0 г/кг; чорноземи типовi з вмютом гумусу 80,0 г /кг. Лабораторш дослiдження проводили на вщповщних модельних середовищах Грунту, за основу яких бралася готова Грунтова сумш "Уш-версальна", вмiст гумусу в яюй становив 80 г/кг Грунту.
В якост забруднювальноТ речовини використовували найбтьш широковживану летку фракцю НП - сумiш бензину та дизельного пального у ств-вщношенш 6:4, яку готували у концентра^ях 0,2 г/кг проби
55 Environment & Health №2 2018
-$--
Грунту (проба № 1), 0,5 г/кг проби Грунту (проба № 2), 10,0 г/кг проби Грунту (проба № 3) та 20,0 г/кг проби Грунту (проба № 4).
Контрольш та дослщш зразки готували з додаванням дис-тильовано( води до рiвнiв воло-гостi природних Грунлв з ура-хуванням об'ему внесених НП.
В експериментальних до-слщженнях вивчався вплив рiзних концентрацш НП на ферментативну (дегщроге-назну) активнють чотирьох типiв модельного Грунту (залежно вщ вмiсту гумусу), яка зумовлюе його здатнiсть до самоочищення.
Визначення ферментативноí активностi Грунту проводили вщповщно до [7] та методики у модифкацп лабораторií ппе-ни Грунту та вiдходiв ДУ "IГЗ iм. О.М. Марзеева НАМНУ".
Чашки Петрi з дослiдним матерiалом та контрольш зразки витримували у термостат за температури 30оС. ^сля iнкубування (1, 3, 7, 10 дiб) брали наважки по 1,5 г дослщного Грунту, помiщали у пробiрки, екстрагували у 25 мл етилового спирту з фшьтру-ванням через паперовий фшьтр "синя стрiчка". Отри-маний забарвлений розчин переносили до кювети 30 мм та проводили вимiрювання на фотоколориметрi з викори-станням синього св^офшьтра за довжини хвилi 590 нм. Отримаш показники у дослщ-них зразках порiвнювали з даними контролю.
Результати дослщжень. В експериментальних умовах було проведено дослiдження впливу рiзних концентрацiй бензиново-дизельноí фракцп НП як найбшьш поширених продуклв нафтопереробки на здатнють рiзних типiв Грунту, характерних для сшьськогос-подарських упдь, до само-очищення.
Отриманi результати оцшю-валися для кожного типу Грунту з урахуванням природного вмюту гумусу. Було встанов-лено, що Грунти, в яких при-родний вмют гумусу високий (чорноземи типовО, найбiльш стiйкi до впливу забруднення НП, що зумовлене сингене-тичнютю внесених сполук НП до природних оргашчних сполук, якi формують гумус. Самоочищення вiд НП чорно-земiв типових було вищим порiвняно з Грунтами, що мають бшьш низький природ-ний вмiст гумусу (Ыроземи, пiдзолистi, дерново-пщзоли-стi Грунти).
Найбшьш чутливими тестами при дослщженш дм бензиново-дизельноí фракцií НП е визначення депдрогеназно( активной мiкрофлори Грунтiв та íхньоí фiтотоксичностi за про-ростковим тестом.
Реак^я тих самих наванта-жень НП була рiзною залежно вщ типу Грунту, що визначався вмютом гумусовоí складовоí.
Як показали експеримен-тальнi дослiдження, за характером впливу бензиново-дизельна фракцiя НП у кон-центрацiях до 1,0 г/кг не викли-кала пригнiчення дегщрогеназ-ноí активностi мiкрофлори Грунту та виявляла незначний вплив на розвиток рослин у проростковому тест для уах титв Грунтiв.
В експериментах було ви-явлено рiзну стшкють пщдос-лiдних сiльськогосподарських культур до впливу бензиново-дизельноí фракцп НП залежно вщ типу Грунту i концентраци забруднювача: концентраци вiд 1,0 г/кг до 5,0 г/кг виявляли стимулюючу дю як на ферментативну активнють Грунтово( мiкрофлори, так i на розвиток сiльськогосподарських культур (крес-салату, жита, гороху, кукурудзи), що дослщжува-лись у проростковому тест для уах типiв Грунтв.
Концентрацií бензиново-дизельноí фракцií НП вщ понад 5,0 г/кг до 10,0 г/кг у пробах частково пригшчували бiохiмiчнi процеси Грунтовоí мкрофлори з незначною сти-муляцiею росту рослин у проростковому тесл, особливо на Грунтах з меншим вмютом гумусу: пщзолист та дерно-во-пiдзолистi (30,0 г/кг Грунту), ароземи (20,0 г/кг Грунту).
Концентрацп бензиново-дизельноí фракцií НП 10,020,0 г/кг викликали рiзке при-гнiчення дегiдрогеназноí ак-ивностi Грунтово( мiкрофлори, що пiдтверджуеться експери-ментальними даними на Грунтах з низьким вмютом гумусу (20,0-30,0 г/кг Грунту). Ана-лопчш результати були отримаш у проростковому тест, де мало мюце зменшення кшько-стi проростання насiння гороху та жита вщносно кiлькостi виаяного насiння, а також порiвняно з пророслим насш-ням у контрольних зразках. Значно менший вплив високих концентрацш бензиново-ди-зельноí фракцií НП спостери гався на ферментативну активнiсть мiкрофлори Грунту з найвищим вмютом гумусу (чорноземи типовi - 80,0 г/кг Грунту).
Експериментальними до-слщженнями встановлено, що бензинова фрак^я НП виявляе бiльш пригнiчувальну дю на дегiдрогеназну активнiсть мк-рофлори Грунту порiвняно з дизельною фрак^ею, що чiтко простежуеться на модельному середовищi з меншим вмютом гумусу (20,0 г/кг Грунту). При внесенш у середовище бензи-ново( фракцií НП у кшькост 20,0 г/кг цей показник на 21-шу добу експерименту був у 3 рази нижчим порiвняно з дiею дизельноí фракцií НП у таюй самiй кiлькостi.
Слiд зазначити, що малi кон-центрацií НП, зокрема дизель-на фракцiя, за меншого вмiсту гумусу у Грунтовому середо-вищi виявляе стимулюючу дю на дегiдрогеназну активнiсть Грунтв, особливо на бiльш тз-шх термiнах експерименту.
Проведенi дослiдження дозволили встановити, що бшь-ший вмют гумусу у Грунтовому середовищi зменшуе ф^оток-сичний вплив НП на рослини, а навантаження дизельно( фрак-цií у концентрацiях 1,0 г/кг та 5,0 г/кг виявляють виражений стимулюючий вплив на проростання насшня дослщно( куль-тури (жита), що також пщт-верджуеться рiвнями дегщро-геназноí активностi мкрофлори Грунтв.
Для оцiнки територш рiзних планувальних зон населених пунклв проведено серiю натурних дослiджень, на пщ-ставi яких було встановлено, що рiвень забруднення сумар-
№ 2 2018 Еоттошшт & Иеаьти 56
-Ф-"
ними НП цих територiй мае значнi коливання у концентра-цiях полютантiв, проте коре-люе з функцiональним викори-станням планувальних зон за призначенням. Так, у межах територп комунально-склад-ськоТ зони фактичний вмiст Нп визначався на рiвнi 1,5202,018 г/кг проби Грунту, ви-робничоТ територп - 12,02225,600 г/кг проби Грунту. На територiях рекреацмного при-значення, зон масового вщпо-чинку (без доступу автотранспорту) вмiст НП визначався у межах 0,5-1,8 г/кг Грунту. На територiях сельбищноТ зони залежно вщ рiвнiв навантажен-ня автотранспорту рiвнi забруднення становили 1,03,0 г/кг Грунту на прибудинко-вих зелених зонах та вщ 3,0 г/кг до 10,0 г/кг Грунту у зонах паркування автомобкшв.
З точки зору забруднення твердих покритлв (штучних Грунтв) е вуличний змет, що концентруе основнi шкiдливi речовини, джерелами викидiв яких е переважно автотранспорт. За результатами дослщ-ження вуличного змету рiвнi забруднення НП штучних Грун-тв територiТ населених мiсць е високими (5,0-10,0 г/кг). З ура-хуванням швидких темпiв збiльшення площi штучних покриттв територiТ населених мiсць у зв'язку з порушенням норм щшьност забудови постiйно зростае рiвень забруднення НП стчних вод до дощовоТ каналiзацiТ (1,05,0 г/дм3), що потребуе обо-в'язкового будiвництва ло-кальних очисних споруд у мю-цях скиду цих стчних вод у поверхневi водойми, у межах територм великих автостоянок понад 300 машин. Найбшьш забрудненими територiями у великих населених мiсцях е траси проходження рейкового транспорту з рiвнями забруднення 50,0-150,0 г/кг Грунту та бшьше.
Висновки
1. Рiвнi забруднення НП тери-торш населених пунктiв, якi належать до рiзних планувальних зон та мають вiдповiдне функцiональне призначення, не можуть бути оцiненi за одш-ею величиною показника вми сту цього полютанта.
2. За результатами аналiзу отриманих експериментальних даних, де враховано тип Грун-тiв, рiвень дегiдрогеназноТ
57 Environment & Health №2 2018
активной ГрунтовоТ мiкрофло-ри та чутливють сiльськогоспо-дарських культур (крес-салату, жита, гороху, кукурудзи) у про-ростковому тестi, пропону-еться для Грунтв сшьськогос-подарського призначення при-йняти як безпечну концентра-цю сумарних НП на рiвнi 1,0 г/кг (1000,0 мг/кг Грунту).
3. На пiдставi натурних та експериментальних даних нау-ково обГрунтоваш та пропо-нуються до затвердження такi допустимi рiвнi сумарного вми сту НП у Грунта
□ до 1,0 г/кг - на територи зелених насаджень рекреацй них територiй; на дитячих май-данчиках та майданчиках вщ-починку дорослого населення територп житловоТ забудови;
□ до 1,5 г/кг - у змет з твердих покриттв (автостоянках, пщ'Тзних шляхiв) рекреацiйних територiй;
□ до 3,0 г/кг - у змет з твердих покриттв (прибудинкових автостоянок, пщ'Т'зних шляхiв); комунально-складськоТ зони;
□ до 10,0 г/кг - промислова зона;
□ до 15,0 г/кг - у межах трас проходження рейкового транспорту.
Л1ТЕРАТУРА
1. Солнцева Н.П., Пиков-ский Ю.И., Никифорова Е.М. и др. Проблемы загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами: геохимия, экология, рекультивация. Доклады симпозиума VII делегатского съезда Всесоюзного общества почвоведов. Ташкент, 1985.
С. 246-254.
2. Общие требования к методам определения нефтепродуктов в природных и сточных водах : ГОСТ 17.1.4.01-80. М. : Госком СССР по стандартам, 1980. 4 с.
3. Гончарук 6.Г., Бардов В.Г, Гаркавий С.1. та Ы. Комунальна ппена : пщручник / за ред. е.Г. Гончарука. К. : Здоров'я, 2003. С.340-341.
4. Франчук ГМ., Радом-ська М.М. Оцшювання забруднення Грунтв нафтопродукта-ми внаслщок дiяльностi авто-заправних станцм. Вюник НАУ. 2009. № 1. С. 46-49.
5. Потапов М.П., Лукас Л.А. Определение нефтепродуктов в почве. Гигиена и санитария. 1976. № 9. С. 58.
6. Леоненко И.И., Антонович В.П., Андрианов А.М. Методы определения нефте-
продуктов в водах и других объектах окружающей среды (обзор). Методы и объекты химического анализа. 2010. Т. 5, № 2. С. 58-72.
7. Методы почвенной микробиологии и биохимии : изд. 2-е, перераб. и дополн. / под ред. Д.Г. Звягинцева. М. : изд-во Москов. ун-та, 1991. 303 с.
REFERENCES
1. Solntseva N.P., Pikovskiy Yu.I., Nikiforova Е.М. et al. Problemy zagriazneniya pochv neftiu I nefteproduktami: geokhimiia, ekologiia, rekultivat-siia [Problems of Soil Pollution with Petroleum and Petroleum Products: Geochemistry, Ecology, Recultivation]. In : Doklady simpoziuma VlI delegatskogo sezda Vsesoiuznogo obshchestva pochvovedov [Reports of the Symposium VII of the Delegats' Congress of the Pedologists' All-Union Society]. Tashkent (Uzbekistan), 1985 ; 6 : 246-254 (in Russian).
2. Obshchie trebovaniya k metodam opredeleniya nefteproduktov v prirodnykh I stochnykh vodakh [General Requirements to the Methods for the Determination of Petroleum Products in Natural and Waste Water]: G0ST17.1.4.01-80. Мoscow : Goskom SSSR po standartam ; 1980 : 4 p.
(in Russian).
3. Honcharuk Ye.H., Bardov V.H., Harkavyi S.I. et al. Komunalna hihiena : pidruchnyk [Communal Hygiene : Textbook]. Kyiv : Zdorovia ; 2003 : 340-341 (in Ukrainian).
4. Franchuk H.M., Radomska М.М. Visnyk Natsionalnoho aviatsiinoho universytetu. 2009. № 1. С. 46-49 (in Ukrainian).
5. Potapov M.P., Lukas LA Gigiena I sanitariia. 1976 ; 9 : 58 (in Russian).
6. Leonenko I.I., Antono-vych V.P. and Andrianov А.М. Metody I obekty khimicheskogo analiza. 2010 ; 5 (2) : 58-72 (in Russian).
7. Zviagintsev D.G. (Ed.) Metody pochvennoi mikrobi-ologii I biokhimii [ Methods of Soil Microbiology and Biochemistry. 2nd Edition, recasted and revised]. Мoscow : izdatelstvo Moskovskogo universiteta ; 1991 : 303 p.
(in Russian).
Надйшло до редакцИ 12.01.2018
