CC BY
71
УДК 614.76 (77)
DOI: 10.21668^еа№.1^к/2017.2.07
РИСК ЗДОРОВЬЮ НАСЕЛЕНИЯ, СВЯЗАННЫЙ С ПОВЫШЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ БЕНЗ(А)ПИРЕНА В ПОЧВЕ
В.В. Сучков1, С.А. Хотимченко2, О.В. Сазонова1, 3, Д.О. Горбачев1, Т.К. Рязанова1, Е.А. Семаева1
1 Самарский государственный медицинский университет, Россия, 443099, г. Самара, ул. Чапаевская, 89 2Федеральный исследовательский центр питания и биотехнологии, Россия, 109240, г. Москва, Устьинский проезд, 2/14
3Научно-исследовательский институт гигиены и экологии человека, Россия, 443099, г. Самара, ул. Чапаевская, 87
Рассматривается проблема загрязнения почвы бенз(а)пиреном в пределах санитарно-защитной зоны нефтеперерабатывающего предприятия. Показано, что источниками попадания без(а)пирена в почву являются нефтесо-держащие отходы и оседание части пылегазовых выбросов полициклических ароматических углеводородов на поверхностность земли. Определение концентрации бенз(а)пирена на границе санитарно-защитной зоны является ориентиром для установления дальности распространения выбросов в атмосферный воздух от стационарных источников, а также косвенным параметром, характеризующим интенсивность процессов самоочищения почвы. Содержание бенз(а)пирена в почве рассматривали как информативный показатель загрязнения почвенного горизонта полициклическими ароматическими углеводородами и тяжелыми фракциями нефти. За период 2015-2016 гг. отобрано и проанализировано 66 проб почвы. Концентрацию бенз(а)пирена устанавливали на газовом хроматографе Agilent Technologies 7820A GC System «Маэстро» с масс-селективным детектором Agilent Technologies 5975 Series MSD в соответствии с ISO 18287: 2006. Сравнивали фактические концентрации бенз(а)пирена с предельно допустимой (ПДК = 0,02 мг/кг), утвержденной в ГН 2.1.7.2041-06. Анализ результатов отобранных проб на содержание бенз(а)пирена показал, что во всех образцах наблюдалось превышение уровня предельно допустимой концентрации. Доля проб с уровнем содержания бенз(а)пирена выше 1,5 ПДК колебалась в диапазоне от 54,5 до 90,9 % в разные сезоны года. Отдельные участки санитарно-защитной зоны характеризовались высокой концентрацией бенз(а)пирена в почве, достигающей уровня 9,85 ПДК. Высокое содержание бенз(а)пирена в почве свидетельствует о стойкости загрязнения почвенного горизонта полициклическими ароматическими углеводородами, а также о замедленном процессе самоочищения почвы. Последнее, в свою очередь, обусловливает наличие канцерогенного риска здоровью (1,08 10-3 - 6,55 10-3).
Ключевые слова: загрязнение почвы, санитарно-защитная зона, нефтеперерабатывающий завод, бенз(а)пирен, канцероген, риск здоровью, предельно допустимая концентрация.
Поступление в почву больших количеств промышленных отходов, в особенности вредных химических примесей органического происхождения, приводит к постепенному уменьшению концентрации гумусного азота, замедлению или полному прекращению размножения гуми-фицирующих микроорганизмов [8, 11, 14]. Деятельность нефтеперерабатывающих предприятий
сопровождается образованием значительных объемов нефтяных шламов, осадка сточных вод после их механической и биологической очистки, которые впоследствии накапливаются в нефтяных ямах или утилизируются путем захоронения на специальных полигонах [2, 6]. Территории санитарно-защитных зон предприятий нефтепереработки умеренно загрязнены
© Сучков В.В., Хотимченко С .А., Сазонова О.В., Горбачев Д.О., Рязанова Т.К., Семаева Е.А., 2017
Сучков Вячеслав Владимирович - кандидат медицинских наук, ассистент кафедры общей гигиены (e-mail: [email protected]; тел.: 8 (846) 337-55-52).
Хотимченко Сергей Анатольевич - доктор медицинских наук, профессор, временно исполняющий обязанности первого заместителя директора (e-mail: [email protected]; тел.: 8 (495) 698-52-35).
Сазонова Ольга Викторовна - доктор медицинских наук, доцент, директор (e-mail: [email protected]; тел.: 8 (846) 332-26-53).
Горбачев Дмитрий Олегович - кандидат медицинских наук, доцент кафедры общей гигиены (e-mail: [email protected]; тел.: 8 (846) 337-55-52).
Рязанова Татьяна Константиновна - кандидат фармацевтических наук, ассистент кафедры управления и экономики фармации (e-mail: [email protected]; тел.: 8 (846) 260-38-06).
Семаева Евгения Александровна - студентка IV курса медико-профилактического факультета.
нефтепродуктами: в поверхностном почвенном горизонте отмечается снижение интенсивности нитрификации почвы, нарушение структуры и деградация нитрификаторов и денитрифика-торов в результате содержания тяжелых фракций нефти и полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) в почве [7, 10]. Как показали исследования, ПАУ практически устойчивы к микробному разложению и длительное время сохраняются в исходной концентрации в нефтезагрязненной почве [1, 7, 9].
Основным представителем ПАУ, содержание которого определяют в почве, является бенз(а)пирен - вещество первого класса опасности, обладающее канцерогенным эффектом. Эта вредная примесь поступает в почву через выбросы в атмосферный воздух от стационарных источников, постепенно оседая на поверхностном слое почвы. Данное загрязнение происходит в основном в пределах санитарно-защитной зоны, однако, в зависимости от метеорологических условий, оседание бенз(а)пирена может быть и на значительном удалении от стационарного источника. Еще одной причиной поступления бенз(а)пирена в почву являются промышленные отходы.
Содержание бенз(а)пирена в почве служит информативным показателем загрязнения почвенного горизонта ПАУ и тяжелыми фракциями нефти. Определение его концентрации на границе санитарно-защитной зоны является ориентиром для установления дальности распространения выбросов в атмосферный воздух от стационарных источников и косвенным параметром, характеризующим интенсивность процессов самоочищения почвы. Повышенные концентрации бенз(а)пирена на границе санитарно-защитных зон вносят существенный вклад в уровень мно-госредового риска здоровью, где расположена жилая зона [3]. Особую опасность представляет расширение территории жилой зоны и активная застройка бывшей санитарно-защитной зоны после ее сокращения.
Цель исследования - санитарно-гигиеническая оценка содержания бенз(а)пирена в почве на территории санитарно-защитной зоны нефтеперерабатывающего предприятия с определением риска здоровью.
Материалы и методы. Пробы почвы отбирали на территории санитарно-защитной зоны Новокуйбышевского нефтеперерабатывающего завода (НК НПЗ) по четырем направлениям от него: северо-восточном (СВ) - на расстояниях 600 и 1000 м от проходной; восточном (В) - на
расстояниях 200, 600 и 1000 м от проходной; юго-восточном (ЮВ) - на расстояниях 600 и 1000 м от стационарного источника выбросов попутного нефтяного газа; южном (Ю) - на расстояниях 200, 400, 600 м и 1000 м от установки каталитического крекинга нефтепродуктов. Выбор мест отбора проб почвы определялся близлежащим расположением города Новокуйбышевска и поселка Липяги. Поверхностный слой почвы отбирали методом «конверта» на глубине 20 см в соответствии с ГОСТ 17.4.4.02-84 [5]. Масса одного образца составляла 200 г. Всего за период 2015-2016 гг. отобрано и проанализировано 66 проб почвы. Перед определением концентраций бенз(а)пирена все пробы почвы подвергались пробоподготовке: высушиванию при температуре 18-20 °C и относительной влажности воздуха 40-60 %; просеиванию через мелкоячеистое сито с площадью ячеек 0,5 мм2; фильтрации жидкой фазы через фильтр «белая лента». Образцы проанализированы с помощью газового хроматографа Agilent Technologies 7820A GC System «Маэстро» с масс-селективным детектором Agilent Technologies 5975 Series MSD в соответствии с международным стандартом ISO 18287: 2006 [6]. Концентрацию бенз(а)-пирена рассчитывали по соотношению получившихся высот пиков анализируемого образца и стандартных образцов ПАУ, растворенных в циклогексане. Среднее время удерживания бенз(а)пирена до получения пика составило 35,23 мин.
Бенз(а)пирен - химическое вещество первого класса опасности, относящееся к группе 2A (канцерогенные агенты для человека с весьма высокой степенью доказательности) по классификации Международного агентства по изучению рака (МАИР). Его молярная масса равна 252,309 г/моль, молекулярная масса - 252,3 (рис. 1). Такие же массы имеются у похожих на бенз(а)пирен соединений ПАУ: бензо(Ь)флуо-рантен и бензо(к)флуорантен. Поэтому концентрацию бенз(а)пирена вычисляли по угловому коэффициенту градуировочной функции за вычетом концентраций вышеуказанных веществ. Вид полученной хроматограммы почвенного образца № 8 приведен на рис. 2.
Все полученные результаты подвергались группировке по расстояниям и направлениям от стационарных источников валовых выбросов в атмосферный воздух, а также от нефтяных ям. Были сравнены фактические концентрации бенз(а)пирена с предельно допустимой (ПДК = = 0,02 мг/кг), утвержденной в ГН 2.1.7.2041-06 [4].
0 2 52
0-
1 26
„ . 50 73 1 0-1 1 •> .-.-. Ч f ¿ ,.147Д7-4.т,д.,! i....................—
50 100 150 200 250 300 350 400 450 (mainlib) Benzo[a]pyrene
Рис. 1. Масс-спектр и структурная формула бенз(а)пирена (библиотека масс-спектров NIST 14)
Рис. 2. Хроматограмма почвенного образца № 8, отобранного весной 2015 г.
Анализ отходов производства и потребления НК НПЗ производился по данным ежегодных статистических форм 2-ТП (отходы). Риск здоровью рассчитывался в соответствии с руководством Р 2.1.10.1920-04 [13], использовались стандартные величины экспозиции. Статистическая обработка данных осуществлялась с использованием программ Microsoft Excel 2013 и Statistica 10 Enterprise 10.0.1011.6.
Результаты и их обсуждение. Новокуйбышевский нефтеперерабатывающий завод относится к первому классу опасности в соответствии с СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 «Санитар-но-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов». Размер базовой величины санитарно-защитной зоны для него составил 1000 м. Отходы потребления и производства НК НПЗ за 2014 г. составили 28 145 тонн, за 2015 г. - 49 432 тонны. Увеличение количества отходов в 2015 г. связано с повышением мощности переработки
нефти на 56 %. Отходы с высоким содержанием ПАУ образуются в основном при промывке оборудования для хранения, обработки и транспортировки нефти. Это шлам очистки трубопроводов и емкостей (бочек, контейнеров, цистерн и гудронаторов) от нефти и нефтепродуктов. Образующиеся в большом количестве объемы сточных вод при разбавлении шлама технической водой подвергались механической и биологической очистке. Масса осадка после очистки сточных вод, содержащего нефтепродукты в количестве менее 15 %, в 2014 г. составила 18 470 тонн, а в 2015 г. - 40 320 тонн. Конечной стадией утилизации осадка является накопление его в нефтяных ямах и резервуарах-отстойниках для нефтяных шламов с последующим захоронением нефтесодержащих отходов на полигонах или биодеструкцией и биотрансформацией отходов с помощью компонентов биоструктурирующей смеси [12].
Нефтяные ямы и резервуары-отстойники для нефтяных шламов расположены в северозападной части промышленной зоны НК НПЗ. Минимальное расстояние между ближайшей точкой отбора проб и нефтяными ямами составило 2,4 км. Отбор проб почвы в северо-западной части санитарно-защитной зоны не проводился, так как ближайший населенный пункт, поселок Маяк, расположен от северо-западной границы санитарно-защитной зоны НК НПЗ на расстоянии 6,3 км.
При проведении анализа результатов лабораторного исследования отобранных образцов выявлено, что средние концентрации бенз(а)пирена в почве превышали значение ПДК: в 2015 г. - 0,0466 ± 0,0070 мг/кг (2,33 ПДК), в 2016 г. - 0,0491 ± 0,0068 мг/кг (2,46 ПДК). Во всех направлениях от НК НПЗ наблюдалось незначительное увеличение концентрации бенз(а)пирена (на 0,2-0,5 ПДК) в 2016 г., в отличие от 2015 г. Территория восточной части санитарно-защитной зоны в большей степени подвержена загрязнению ПАУ: на расстоянии 1000 м от НК НПЗ (граница санитарно-защит-ной зоны) нами зафиксировано максимальное содержание бенз(а)пирена - 9,85 ПДК. Градиент повышения содержания бенз(а)пирена в восточном направлении составил 1,8 ПДК при увеличении расстояния от НК НПЗ с 200 до 600 м и 3,5 ПДК - с 600 до 1000 м.
В северо-восточной части санитарно-защит-ной зоны максимальные концентрации бенз(а)-пирена регистрировались в непосредственной
Таблица 1
Содержание бенз(а)пирена (мг/кг) в отобранных пробах в зависимости от расстояния до НК НПЗ
Номер пробы Направление и расстояние от НК НПЗ 2015 г. 2016 г.
Весна Лето Осень Весна Лето Осень
1 200 м к востоку 0,024 0,072 0,037 0,026 0,041 0,056
2 600 м к востоку 0,024 0,071 0,049 0,065 0,087 0,077
3 1000 м к востоку 0,043 0,192 0,194 0,098 0,167 0,197
4 1000 м к юго-востоку 0,024 0,051 0,055 0,059 0,043 0,053
5 600 м к юго-востоку 0,021 0,054 0,038 0,032 0,041 0,047
6 200 м к югу 0,021 0,045 0,042 0,036 0,037 0,041
7 400 м к югу 0,058 0,036 0,035 0,029 0,033 0,031
8 600 м к югу 0,033 0,025 0,023 0,028 0,027 0,021
9 1000 м к югу 0,026 0,024 0,029 0,021 0,031 0,026
10 600 м к северо-востоку 0,061 0,024 0,026 0,025 0,034 0,027
11 1000 м к северо-востоку 0,029 0,028 0,025 0,032 0,024 0,029
близости от НК НПЗ (600 м) - 1,85 ПДК в 2015 г. и 1,43 ПДК в 2016 г. В южном направлении от установки каталитического крекинга нефтепродуктов уровень бенз(а)пирена снижался по градиенту в среднем на 0,5 ПДК при возрастании расстояния от 200 до 600 м. Однако на расстоянии 1000 м (граница санитарно-защитной зоны) концентрация бенз(а)пирена незначительно возросла до 1,31 ПДК. Юго-восточное направление от стационарного источника выбросов попутного нефтяного газа характеризовалось повышением содержания бенз(а)пирена с увеличением расстояния от 600 до 1000 м. Подробные данные представлены в табл. 1 и на рис. 3.
I_ г
1
т
1
■ гптЯЧЯ ■ ■■■■■ив!
123456789 10 11
Номер пробы ■ 2015 г. ■ 2016 г.
Рис. 3. Распределение концентраций бенз(а)пирена в зависимости от времени и места отбора проб
В 2015 и 2016 г. доля проб с превышением уровня ПДК по бенз(а)пирену составила 93,55 %. В осенний период содержание бенз(а)пирена в 2016 г. было выше на 9,4 %, чем в 2015 г. Весной 2015 г. количество проб с уровнем содержания бенз(а)пирена выше 1,5 ПДК составило 54,5 % со средней концентрацией 0,042 мг/кг,
в весенний период 2016 г. - 90,9 % при средней концентрации 0,04 мг/кг. Почва на территории санитарно-защитной зоны НК НПЗ по содержанию бенз(а)пирена относилась к категории загрязнения «опасная» в соответствии с СанПиН 2.1.7.1287-03 «Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы».
Вторым путем поступления бенз(а)пирена в почву является оседание выбросов ПАУ на поверхностный слой почвы. В зависимости от метеорологических параметров (направление и скорость ветра, температура и влажность воздуха) дальность рассеивания выбросов может как сокращаться, ограничиваясь территорией санитарно-защитной зоны, так и расширяться, включая селитебную и жилую зоны. В течение 2015-2016 гг. на территории НК НПЗ преобладал западный ветер (26 %) со средней скоростью 3,4 м/с. Наравне с выбросами от стационарных источников в атмосферный воздух поступают ПАУ с выхлопами автотранспорта. Это может быть причиной повышенного содержания бенз(а)пирена в почве на границе са-нитарно-защитной зоны в восточном направлении от НК НПЗ, где в непосредственной близости расположен г. Новокуйбышевск.
Анализируя и группируя полученные результаты по расстояниям от НК НПЗ, мы провели расчет уровней риска здоровью (табл. 2).
Все уровни риска здоровью относились к четвертому диапазону референтных границ и оказались неприемлемыми для здоровья населения. Максимальное значение канцерогенного риска получено на границе санитарно-защитной зоны в восточном направлении от НК НПЗ. Почва являлась источником вторичного загрязнения приземного слоя атмосферного
Примечание: * - канцерогенный риск; ** - неканцерогенный риск.
Таблица 2
Уровни канцерогенного и неканцерогенного риска здоровью, полученные в результате изучения содержания бенз(а)пирена в почве в зависимости от расстояния до НК НПЗ
Номер пробы Направление и расстояние от НК НПЗ 2015 г. 2016 г.
CR* HQ** CR* HQ**
1 200 м к востоку 1,8910-3 7,76 1,75-10-3 7,18
2 600 м к востоку 2,04-10-3 8,40 3,25-10-3 13,4
3 1000 м к востоку 6,08-10-3 25,0 6,55-10-3 27,0
4 1000 м к юго-востоку 1,84-10-3 7,58 2,20-10-3 9,04
5 600 м к юго-востоку 1,60-10-3 6,59 1,70-10-3 7,00
6 200 м к югу 1,53-10-3 6,30 1,62-10-3 6,65
7 400 м к югу 1,83-10-3 7,53 1,32-10-3 5,43
8 600 м к югу 1,15 -10-3 4,73 1,08-10-3 4,43
9 1000 м к югу 1,12 -10-3 4,61 1,11-10-3 4,55
10 600 м к северо-востоку 1,57-10-3 6,48 1,22-10-3 5,02
11 1000 м к северо-востоку 1,16-10-3 4,78 1,21 -10-3 4,96
воздуха. Согласно сценарию жилой зоны, из всех путей поступления бенз(а)пирена в организм человека преобладал ингаляционный путь (99,96 %). Коэффициенты опасности развития неканцерогенных эффектов в 6-8 раз превысили пороговое значение, на границе санитарно-защитной зоны в восточном направлении от НК НПЗ максимальная величина равнялась 25. Высокие уровни риска здоровью свидетельствуют об экстремальном загрязнении среды обитания на территории санитарно-защитной зоны и об абсолютной непригодности для проживания населения в случае застройки территории бывшей СЗЗ после сокращения ее размеров. Проведение мероприятий по оздоровлению среды обитания может способствовать уменьшению содержания ПАУ в почве и, как следствие, величин риска здоровью. Комплекс мероприятий должен включать в себя: ликвидацию нефтяных ям, переработку и вторичное использование нефтяных
шламов, рекультивацию земель и активизацию местного почвенного биоценоза путем внесения углеводородокисляющей микрофлоры [1].
Выводы. Высокие концентрации бенз(а)-пирена в почве, превышающие величину ПДК, свидетельствуют о стойкости загрязнения почвенного горизонта полициклическими ароматическими углеводородами и о замедленном процессе самоочищения почвы.
Высокие уровни канцерогенного риска здоровью (1,08 10-3 - 6,55 10-3) обусловлены высоким содержанием бенз(а)пирена в почве, что абсолютно неприемлемо для здоровья населения.
С увеличением расстояния от НК НПЗ в восточном и юго-восточном направлениях выявлен рост содержания бенз(а)пирена в почве, что может негативно отражаться на здоровье населения г. Новокуйбышевска при возможном сокращении размеров санитарно-за-щитной зоны НК НПЗ.
Список литературы
1. Биоремедиация нефтезагрязненных почв путем стимулирования местного почвенного микробиоценоза: грантовый проект № 97-04-50148 / под ред. И.Г. Калачкиной, при поддержке РФФИ [Электронный ресурс]. - URL http://www.rfbr.ru/rffi/ru/project_search/o_151708 (дата обращения: 09.09.2016).
2. Галиулин Р.В., Галиулина Р.А., Башкин В.Н. Очистка почвы от нефти как способ защиты грунтовых вод от загрязнения // Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. - 2015. - Т. 95, № 11. -С. 22-25.
3. Гармонизация гигиенических нормативов для приоритетных загрязнений почвы с международными рекомендациями / И.А. Крятов, Н.И. Тонкопий, М.А. Водянова, О.В. Ушакова, Л.Г. Донерьян, И.С. Евсеева, И.С. Матвеева, Д.И. Ушаков // Гигиена и санитария. - 2015. - Т. 94, № 7. - С. 42-48.
4. ГН 2.1.7.2041-06. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве [Электронный ресурс]. - URL: http://docs.cntd.ru/document/901966754 (дата обращения: 09.09.2016).
5. ГОСТ 17.4.4.02-84. Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа. - М.: Стандартинформ, 2008. - 7 с.
6. Дьяченко В.В., Матасова И.Ю. Загрязнение и динамика микроэлементов в почвах юга России // Геоэкология, инженерная геология, гидрогеология, геокриология. - 2015. - № 4. - С. 324-332.
7. Кириенко О. А., Имранова Е.Л. Влияние загрязнения почвы нефтепродуктами на состав микробного сообщества // Вестник Тихоокеанского государственного университета. - 2015. - № 3. - С. 79-86.
8. Котельникова И.М., Сергеева А.Г. Оценка загрязнения почв г. Благовещенска полициклическими ароматическими углеводородами // Проблемы экологии Верхнего Приамурья. - 2013. - Т. 15. - С. 8-17.
9. Курицын А.В., Курицына Т.В., Катаева И.В. Биоремедиация нефтезагрязненных грунтов на технологических площадках // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2011. - Т. 13, № 1-5. - С. 1271-1273.
10. Митракова Н.В., Шестаков И.Е. Исследование устойчивости темно-серых почв Пермского края методом биотестирования при загрязнении почв тяжелыми металлами // Антропогенная трансформация природной среды. - 2015. - № 1. - С. 143-147.
11. Особенности техногенной трансформации почв Нижнего Новгорода / М.В. Дабахов, Е.В. Дабахова, В.И. Титова, Н.А. Орешкова // Агрохимический вестник. - 2011 - № 2 - С. 21-23.
12. Проект комплекса штабельно-слоевой биодеструкции нефтесодержащих отходов АО «Новокуйбышевский НПЗ» / К.Л. Чертес, Н.А. Сафонова, А.В. Беляков, А.М. Штеренберг // Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура. - 2016. - Т. 22, № 1. - С. 58-62.
13. Р 2.1.10.1920-04. Руководство по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду. - М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2004. - 143 с.
14. Смирнова Т. С., Панина Ю.Ю. Мониторинг углеводородного загрязнения почвы посредством анализа ее ферментативной активности // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. - 2015. -№ 12. - С. 33-38.
Риск здоровью населения, связанный с повышенным содержанием бенз(а)пирена в почве / В.В. Сучков, С.А. Хотимченко, О.В. Сазонова, Д.О. Горбачев, Т.К. Рязанова, Е.А. Семаева // Анализ риска здоровью. -2017. - № 2. - С. 65-72. Б01: 10.21668/НеаПН^к/2017.2.07
UDC 614.76 (77)
DOI: 10.21668/health.risk/2017.2.07.eng
POPULATION HEALTH RISK RELATED TO INCREASED CONTENT OF BENZPYRENE IN SOIL
V.V. Suchkov 1, S.A. Khotimchenko2, O.V. Sazonova1, 3, D.O. Gorbachev1, T.K. Ryazanova1, E.A. Semaeva1
1Samara State Medical University, 89 Chapayevskaya Str., Samara, 443099, Russian Federation 2Federal Research Centre of nutrition and biotechnology, 2/14 Ustinskiy Proezd, Moscow, 109240, Russian Federation 3Research Institute of Human Hygiene and Ecology at the Samara State Medical University, 87 Chapayevskaya Str., Samara, 443099, Russian Federation
The article deals with the problem of soil contamination with benzpyrene within sanitary-hygienic zone of an oil refinery plant. We proved that benzpyrene penetrated into soils due to oil-containing wastes and sedimentation of poly-cyclic aromatic hydrocarbons from powder-gas discharges on soil surface. Benzpyrene concentration detection at the boundary of a sanitary-hygienic zone provides guidelines for determining discharges spread into the atmosphere from stationary sources; it also serves as an indirect parameter characterizing soil self-purification intensity. We treated benzpyrene content in soils as an informative indicator showing soil horizon contamination with polycyclic aromatic hydrocarbons and heavy oil fractions. Over 2015-2016 66 soil samples were taken and analyzed. We detected benzpyrene concentration with Agilent Technologies 7820A GC System «Maestro» gas chromatograph with mass-selective detector Agilent Technologies 5975 Series MSD in full conformity with ISO 18287: 2006. We compared actual benzpyrene concentrations with maximum permissible concentration (MPC = 0.02 mg/kg), confirmed by Hygienic Standard 2.1.7.2041-06.
The results of analyzing the samples as per benzpyrene content revealed that it was higher than maximum permissible concentration (MPC) in all of them. Share of samples with benzpyrene content higher than 1.5 MPC varied from 54.5 % to 90.9 % in different seasons. Some places within sanitary-hygienic zone had high benzpyrene concentration in soils reaching 9.85 MPC. High benzpyrene content in soils proves there is persistent soil horizon contamination with poly-cyclic aromatic hydrocarbons and soil self-purification slows down. And this, in its turn, causes carcinogenic health risk occurrence (1.0810-3 - 6.55 10-3).
Key words: soil contamination, sanitary-hygienic zone, oil refinery plant, benzpyrene, carcinogen, health risk, maximum permissible concentrations.
References
1. Bioremediacija neftezagrjaznennyh pochv putem stimulirovanija mestnogo pochvennogo mikrobiocenoza: Grantovyj proekt № 97-04-50148 [Bioremediation of contaminated soils by stimulating the local soil microbio-cenosis. Grant project Number 97-04-50148]. In: I.G. Kalachkina ed, supported by the Russian Federal Property Fund. Available at: http: //www.rfbr.ru/rffi/ru/project_search/o_151708 (09.09.2016) (in Russian).
2. Galiulin R.V., Galiulina R.A., Bashkin V.N. Ochistka pochvy ot nefti kak sposob zashhity gruntovyh vod ot zagrjaznenija [Cleaning of soil from oil as method of ground waters protection against contamination]. Vodoochistka. Vodopodgotovka. Vodosnabzhenie, 2015, vol. 95, no. 11, pp. 22-25 (in Russian).
3. Kryatov I.A., Tonkopij N.I., Vodjanova M.A., Ushakova O.V., Doner'jan L.G., Evseeva I.S., Matveeva I.S., Ushakov D.I. Garmonizacija gigienicheskih normativov dlja prioritetnyh zagrjaznenij pochvy s mezhdunarodnymi rekomendacijami [Scientific evidence for hygienic standards harmonized with international recommendations for priority polluitions of soils]. Gigiena i sanitarija, 2015, vol. 94, no. 7, pp. 42-48 (in Russian).
4. GN 2.1.7.2041-06. Predel'no dopustimye koncentracii (PDK) himicheskih veshhestv v pochve [Hygienic Standard 2.1.7.2041-06. Maximum permissible concentrations (MPC) of chemicals in soils]. Available at: http: //docs.cntd.ru/document/901966754 (09.09.2016) (in Russian).
5. GOST 17.4.4.02-84. Ohrana prirody. Pochvy. Metody otbora i podgotovki prob dlja himicheskogo, bakte-riologicheskogo, gel'mintologicheskogo analiza [Nature preservation. Soils. Sampling techniques and samples preparation for chemical, bacteriological, and helminthological analysis: State Standard 17.4.4.02-84]. Moscow, Standartinform publ., 2008, 7 p. (in Russian).
6. D'yachenko V.V., Matasova I.Ju. Zagrjaznenie i dinamika mikrojelementov v pochvah juga Rossii [Pollution with trace elements and their dynamics in soils of southern Russia]. Geojekologija, inzhenernaja geologija, gidrogeologija, geokriologija, 2015, no. 4, pp. 324-332 (in Russian).
7. Kirienko O.A., Imranova E.L. Vlijanie zagrjaznenija pochvy nefteproduktami na sostav mikrobnogo soobshhestva [Effect of soil contamination with oil products on the composition of microbial community]. Vestnik Tihookeanskogo gosudarstvennogo universiteta, 2015, no. 3, pp. 79-86 (in Russian).
8. Kotel'nikova I.M., Sergeeva A.G. Ocenka zagrjaznenija pochv g. Blagoveshhenska policiklicheskimi aro-maticheskimi uglevodorodami [Pollution assessment of polycyclic aromatic hydrocarbons in urban soil of Blagoveshchensk] Problemyjekologii Verhnego Priamurja, 2013, vol. 15, pp. 8-17 (in Russian).
9. Kuritsyn A.V., Kuritsyna T.V., Kataeva I.V. Bioremediacija neftezagrjaznennyh gruntov na tehnolo-gicheskih ploshhadkah [Bioremediation of petropolluted soils on technological platforms]. Izvestija Samarskogo nauchnogo centra Rossijskoj akademii nauk, 2011, vol. 13, no. 1-5, pp. 1271-1273 (in Russian).
10. Mitrakova N.V., Shestakov I.E. Issledovanie ustojchivosti temno-seryh pochv Permskogo kraja metodom biotestirovanija pri zagrjaznenii pochv tjazhelymi metallami [Research of perm region soils resistance by biotesting methods for heavy metals polluted soils]. Antropogennaja transformacijaprirodnoj sredy, 2015, no. 1, pp. 143-147 (in Russian).
© Suchkov V.V., Khotimchenko S.A., Sazonova O.V., Gorbachev D.O., Ryazanova T.K., Semaeva E.A., 2017
Vyacheslav V. Suchkov - Candidate of Medical Sciences, assistant at Common Hygiene department (e-mail: [email protected]; tel.: +7 (846) 337-55-52).
Sergey A. Khotimchenko - Doctor of Medical Sciences, Professor, temporarily acting as the First Deputy Director (e-mail: [email protected]; tel.: +7 (495) 698-52-35).
Olga V. Sazonova - Doctor of Medical Sciences, Associate professor, Head (e-mail: [email protected]; tel.: +7 (846) 332-26-53).
Dmitry O. Gorbachev - Candidate of Medical Sciences, Associate professor at Common Hygiene department (e-mail: [email protected]; tel.: +7 (846) 337-55-52).
Tatyana K. Ryazanova - Candidate of Pharmaceutical Sciences, assistant at Pharmacy management and Economics department (e-mail: [email protected]; tel.: +7 (846) 260-38-06).
Evgenia A. Semaeva - a four-year student at medical and prevention faculty.
11. Dabahov M.V., Dabahova E.V., Titova V.I., Oreshkova N.A. Osobennosti tehnogennoj transformacii pochv Nizhnego Novgoroda [Special features of soil anthropogenic transformation in Nizhniy Novgorod]. Agro-himicheskij vestnik, 2011, no. 2, pp. 21-23 (in Russian).
12. Chertes K.L., Safonova N.A., Beljakov A.V., Shterenberg A.M. Proekt kompleksa shtabel'no-sloevoj biodestrukcii neftesoderzhashhih othodov AO «Novokujbyshevskij NPZ» [Stacked-layered biological destruction of oil-containing wastes: a project by "Novokuybyishevskiy oil-refinery plant JSC"]. Vestnik SGASU. Grados-troitel'stvo i arhitektura, 2016, vol. 22, no. 1, pp. 58-62 (in Russian).
13. Rukovodstvo po ocenke riska dlja zdorov'ja naselenija pri vozdejstvii himicheskih veshhestv, zagrjaznja-jushhih okruzhajushhuju sredu R 2.1.10.1920-04 [Guide to health risk assessment when exposed to chemicals polluting the environment 2.1.10.1920-04]. Moscow, Federal'nyj centr Gossanjepidnadzora Minzdrava Rossii publ., 2004, 143 p. (in Russian).
14. Smirnova T.S., Panina Ju.Ju. Monitoring uglevodorodnogo zagrjaznenija pochvy posredstvom analiza ejo fermentativnoj aktivnosti [Monitoring of soil hydrocarbon contamination by analysis of its enzymatic activity].
Zashhita okruzhajushhej sredy v neftegazovom komplekse, 2015, no. 12, pp. 33-38 (in Russian).
Suchkov V.V., Khotimchenko S.A., Sazonova O.V., Gorbachev D.O., Ryazanova T.K., Semaeva E.A. Population health risk related to increased content of benzpyrene in soil. Health Risk Analysis, 2017, no. 2, pp. 65-72. DOI: 10.21668/health.risk/2017.2.07.eng
Получена: 02.02.2017 Принята: 04.05.2017 Опубликована: 30.06.2017
