CC BY
34
УДК 628.472.3:504.064:631.417.7 DOI: 10.24412/1816-1863-2021-2-21-26
СОДЕРЖАНИЕ Д. Н. Липатов, кандидат биологических
наук, старший преподаватель, Московский государственный университет
ПОЛИЦИКЛИЧЕСКИХ
АРОМАТИЧЕСКИХ имени М. В. Ломоносова,
О
О -1 S х
CD Г) TS
УГЛЕВОДОРОДОВ [email protected], Москва, Россия, о
В. А. Курапова, специалист, ^
В ПОЧВАХ ВБЛИЗИ компания ООО «Экосервис», з
ПОЛИГОНА ТВЕРДЫХ [email protected], Москва, Россия, §
1ГАММ1ШАПк11к1У Ю- А. Завгородняя, кандидат с
КОММжНАЛ0НЫХ биологических наук, доцент, о
ОТХОДОВ «ТОРБЕЕВО» Московский государственный университет т
МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ имени М В
[email protected], Москва, Россия, Г. И. Агапкина, кандидат химических и
наук, старший научный сотрудник, е
Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, [email protected], Москва, Россия
г>
-I
тз
Г)
Исследовано загрязнение верхнего слоя почв на 10 площадках, заложенных в направлении гео- р химического стока и вдоль основного направления ветров в 100, 200, 300 и 750 метрах от поли- О гона твердых коммунальных отходов (ТКО) «Торбеево». На расстоянии 100 метров от полигона с
X
выявлено превышение предельно допустимой концентрации бенз(а)пирена и фоновых уровней содержания других ПАУ: фенантрена — в 2—4 раза, пирена и хризена — в 3—6, бенз(а)антра-цена — в 16, бенз^, h, 1)перилена — в 11—14 раз. Установлено, что протяженность ореолов загрязнения почвы для низкомолекулярных ПАУ составляет менее 200 метров, тогда как для вы- О сокомолекулярных ПАУ достигает 750 метров от полигона ТКО. Содержание низкомолекуляр- я ных ПАУ (фенантрена, пирена, хризена, антрацена) в 100 метрах от полигона в 5—10 раз выше, с чем на расстоянии 200—750 метров. Для содержания флуорантена, фенантрена, бенз(Ь)флуоран- в тена, бенз^, h, 1)перилена, преобладающих в спектре ПАУ, отмечен широкий размах варьиро- Q вания. Повышенное содержание ПАУ в почвах вблизи полигона ТКО «Торбеево» объясняется поступлением этих поллютантов при возможном горении различных компонентов отходов: пластмасс, резины, полиэтилена, горюче-смазочных материалов, а также в результате выбросов автотранспорта.
There are the results of contamination of the top layer of soil at 10 sites in the direction of geochemical runoff and along the main direction of winds in 100, 200, 300 and 750 meters from the solid municipal waste (SMW) landfill "Torbeevo". Exceeding the maximum permissible concentration of benz(a)pyrene and background levels of other PAHs: phenanthrene — 2—4 times, pyrene and chrysene — 3—6, benz(a)anthracene — 16, benz(g, h, i)perylene — 11—14 times was found at a distance of 100 meters from the landfill. It is established that the length of soil contamination halos for low-molecular PAHs is less than 200 meters, while for high-molecular PAHs it increases to 750 meters from the SMW landfill. The content of low-molecular PAHs (phenanthrene, pyrene, chrysene, anthracene) in 100 meters from the landfill is 5—10 times higher than at a distance of 200—750 meters. A wide range of variation was observed for the content of fluoranthene, phenanthrene, benz(b)fluoranthene, benz(g, h, i)perylene, which predominate in the PAH spectrum. Increased content of PAHs in soils near the SMW landfill "Torbeevo" is explained by the arrival of these pollutants with the possible combustion of various waste components: plastics, rubber, polyethylene, fuels and lubricants, as well as a result of vehicle emissions.
Ключевые слова: утилизация отходов, загрязнение почв, экологический мониторинг, дерново-подзолистые почвы, бенз(а)пирен.
Keywords: waste disposal, soil contamination, environmental monitoring, sod-podzolic soils, benz(a)pyrene.
Производственный экологический мониторинг на территориях вблизи полигонов ТКО включает контроль загрязнения грунтовых и поверхностных вод, атмосферного воздуха и почв [1]. Для многих токсикантов в водной среде есть утверж-
денные значения предельно допустимой концентрации (ПДК), которые можно использовать для оценки загрязнения поверхностных и грунтовых вод вблизи полигонов ТКО. Однако для этих же токсикантов не установлены ПДК в почвах,
о
т
I-
и
со О X
О ^
и а
О ^
О
о
и
Ш
IX
О ^
I-
и
и о
X
и о с
о
со ф
Ю ч;
О ^
и Ф т
О
поэтому их мониторинг необходимо проводить на основе сравнения с фоновыми или другими контрольными уровнями.
Вокруг полигонов и свалок отходов формируются ореолы загрязнения, связанные с переносом токсичных соединений в составе фильтрата, почвенно-грун-товых и поверхностных вод, аэротехно -генных потоков. В спектр загрязнителей в почвах и грунтовых водах вблизи полигонов ТКО входят многие органические токсиканты, в том числе полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). В ряде исследований отмечено значительное повышение концентрации ПАУ в компонентах окружающей среды вблизи полигонов бытовых и промышленных отходов [2—6]. ПАУ — высокомолекулярные органические соединения бензольного ряда, обладающие канцерогенной и мутагенной активностью [7]. ПАУ могут образовываться на полигонах ТКО в процессах горения некоторых компонентов отходов: пластмасс, полиэтилена, старых шин, остатков горюче-смазочных материалов, а затем распространяться в составе частиц пыли, сажи, золы и в водной фазе фильтрата. Источниками поступления ПАУ в почву также могут являться отходы, содержащие смолы, масла, гудрон, а также асфальтовые покрытия автодорог и выбросы автотранспорта, приезжающего на полигон ТКО [8, 9]. Определение уровней содержания ПАУ в почвах вблизи полигонов ТКО является необходимым аспектом экологического мониторинга.
Цель работы — оценить уровни загряз -нения ПАУ и исследовать их пространственное распределение в почвах вокруг
полигона ТКО «Торбеево» (Люберецкий район Московской области).
Модели и методы
Объект исследования — полигон твердых коммунальных отходов «Торбеево», расположенный в Люберецком районе Московской области, рядом с деревней Торбеево. Полигон ТКО «Торбеево» был официально открыт в 1990 году на месте бывшего глиняного карьера, является полигоном II класса открытого типа. Площадь полигона равна 12,8 га. Установленный лимит захоронения отходов составляет 206 тыс. тонн в год.
Почвенно-экологические исследования проводили в 2015 году. Схема почвенного пробоотбора вокруг полигона «Тор-беево» была выбрана по румбам: северному (№"), в направлении геохимического стока и юго-восточному (ВБ), вдоль основного направления ветров на данной территории. По обоим румбам было заложено по 4 контрольные площадки размером 20 х 20 м на расстояниях 100, 200, 300 и 750 м от полигона (рис. 1). Кроме того, две площадки были заложены в 100 м от промышленной зоны полигона в западном ^1) и южном (Б1) направлениях. На каждой площадке проводился отбор смешанной почвенной пробы, взятой в пяти точках в углах и центре площадки, из слоя 0—10 см.
Контрольные площадки были расположены в лесных, луговых и рудеральных экотопах (табл. 1). Почвенный покров исследованной территории представлен дерново-подзолистыми и дерново-грунто-во-глееватыми оподзоленными почвами.
Таблица 1
Местоположение исследованных площадок и фитоценозы вокруг полигона
ТКО «Торбеево»
22
Площадка Расстояние от полигона, м Координаты Фитоценоз
N-1 100 N 55° 41 ' 57,5 " Б 38° 02 ' 51,3 " Рудеральный луг
N-2 200 N 55° 42 ' 0,9 ' ' Б 38° 02 ' 49,8 ' ' Дубово-березовый лес
N-3 300 N 55° 42 ' 3,6 " Б 38° 02 ' 51,3 " Злаково-разнотравный луг
N-4 750 N 55° 42 ' 18,4 ' ' Б 38° 03 ' 9,0 ' ' Рудеральный луг
ВБ-1 100 N 55° 41 34 Б 38° 03 01 Разнотравно-злаковый луг
ВБ-2 200 N 55° 41 33,2 Б 38° 03 4,84 Березово-дубовый лес
ВБ-3 300 N 55° 41 ' 32 " Б 38° 03 ' 9,9 " Дубово-березовый лес
ВБ-4 750 N 55° 41 26,5 Б 38° 03 34,7 Злаково-разнотравный луг
100 N 55° 41 ' 43,5 " Б 38° 02 ' 11,4 " Березово-сосновый лес
В-1 100 N 55° 41 ' 23,1 ' ' Б 38° 02 ' 37,8 " Березово-сосновый лес
Площадки N-1 и SE-1 находились рядом с полигоном ТКО и автодорогами. На площадках в 100 и 200 м от полигона ТКО наблюдалась замусоренность поверхности почвы и древесной растительности остатками бытовых отходов. В лесополосах отмечены локальные несанкционированные свалки бытовых и строительных отходов, на площадке SE-4 луговая растительность нарушена пирогенными процессами. Для почв вблизи полигонов ТКО характерно загрязнение антропогенными включениями и техногенные механические нарушения почвенных профилей [10]. В ходе обследования всей территории вокруг полигона ТКО «Торбеево» не выявлено разливов фильтрационных вод на поверхности почв.
Содержание индивидуальных соединений спектра ПАУ (фенантрен, антрацен, флуорантен, пирен, хризен, бенз(а)антра-цен, бенз(Ь)флуорантен, бенз(к)флуоран-тен, бенз(а)пирен, бенз^, h, 1)перилен) определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии на хроматографе (Agilent 1100) с флюориметрическим детектором (ПНД Ф 16.1:2.2:2.3:3.62—09).
Результаты и обсуждение
В России значение ПДК ПАУ в почве утверждено только для бенз(а)пирена — 0,02 мг/кг. В нашей работе для оценки загрязнения почв другими ПАУ использованы их фоновые уровни, установленные Никифоровой, Кошелевой [11], для восточной части Московской области.
В почвах вблизи полигона ТКО «Торбеево» в спектре низкомолекулярных ПАУ отмечено высокое содержание флуоранте-на и фенантрена (табл. 2, рис. 2). Большая доля фенантрена в спектре ПАУ наблюдалась и для почв на фоновых территориях Подмосковной Мещеры [11]. На площадках в 100 м от полигона «Торбеево» зафиксировано превышение фонового уровня содержания фенантрена в 2—4 раза. Кроме того, в 100 м от полигона отмечается превышение фоновых уровней содержания других низкомолекулярных ПАУ: пирена и хризена — в 3—6 раз. По-видимому, выбросы от полигона ТКО и автотранспорта формируют дополнительное аэротехногенное поступление этих ПАУ в почвы. В 200 м от полигона не отмечено
О
О -1 X х
CD
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
Рис. 1. Схема расположения точек почвенного пробоотбора по северному (М), юго-восточному (8Е), южному (8) и западному (Ж) румбам вблизи полигона ТКО «Торбеево»
о
т
I-
и
со О X
О ^
и а
О ^
О
о
и
Ш
IX
О ^
I-
и
и о
X
и о с
о
со ф
Ю ч;
О ^
и Ф т
О
0.22 0.20 0.18 0.16 0.14 0.12 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 0.00
I
а Среднее П Стандартное отклонение | Минимум—Максимум
Г
X ? ^ 4
пирен хризен ппнч( антпаттен к я й1 & 1 1 © 3 г а £ £
& в
Рис. 2. Средние значения, стандартное отклонение и размах варьирования спектра ПАУ в слое 0—10 см почв вблизи полигона ТКО «Торбеево»
превышение фоновых уровней содержания фенантрена, пирена и хризена в почвах. Содержание этих ПАУ, а также антрацена и бенз(а)антрацена в 100 м от полигона в 5—10 раз выше, чем на расстоянии 200—750 м. Эти результаты показывают, что протяженность ореола загрязнения низкомолекулярными ПАУ составляет менее 200 м.
В исследованных почвах в спектре высокомолекулярных ПАУ преобладают бенз(Ь)флуорантен, бенз^, Ь, 1)перилен и бенз(а)пирен (табл. 3). Наибольшее пре-
вышение фоновых уровней в слое 0—10 см зафиксировано для содержания бенз(а)пи-рена: в 100 м от полигона — в 18—20 раз, в 200 м от полигона — в 3—5 раз, в 300— 750 м от полигона — в 1,5—3 раза. Превышение ПДК бенз(а)пирена в почвах отмечено только в 100 м от полигона и было 2—3-кратным. Значительное превышение фоновых уровней выявлено для других ПАУ: бенз(а)антрацена — в 16 раз в 100 м от полигона и в 1,5—3 раза в 200—750 м; бенз^, Ь, 1)перилена — в 11—14 раз в 100 м и в 1,3—2 раза в 200—750 м. Увеличение
Таблица 2
Содержание низкомолекулярных ПАУ (мг/кг) в слое 0—10 см почв вблизи полигона ТКО «Торбеево» в сравнении с фоновыми уровнями
Расстояние от полигона, м фенантрен антрацен флуорантен пирен хризен бенз(а)антрацен
румб Ж 100 200 300 750 0,147 0,014 0,016 0,013 0,058 0,005 0,011 0,009 0,167 0,017 0,032 0,028 0,051 0,005 0,009 0,008 0,041 0,007 0,008 0,006 0,065 0,011 0,011 0,009
румб N 100 200 300 750 0,134 0,022 0,013 0,004 0,061 0,012 0,006 0,002 0,211 0,046 0,022 0,009 0,062 0,013 0,006 0,003 0,055 0,011 0,006 0,002 0,062 0,012 0,007 0,004
румб Ж 100 0,063 0,008 0,097 0,082 0,037 0,055
румб £ 100 0,016 0,004 0,032 0,031 0,015 0,021
Фоновый уровень [11] 0,030 — — 0,013 0,012 0,004
Таблица 3
Содержание высокомолекулярных ПАУ (мг/кг) в слое 0—10 см почв вблизи полигона ТКО «Торбеево» в сравнении с фоновыми уровнями
Расстояние от полигона, м бенз(Ь)флуорантен бенз (k) флуорантен бенз(а)пирен бенз^, h, ¡)иерилс11
румб SE 100 200 300 750 0,152 0,023 0,024 0,019 0,033 0,005 0,005 0,004 0,060 0,008 0,010 0,008 0,083 0,009 0,010 0,008
румб N 100 200 300 750 0,129 0,030 0,019 0,006 0,034 0,008 0,004 0,001 0,053 0,014 0,007 0,002 0,065 0,013 0,008 0,003
румб W 100 0,082 0,026 0,043 0,050
румб S 100 0,030 0,010 0,016 0,016
Фоновый уровень [11] — 0,007 0,003 0,006
ПДК — — 0,020 —
О
О -1
5 х
CD Г) TS Q
6
CD ы
О ^
0 Г)
1
о
Г)
Г) -I
тз о s
-I
CD
О-
Г> -I 03
О
О ТЗ О m
г>
О
X
о
ы ш
Г) -I оз О
содержания ПАУ вблизи полигона ТКО «Торбеево» можно объяснить поступлением этих поллютантов при возможном горении различных компонентов отходов: пластмасс, резины, полиэтилена, горючесмазочных материалов, а также в результате выбросов автотранспорта. Следует отметить, что загрязнение почв высокомолекулярными ПАУ выражено сильнее, чем низкомолекулярными. Для высоко -молекулярных ПАУ значительнее превышены фоновые уровни, и протяженность ореолов загрязнения охватывает всю исследованную территорию — 750 м от полигона ТКО «Торбеево».
Анализ пространственного варьирования показывает, что наибольшие максимумы и широкий размах зафиксированы для флуорантена, фенантрена, бенз(Ь)флуо-рантена, бенз^, Ь, 1)перилена (рис. 2), преобладающих в спектре ПАУ. Для распределения всех ПАУ отмечается положительная асимметрия, указывающая на
почвы с экстремально высокими уровнями загрязнения на площадках в 100 м от полигона ТКО. Минимальные значения содержания ПАУ в верхнем слое почв отмечены на площадках в 750 м от полигона ТКО.
Заключение
В 100 м от полигона ТКО «Торбеево» в почвах отмечено трехкратное превышение ПДК бенз(а)пирена и фоновых уровней содержания других ПАУ: фенантрена — в 2—4 раза, пирена и хризена — в 3—6, бенз(а)антрацена — в 16, бенз^, Ь, ^пери-лена — в 11—14 раз. Более выражено загрязнение почв высокомолекулярными ПАУ, для которых существеннее превышены фоновые уровни, а протяженность ореолов загрязнения охватывает всю исследованную территорию — 750 м от полигона ТКО, тогда как для низкомолекулярных составляет менее 200 м.
Библиографический список
1. ГОСТ Р 56060—2014. Производственный экологический мониторинг. Мониторинг состояния и загрязнения окружающей среды на территориях объектов размещения отходов. — М.: Стандарт-информ, 2014.
2. Ahel M., Mikac N., Cosovic B., Prohic E., Soukup V. The impact of contamination from a municipal solid waste landfill (Zagreb, Croatia) on underlying soil // Water Science and Technology. — 1998. — 37 (8). — С. 203—210.
3. Chrysikou L., Gemenetzis P., Kouras A., Manoli E., Terzi E., Samara C. Distribution of persistent organic pollutants, polycyclic aromatic hydrocarbons and trace elements in soil and vegetation following a large scale landfill fire in northern Greece // Environment International. — 2008. — 34 (2). — С. 210—225.
4. Han D. M., Tong X. X., Jin M. G., Hepburn E., Tong C. S., Song X. F. Evaluation of organic contamination in urban groundwater surrounding a municipal landfill, Zhoukou, China // Environmental Monitoring and Assessment. — 2013. — 185 (4). — С. 3413—3444.
5. Jiries A., Rimawi O., Lintelmann J., Batarseh M. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) in top soil, O leachate and groundwater from Ruseifa solid waste landfill, Jordan // International Journal of Environment
i-
u
6. Palmiotto M., Fattore E., Paiano V., Celeste G., Colombo A., Davoli E. Influence of a municipal solid
m
О
and Pollution. - 2005. - 23 (2). - С. 179-188.
waste landfill in the surrounding environment: Toxicological risk and odor nuisance effects // Environment
X International. — 2014. — 68. — С. 16—24.
О 7. Майстренко В. Н., Клюев Н. А. Эколого-аналитический мониторинг стойких органических заО грязнителей. — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2004. — 326 с.
ij 8. Talalaj I. A., Biedka P., Walery M. J., Leszczynski J. Monitoring of Leachate Quality at a Selected Munkle ipal Landfill Site in Podlasie, Poland // Journal of Ecological Engineering. — 2016. — 17 (3). — С. 175—184. ^ 9. Цибарт А. С., Геннадиев А. Н. Полициклические ароматические углеводороды в почвах: источни-¡2 ки, поведение, индексационное значение (обзор) // Почвоведение. — 2013. — № 7. — С. 788—802. х 10. Безуглова О. С., Невидомская Д. Г., Прокофьева Т. В., Иноземцев С. А. Изменение морфологии О черноземов Ростовской области в зоне влияния полигонов твердых бытовых отходов // Почвове-£ дение. — 2007. — № 2. — С. 243—254.
11. Никифорова Е. М., Кошелева Н. Е. Полициклические ароматические углеводороды в городских
Ф почвах (Москва, Восточный округ) // Почвоведение. — 2011. — № 9. — С. 1114—1127.
О _
Б CONTENT OF POLYCYCLIC AROMATIC HYDROCARBONS IN SOILS NEAR
£ THE TORBEEVO MUNICIPAL SOLID WASTE LANDFILL IN MOSCOW REGION
о
5 D. N. Lipatov, Ph. D. (Biology), senior lecturer, Lomonosov Moscow State University,
¡2 [email protected], Moscow, Russia,
o V. A. Kurapova, specialist, "Ecoservice" company, [email protected], Moscow, Russia, ^ Yu. A. Zavgorodnyaya, Ph. D. (Biology), professor, Lomonosov Moscow State University,
[email protected], Moscow, Russia, § G. I. Agapkina, Ph. D. (Chemistry), senior researcher, Lomonosov Moscow State University, [email protected], Moscow, Russia
References
2 1. GOST R 56060—2014. Proizvodstvennyj ekologicheskij monitoring. Monitoring sostoyaniya i zagryazneniya
CO okruzhayushchejsredy na territoriyah ob'ektov razmeshcheniya othodov [GOST R (Russian State Standard)
no. 56060—2014: Production and Ecological Monitoring. The Way to Control Environmental State and Pollution at Wastes Depositions]. — Moscow, 2014.
2. Ahel M., Mikac N., Cosovic B., Prohic E., Soukup V. The impact of contamination from a municipal solid waste landfill (Zagreb, Croatia) on underlying soil // Water Science and Technology. — 1998. — 37 (8). — P. 203—210.
3. Chrysikou L., Gemenetzis P., Kouras A., Manoli E., Terzi E., Samara C. Distribution of persistent organic pollutants, polycyclic aromatic hydrocarbons and trace elements in soil and vegetation following a large scale landfill fire in northern Greece // Environment International. — 2008. — 34 (2). — P. 210—225.
4. Han D. M., Tong X. X., Jin M. G., Hepburn E., Tong C. S., Song X. F. Evaluation of organic contamination in urban groundwater surrounding a municipal landfill, Zhoukou, China // Environmental Monitoring and Assessment. — 2013. — 185 (4). — P. 3413—3444.
5. Jiries A., Rimawi O., Lintelmann J., Batarseh M. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) in top soil, leachate and groundwater from Ruseifa solid waste landfill, Jordan // International Journal of Environment and Pollution. — 2005. — 23 (2). — P. 179—188.
6. Palmiotto M., Fattore E., Paiano V., Celeste G., Colombo A., Davoli E. Influence of a municipal solid waste landfill in the surrounding environment: Toxicological risk and odor nuisance effects // Environment International. — 2014. — 68. — P. 16—24.
7. Maistrenko V. N., Klyuev N. A. Ekologo-analiticheskii monitoring stoikikh organicheskikh zagryaznitelei [Ecological and Analytical Monitoring of Persistent Organic Pollutants]. — Moscow: BINOM. Labora-toriia znanii, 2004. — 326 p. [in Russian].
8. Talalaj I. A., Biedka P., Walery M. J., Leszczynski J. Monitoring of Leachate Quality at a Selected Municipal Landfill Site in Podlasie, Poland // Journal of Ecological Engineering. — 2016. — 17 (3). — P. 175—184.
9. Tsibart A. S., Gennadiev A. N. Polycyclic aromatic hydrocarbons in soils: sources, behavior, and indication significance (a review) // Eurasian Soil Science. — 2013. — 46 (7). — P. 728—742 [in Russian].
10. Bezuglova O. S., Nevidomskaya D. G., Prokofeva T. V., Inozemtsev S. A. Izmenenie morfologii cher-nozemov Rostovskoj oblasti v zone vliyaniya poligonov tverdyh bytovyh othodov [Changes in the morphological properties of chernozems of Rostov Oblast in the area of landfills] // Eurasian Soil Science. — 2007. — 40 (2). — p. 223—234 [in Russian].
11. Nikiforova E. M., Kosheleva N. E. Policiklicheskie aromaticheskie uglevodorody v gorodskih pochvah (Moskva, Vostochnyj okrug) [Polycyclic aromatic hydrocarbons in urban soils (Moscow, Eastern Dis_ trict)] // Eurasian Soil Science. — 2011. — 44 (9). — P. 1018—1031 [in Russian].
