CC BY
114
Hygiene & Sanitation (Russian Journal). 2016; 95(10)
_DOI: http://dx.doi.org/10.1882/0016-9900-2016-10-939-941
Original article
О КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2016 УДК 614.77:622.276 (470.41)
Тафеева Е.А.1, Иванов А.В.1, Титова А.А.2, Петров И.В.1
СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ И НЕФТЕПРОДУКТОВ В ПОЧВЕ НА ТЕРРИТОРИИ НЕФТЕДОБЫВАЮЩИХ РАЙОНОВ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН
ТБОУ ВПО Казанский ГМУ Минздрава России, 420012, Казань; 2Управление Роспотребнадзора по Республике Татарстан, 420111, Казань
В статье представлены данные по гигиенической оценке содержания тяжелых металлов и нефтепродуктов в почве на территории нефтедобывающих районов Республики Татарстан. Показано, что среднее валовое содержание свинца (10,1 мг/кг), кадмия (0,073 мг/кг), марганца (792,4 мг/кг), кобальта (14,2 мг/кг), хрома (87,6 г/кг), никеля (65,2 мг/кг), мышьяка (8,0 мг/кг), меди (36,6 мг/кг) и цинка (52,1 мг/кг) в почвах сельскохозяйственного назначения вблизи объектов нефтедобычи не превышает установленных гигиенических нормативов. Загрязнение почвы нефтепродуктами приводит к увеличению ее токсичности и мутагенности. Загрязнение почвы нефтепродуктами уже на уровне 30 мг/кг приводит к повышению ее токсичности (слабая токсичность) и мутагенности (средняя) (удельный вес проросших семян составил 70,7±0,67%, аберраций -1,78±0,19%).
Ключевые слова: почва; нефтедобыча; тяжелые металлы; нефтепродукты; загрязнение.
Для цитирования: Тафеева Е.А., Иванов А.В., Титова А.А., Петров И.В. Содержание тяжелых металлов и нефтепродуктов в почве на территории нефтедобывающих районов Республики Татарстан. Гигиена и санитария. 2016; 95(10): 939-941. DOI: http://dx.doi. org/10.18821/0016-9900-2016-95-10-939-941
Tafeeva E.A.1, Ivanov A.V.1, Titova A.A.2, Petrov I.V.1
CONTENT OF HEAVY METALS AND PETROLEUM PRODUCTS IN THE SOIL ON THE TERRITORY OF OIL-PRODUCING AREAS OF THE REPUBLIC OF TATARSTAN
1 Kazan State Medical University, Kazan, 420012, Russian Federation;
2Office of the Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Welfare in the Republic of Tatarstan, Kazan, 420111, Russian Federation
The paper presents data on the hygienic assessment of the content of heavy metals and petroleum products in the soil on the territory of oil-producing areas of the Republic of Tatarstan. The average total content of lead (10,1 mg/kg), cadmium (0.073 mg/kg), manganese (792.4 mg/kg), cobalt (14.2 mg/kg), chromium (87.6 mg/kg), nickel (65.2 mg/ kg), arsenic (8.0 mg/kg), copper (36.6 mg/kg) and zinc (521 mg/kg) in soil for agricultural purposes near objects oil production was shown not to exceed the established hygienic standards. Soil contamination with oil products leads to an increase in its toxicity and mutagenicity. Soil contamination with oil products at the level of as low as 30 mg/ kg leads to the gain in its toxicity (low toxicity) and mutagenicity (average) (specific gravity of germinated seeds was 70.7±0.67%, aberrations - 1.78±0.19%).
Keywords: soil; oil production; heavy metals; oil products; pollution.
For citation: Tafeeva E.A., Ivanov A.V., Titova A.A., Petrov I.V. Content of heavy metals and petroleum products in the soil on the territory of oil-producing areas of the Republic of Tatarstan. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal) 2016; 95(10): 939-941. (In Russ.). DOI: http://dx.doi.org/10.18821/0016-9900-2016-95-10-939-941
For correspondence: Elena A. Tafeeva, Dr. Sci. Med., associate professor of Department of Hygiene, Occupational Medicine, Kazan State Medical University, Kazan, 420012, Russian Federation. E.mail: [email protected]
Information about authors:
Tafeeva E.A., http://orcid.org/0000-0002-4161-2463; Ivanov A.V.,http://orcid.org/0000-0002-3723-4826; Titova A.A.,http://orcid.org/0000-0001-5500-4816; Petrov I.V.,http://orcid.org/0000-0002-2097-5679 Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest. Acknowledgment. The study had no sponsorship. Received: 01.02.2016 Accepted: 14.04.2016
Введение
В районах нефтедобычи почва испытывает интенсивную техногенную нагрузку и загрязнение ее тяжелыми металлами, нефтью, нефтепродуктами представляет актуальную гигиеническую проблему. Почва является начальным звеном пищевой цепи, источником вторичного загрязнения атмосферного воздуха и воды, а также интегральным показателем эколого-гигиенического состояния территории [1, 2]. В почвах медленнее по сравнению с другими природными средами накапливаются токсичные уровни загрязняющих веществ, но они долго в ней сохраняются,
Для корреспонденции: Тафеева Елена Анатольевна, д-р мед. наук, доц. каф. гигиены, медицины труда ГБОУ ВПО Казанский ГМУ Минздрава России, 420012, Казань. E-mail: tafeeva@ mail.ru
неблагоприятно влияя при этом на экологическую и санитарно-эпидемиологическую обстановку [3]. Тяжелые металлы большей частью хорошо адсорбируются пахотным слоем почвы и длительное время сохраняют высокую подвижность и токсичность. Бесконтрольное и чрезмерное поступление нефтепродуктов в почву приводит к загрязнению атмосферного воздуха, водных объектов, нарушению процессов самоочищения в почве, снижению ее плодородия, ухудшению условий произрастания растений и, в конечном итоге, к негативному воздействию на организм человека [4-7].
Цель работы: гигиеническая оценка содержания тяжелых металлов и нефтепродуктов в почве на территории нефтедобывающих районов Республики Татарстан (РТ). Задачи исследования: проанализировать данные по содержанию тяжелых металлов и нефтепродуктов в почве сели-
хгиена и санитария. 2016; 95(10)
DOI: http://dx.doi.org/10.1882/0016-9900-2016-10-939-941
Оригинальная статья
Карта обследуемой территории нефтедобывающих районов РТ.
тебных территорий и сельскохозяйственного назначения, определить токсичность и мутагенную активность почвы, загрязненной нефтепродуктами.
Материал и методы
Исследования по изучению содержания тяжелых металлов и нефтепродуктов в почве проводили на территории нефтедобывающих районов РТ (см. рисунок). Проанализированы данные, полученные в ходе осуществления социально-гигиенического мониторинга и выполненные на базе ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в РТ». Пробы почвы отбирали на территориях повышенного риска воздействия на здоровье населения - селитебные территории, детские дошкольные, школьные и лечебные учреждения. Для оценки качества почв сельскохозяйственного назначения были использованы данные Министерства природных ресурсов РТ [8], а также результаты собственных исследований (почвы сельскохозяйственного назначения вблизи расположения нефтедобывающих скважин), проведенных на базе лабораторного центра ФГУП «ЦНИИгеолнеруд». Пробы почвы отбирали в соответствии с методическими указаниями по гигиенической оценке качества почвы населенных мест [9]. В качестве метода анализа при определении тяжелых металлов использовали 1СР-спектрометрию на атомно-эмиссионном спектрометре 0рйта-2000 DV, нефтепродукты определяли методом инфракрасной спектрометрии. При оценке полученных результатов были
Таблица 1
Содержание тяжелых металлов и нефтепродуктов в почвах на территории нефтедобывающих районов РТ (селитебная функциональная зона), мг/кг сухой почвы
Показатель ОДК, близкие к нейтральным, нейтральные почвы n Среднее значение Минимальное значение Максимальное значение
Свинец 130,0 160 3,2 0,02 13,8
Медь 132,0 160 1,2 0,23 3,3
Цинк 220,0 160 6,6 0,38 28,0
Кадмий 2,0 160 0,11 0,03 0,34
Нефтепродукты - 160 42,4 0 288,0
Таблица 2
Валовое средневзвешенное содержание тяжелых металлов в почвах сельскохозяйственного назначения на территории нефтедобывающих районов (данные Министерства природных ресурсов РТ), мг/кг сухой почвы
Муниципальный район Свинец Медь Цинк Кадмий
Азнакаевский 10,6 31,7 44,4 0,06
Альметьевский 3,7 28,4 48,6 0,27
Бавлинский 14,4 26,8 49,8 0,08
Бугульминский 5,2 21,0 47,4 0,1
Лениногорский 6,0 23,1 53,7 0,23
Ютазинский 10,0 33,2 46,2 0,15
использованы утвержденные величины ориентировочно допустимых концентраций (ОДК) химических веществ в почве [10], а также рекомендованные допустимые уровни содержания химических веществ в почве, уточненные и приведенные в соответствие с международными требованиями [11].
Оценку токсичности и мутагенной активности почвы, загрязненной нефтепродуктами, проводили на семенах высшего растения Crepis capillaris. В качестве контрольного и опытных образцов была использована серая лесная почва, отобранная на территории Альметьевского района (почва сельскохозяйственного назначения). Токсичность оценивали по способности образцов почвы подавлять прорастание семян, а мутагенную активность - по хромосомным и хроматидным перестройкам, индуцированным образцами почвы. Для тестирования мутагенной активности почвы подбирали такие разведения экстракта с дистиллированной водой, которые не влияют на прорастание семян. Нетоксические концентрации использовали для оценки мутагенной активности почвы. Были использованы следующие критерии оценки токсичности почвы: всхожесть семян (91-100% - токсичность отсутствует; 71-90% - низкая токсичность; 50-70% - средняя токсичность; менее 50% - высокая токсичность). Мутагенная активность почвы при результатах, менее чем в два раза превышающих контрольный уровень перестроек, оценивалась как слабая; превышение в 2-5 раз - существенная, более чем в 5 раз -сильная. Для статистической обработки материалов исследования использованы пакеты прикладных программ Microsoft «Excel», 2007.
Результаты и обсуждение
Объекты нефтедобычи в РТ расположены в районах сельскохозяйственной освоенности, что определяет актуальность охраны почв и рекультивации нарушенных земель. На территории изученных нефтедобывающих районов среди почв преобладают черноземы, на долю которых приходится 77,8% всей площади, на втором месте по распространенности - серые лесные почвы (8,2%) и коричнево-лесные (2,4%). Для почв изученных территорий характерно относительное высокое содержание гумуса (в среднем 7,1%). Как и в целом по РТ, для почв нефтедобывающих районов характерно интенсивное развитие процессов ветровой и водной эрозии. Этому способствует высокая степень распаханности сельскохозяйственных угодий (71,9±7,9%) при низком показателе лесистости (2,9±1,3%). В РТ в рамках системы социально-гигиенического мониторинга в почвах селитебных территорий ведется контроль за содержанием таких тяжелых металлов, как свинец, кадмий, медь и цинк. Как показали проведенные исследования, среднее содержание изученных элементов не превышает установленной величины ОДК, а также рекомендованных допустимых уровней. Среднее содержание нефтепродук-
Таблица 3
Содержание тяжелых металлов и нефтепродуктов в почвах сельскохозяйственного назначения на территории нефтедобывающих районов РТ вблизи нефтедобывающих скважин, мг/кг сухой почвы
Показатель n Среднее значение Минимальное значение Максимальное значение
Свинец 40 10,1 5,8 19,8
Медь 40 36,6 22,0 96,0
Цинк 40 52,1 38,0 74,0
Кадмий 40 0,073 0,001 0,44
Марганец 40 792,4 101,0 1219,0
Кобальт 40 14,2 5,8 19,4
Хром 40 87,6 32,0 121,0
Никель 40 65,2 10,4 185,0
Мышьяк 40 8,0 1,4 58,4
Нефтепродукты 40 342,8 150,4 527,4
тов в почве селитебных территорий составило 42,4 мг/кг (табл. 1).
По данным Министерства природных ресурсов РТ (табл. 2), среднее валовое содержание тяжелых металлов в почвах сельскохозяйственного назначения на территории нефтедобывающих районов также не превышает величины ОДК и составляет: для свинца - 9,3±3,2 мг/кг, меди - 25,6±4,4 мг/кг, цинка - 45,6±4,4 мг/кг, кадмия -0,17±0,08 мг/кг Наиболее высокое среднее содержание меди отмечается на территории Азнакаевского района (31,7 мг/кг), цинка - в Лениногорском районе (53,7 мг/кг).
Проведенное нами изучение валового содержания тяжелых металлов в почвах сельскохозяйственного назначения показало, что среднее содержание меди и цинка не превышает гигиенические нормативы и даже может рассматриваться как низкое (табл. 3). Среднее содержание таких токсичных элементов, как свинец, кадмий, марганец, также не превышает допустимых уровней. Следует отметить, что по сравнению с началом второй половины XX века, концентрации марганца в почве возросли почти в 10 раз, тем не менее уровни этого элемента в почвах Татарстана незначительно отличаются от средних величин по России (390-580 мг/кг почвы). Концентрации кобальта и хрома соответствуют среднему нормальному содержанию данных элементов в поверхностном слое почв. Величины среднего валового содержания никеля и мышьяка также не превышают установленных величин ОДК. Однако в единичных пробах наблюдалось повышенное содержание данных элементов, максимальное содержание никеля составило 185 мг/кг, мышьяка - 58,4 мг/кг. Анализ содержания нефтепродуктов в почвах сельскохозяйственного назначения вблизи нефтедобывающих скважин показал, что в среднем оно составляет 342,8 мг/кг (максимальное - 527,4 мг/кг). Следует отметить, что все изученные пробы по своему окислительно-восстановительному потенциалу относились к слабокислым, нейтральным и щелочным (рН от 6,4 до 8,2).
Определение токсичности и мутагенной активности проб почвы, загрязненной нефтепродуктами показало, что по сравнению с контрольным образцом почвы (содержание нефтепродуктов 0,3 мг/кг), токсичность и мутагенный эффект которого отсутствовали (удельный вес проросших семян составил 98,6±0,67%, а хромосомных аберраций -0,68±0,23%), загрязнение почвы нефтепродуктами уже на уровне 30 мг/кг приводит к повышению ее токсичности (слабая токсичность) и мутагенности (средняя) (удельный вес проросших семян составил 70,7±0,67%, аберраций -1,78±0,19%).
Hygiene & Sanitation (Russian Journal). 2016; 95(10)
_-DOI: http://dx.doi.org/10.1882/0016-9900-2016-10-939-941
Original article
Заключение
Таким образом, в результате проведенных исследований установлено, что среднее валовое содержание свинца, кадмия, марганца, кобальта, хрома, никеля, мышьяка, меди и цинка не превышает установленных гигиенических нормативов. Загрязнение почвы нефтепродуктами приводит к увеличению ее токсичности и мутагенности. Обнаруживаемые концентрации нефтепродуктов могут стать причиной изменения физико-химических свойств почвы, привести к нарушению процессов ее самоочищения, увеличению устойчивости загрязняющих веществ в почве, ухудшая эко-лого-гигиеническое состояние почвы в целом.
Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки. Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Литература (пп. 2, 6-7 см. References)
I. Крятов И.А., Водянова М.А., Донерьян Л.Г., Евсеева И.С., Ушаков Д.И., Сбитнев А.В. Научное эколого-гигиеническое обоснование методологии оценки качества почв урбанизированных территорий. В кн.: Материалы Пленума Научного совета РФ по экологии человека и гигиене окружающей среды. М.; 2015: 194-6.
3. Иванов А.В., Тафеева Е.А. Гигиеническая оценка загрязнения почв на территории нефтедобывающих районов республики Татарстан. Гигиена и санитария. 2009; (3): 41-4.
4. Рубин В.М., Ильюкова И.И., Кремко Л.М., Присмотров Ю.А., Сам-сонова А.С., Володько И.К. и др. Гигиеническое обоснование нормативов ПДК нефтепродуктов в почвах Республики Беларусь. Гигиена и санитария. 2013; (2): 99-101.
5. Дубинина О.Н., Хуснутдинова Н.Ю., Михайлова Л.В., Яхина М.Р. Эколого-гигиенические показатели и критерии в мониторинге нефте-загрязнения торфяных почв. Гигиена и санитария. 2014; (5): 94-7.
8. Государственный доклад о состоянии природных ресурсов и об охране окружающей среды Республики Татарстан в 2014 году. Казань; 2015.
9. МУ 2.1.7.730-99. Методические указания по гигиенической оценке качества почвы населенных мест. М.: Минздрав России; 1999.
10. ГН 2.1.7.2511-09. Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) химических веществ в почве. М.; 2009.
II. Крятов И.А., Тонкопий Н.И., Водянова М.А., Ушакова О.В., До-нерьян Л.Г., Евсеева И.С. и др. Гармонизация гигиенических нормативов для приоритетных загрязнений почвы с международными рекомендациями. Гигиена и санитария. 2015; (7): 42-8.
References
1. Kryatov I.A., Vodyanova M.A., Doner'yan L.G., Evseeva I.S., Ushakov D.I., Sbitnev A.V. et al. Scientific, ecology-hygienic substantiation of the methodology for assessing the quality of soils in urban areas. In: Materials of Plenum of the Scientific Council for Human Ecology and Environmental Health [Materialy Plenuma Nauchnogo soveta RFpo ekologii cheloveka i gigiene okruzhayushchey sredy]. Moscow; 2015: 194—6. (in Russian)
2. Oke Adeleke S. Alternative designs for petroleum product storage tanks for groundwater protection. J. Toxicol. Environ. Health A. 2004; 67 (2022): 1717-26.
3. Ivanov A.V., Tafeeva E.A. Hygienic assessment of soil pollution on the territory of oil-producing regions in the Republic of Tatarstan. Gigiena i sanitariya. 2009; (3): 41-4. (in Russian)
4. Rubin V.M., Il'yukova I.I., Kremko L.M., Prismotrov Yu.A., Samsonova A.S., Volod'ko I.K. et al. Hygienic substantiation of maximum permissible concentration of oil products in the soil of the Republic of Belarus. Gigiena i sanitariya. 2013; (2): 99-101. (in Russian)
5. Dubinina O.N., Khusnutdinova N.Yu., Mikhaylova L.V., Yakhina M.R. Ecologo-hygienic criteria and monitoring indices of oil-contaminated peaty soils. Gigiena i sanitariya. 2014; (5): 94-7. (in Russian)
6. Benhaddya M.L., Boukhelkhal A., Halis Y., Hadjel M. Human health risks associated with metals from urban soil and road dust in an oilfield area of Southeastern Algeria. Arch. Environ. Contam.Toxicol. 2016; 70 (3): 556-71.
7. Park I.S., Park J.W. Determination of a risk management primer at petroleum-contaminated sites: developing new human health risk assessment strategy. J. Hazard Mater. 2011; 185 (2-3): 1374-80.
8. State report on the state of the Republic of Tatarstan of Natural Resources and Environmental Protection in 2014. Kazan'; 2015. (in Russian)
9. MU 2.1.7.730-99. Guidelines on Hygienic assessment of soil quality residential areas. Moscow: Minzdrav Rossii; 1999. (in Russian)
10. Hygienic standards 2.1.7.2511-09. Approximate permissible concentration (APC) of chemicals in the soil. Moscow; 2009. (in Russian)
11. Kryatov I.A., Tonkopiy N.I., Vodyanova M.A., Ushakova O.V., Doner'yan L.G., Evseeva I.S. et al. Scientific evidence for hygienic standards harmonized with international recommendations for priority pollutions of soils. Gigiena i sanitariya. 2015; (7): 42-8. (in Russian)
Поступила 14.02.16 Принята к печати 14.04.16
