Автореферат и диссертация по медицине (14.00.07) на тему:Гигиеническая оценка процессов миграции и трансформации нефти в почве

На правах рукописи

КАРЦЕВА Наталия Юрьевна

ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРОЦЕССОВ МИГРАЦИИ И ТРАНСФОРМАЦИИ НЕФТИ В ПОЧВЕ

14.00.07 - Гигиена

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва - 2006

Работа выполнена в ГУ НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина РАМН в лабораториях гигиены почвы и отходов и физико-химических методов исследований Научные руководители: член-корреспондент РАМН, доктор медицинских наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ

доктор биологических наук, профессор Официальные оппоненты: доктор медицинских наук доктор медицинских наук, профессор Ведущая организация: Российский государственный медицинский университет им. Н.И. Пирогова Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации

Защита диссертации состоится «13» апреля 2006 г. в П. часов на заседании диссертационного совета Д.001.009.01 в ГУ НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сысина РАМН по адресу: 119992, г. Москва, ул. Погодинская, д. 10/15, строение 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУ НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина РАМН

Автореферат разослан «П.» марта 2006 года

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук

Русаков Николай Васильевич

Малышева Алла Георгиевна

Михайлова Руфина Иринарховна Романенко Николай Алексеевич

Беляева Наталия Николаевна

Л

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. К настоящему времени почва большинства промышленных регионов в значительной степени деградировала и нуждается в серьезных оздоровительных мероприятиях (Онищенко Г.Г., 2002).

В последние годы одним из наиболее приоритетных загрязнителей окружающей среды является нефть. Ее повсеместная распространенность и негативное воздействие на почвенно-растительный покров, атмосферный воздух, поверхностные и подземные воды, экологические системы и здоровье населения отмечаются на всех стадиях освоения нефтяных месторождений - от бурения и промышленной переработки, до ликвидации оборудования и доставки потребителю. Хищническое использование невосполнимых природных ресурсов и малоэффективная их переработка с образованием огромного количества отходов, загрязняющих атмосферный воздух, воду и почву, вызывают стремительное возрастание экологически обусловленных нарушений здоровья населения (Русаков Н.В., Рахманин Ю.А., 2004).

Несмотря на острую актуальность проблемы, многие вопросы, связанные с оценкой опасности нефтезагрязненных почв, остаются нерешенными.

В почве возможно превращение нефти в более токсичные соединения, которые могут в ней адсорбироваться и накапливаться (Гончарук Е.И., 1986). Загрязненная почва может стать источником поступления токсикантов в организм человека по трофическим цепям: почва - растения - продукты питания, почва - грунтовые воды - человек, почва - атмосферный воздух -человек, что увеличивает риск возникновения экологически обусловленных заболеваний.

Литературные данные, касающиеся загрязнения почв нефтью, посвящены в основном выбросам предприятий и рекультивации почв в районах аварийных разливов нефти (Глазовская М.А.,1977; Солнцева Н.П., Пиковский Ю.И., 1981 и др). В немногочисленных работах гигиенического плана наиболее полно изучены закономерности циркуляции в окружающей среде, главным образом высоко сернистых (Деканоидзе A.A., 1984) и легких нефтепродуктов (Даукаева Р.Ф., 1985; Сафонникова С.М., 1986).

Информация о гигиенической оценке загрязнения почвы нефтью, закономерностях миграции нефти в окружающей среде и трансформации с оценкой продуктов деградации практически отсутствует. Остается весьма актуальной проблема трансформации компонентов нефти в окружающей среде. Трудной задачей является прогнозирование поведения органических веществ

под действием физико-химических факторов в условиях загрязнения окружающей среды, и в частности почвы (Малышева А.Г., 1997, 2004). Нуждаются в разработке методические подходы и методы контроля нефти в почве. Отсутствует информация о гигиенической оценке загрязнения почвы нефтью.

В соответствии с этим целью работы являлась гигиеническая оценка процессов миграции и трансформации нефти в почве. Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Разработка высокочувствительного метода определения нефти в почве с использованием инфракрасной спектрометрии.

2. Изучение стабильности и трансформации с идентификацией продуктов деградации нефти в почве.

3. Оценка степени миграции нефти из почвы в воду и влияния на растения.

4. Оценка реальных уровней загрязнения почв мегаполиса (на примере г. Москвы).

Научная новизна исследования

Разработан аналитический метод определения нефти в почве на основе инфракрасной спектрометрии для гигиенических исследований.

Изменение компонентного состава идентифицированных продуктов деструкции нефти в почве в зависимости от времени выявило окислительный характер процесса трансформации нефтяного загрязнения почвы.

Выявлены факторы окружающей среды, к которым относятся рН и влажность, влияющие на стабильность нефти и особенности ее миграции в грунтовые воды.

Впервые получены данные по воздействию различных уровней загрязнения почв нефтью на сельскохозяйственные культуры. Полученные закономерности свидетельствуют о наличии положительного действия нефти в концентрации до 500 мг/кг и снижении урожайности и пищевой ценности растений при загрязнении 750-10000 мг/кг нефти. Выявлен диапазон действующих концентраций нефти в почве на сельскохозяйственные тест-растения.

Санитарно-гигиеническая оценка состояния почв г. Москвы показала, что уровни загрязнения почвы нефтью колеблются в диапазоне от 33 до 13000 мг/кг.

Практическая значимость работы

Результаты исследования внедрены в практику в виде Методических указаний «Определение концентрации нефти в почве методом инфракрасной спектрофотометрии» МУК 4.1.1956-05), утвержденных Федеральной службой Роспотребнадзора Минздравсоцразвития России в 2005 г.

Установлены водно-миграционные и транслокационные показатели, которые могут быть использованы для обоснования безопасного уровня содержания нефти в почве.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Метод контроля нефтяного загрязнения почвы.

2. Трансформация и стабильность нефти в почве.

3. Миграция нефти из почвы в воду.

4. Влияние нефти на сельскохозяйственные растения.

5. Уровни нефтяного загрязнения почвы г. Москвы.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на: Пленуме научного совета по экологии человека и гигиене окружающей среды РАМН и МЗ РФ (г. Москва, 17-19 декабря 2003 г.); Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Окружающая среда и здоровье» (Суздаль 2005г.); 4-ом Международном Конгрессе по управлению отходами (Москва, 2005г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 научных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, 4 глав собственных исследований, обсуждения результатов, выводов, списка литературы, приложений. Текст изложен на страницах машинописи, содержит рисунка, таблиц, приложений. Библиография включаетисточник, в том числе ^ иностранных авторов.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Объектами изучения являлись товарная нефть «смесь западносибирских нефтей», плотность 0,842 г/см3; а также почва различных районов г. Москвы и Московской области.

В натурных наблюдениях были обследованы почвы детских игровых площадок в различных районах города Москвы, отличающиеся по уровню техногенной нагрузки (район Капотня ЮВАО; Хамовники ЦАО), а также

рекреационные зоны (Кузьминский, Битцевский, Лосиноостровский лесопарки, Строгинская пойма).

В качестве фоновой была использована дерново-подзолистая среднесуглинистая почва района поселка Красная Пахра Московской области.

Исследования проведены с 2002 по 2005 год, выполнено около 2500 химических анализов для оценки стабильности и трансформации нефти в почве, изучения ее водно-миграционной способности, установления уровня загрязнения почв Московского региона, а также 4300 исследований для изучения токсичности и мутагенной активности нефти. Количественная характеристика объема и направлений исследований представлена в таблице 1.

Таблица 1

Объем и направления исследования_

Количество проб Число

№ Направления исследований определений

I Разработка метода определения нефти в почве

1. Определение нефти в экспериментальной 232 232

почве

II Стабильность и тоанссЬормация нефти в почве

1. Изучение стабильности 2. Трансформация нефти 384 15 384 1320

III Изучение миграции не<Ьти 100 100

IV Воздействие нефти на высшие растения 1. Экспресс-тест на проращивание семян 2. Вегетационный эксперимент а) определение витамина С 66 48 1380 144

б) определение нитратов 48 144

в) определение крахмала 12 36

Всего по разделу: 174 1704

V Натурные исследования 1. Химические анализы

а). Определение нефти в натурных почвах б) Измерение рН почвы в) определение ОВП почвы 2. Суммарная токсичность почвы 3. Тестирование на гидробионтах 4. Тестирование на сперматозоидах быка 5. Тест Эймса 36 36 36 48 18 8 21 58 216 108 2400 54 8 204

Всего по разделу: 203 3048

Всего исследовано: проб - 1108, выполнено анализов-6788.

Химический анализ почв, загрязненных нефтью, а также водных и буферных экстрактов из почв проводили методами ИК-спектрометрии и хромато-масс-спектрометрии. Стабильность нефти в почве и ее водно-миграционная способность переходить в грунтовые воды исследованы в соответствии с Методическими рекомендациями по гигиеническому обоснованию ПДК химических веществ в почве (1982). Модификация методов состояла в способе внесения нефти в почву. Нефть вносили в сухую почву в миллилитрах с учетом ее плотности, затем почву доводили до нужной влажности и тщательно перемешивали.

Схема эколого-гигиенической оценки почв, загрязненных нефтью, включала в себя изучение токсичности почв методами экспресс-оценки. Исследования проведены со следующими тест объектам: 2-3 дневная модель Daphnia magna St., инфузории Tetrahimena piriformis, биосенсор «Эколюм», культура клеток спермы быка, семена сельскохозяйственных культур (пшеница сорта Заря, овес сорта Скакун, ячмень сорта Зазерки-85, горох сорта Орегон, редис сорта Красный ранний). Оценка суммарной мутагенной активности проводилась в тесте Salmonella микросомы (тест Эймса).

Исследованы как сами почвы, так и их водные и ацетатно-аммонийные буферные экстракты. В соответствии с требованиями методик экстракты готовили в соотношении почва:экстрагент 1:1 и 1:10. Исследования на почвах проведены при влажности 60% от полной влагоемкости (ПВ).

Также в почвах проведено определение содержания нефтяных углеводородов, рН, окислительно-восстановительного потенциала.

Влияние нефтяного загрязнения почв на сельскохозяйственные растения проведено в натурных экспериментах с использованием культур редиса сорта Красный ранний, салата сорта Барлинский желтый и картофеля сорта Луговской. Микрополевой опыт был заложен в соответствии с общепринятыми методическими указаниями (Методика полевых опытов. ВИУА, 1990; Доспехов Б.А., 1979). После внесения нефти в почву ее тщательно перемешивали. Исследования проведены совместно с ВНИИ агрохимии им. Д.Н. Прянишникова. Оценена урожайность культур, содержание в них нитратов и витамина С. Под редис внесены следующие концентрации нефти: 250, 500, 750, 1000, 5000 и 10000 мг/кг. Изучено последействие высоких концентраций нефти (1000-10000 мг/кг). Под салат внесено 1000, 5000 и 10000 мг/кг нефти. Под картофель - 500,1000 и 1500 мг нефти/кг почвы.

Статистическая обработка результатов экспериментальных исследований проведена с использованием пакетов стандартных компьютерных программ Excel 7.0, SPSS+.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Разработка метода определения нефти в почве

Основными недостатками существующих к настоящему времени методов определения нефти в почве (газохроматографический, флуориметрический, люминесцентно-капиллярный, весовой) являются их неселективность, так как все они не учитывают мешающее влияние гуминовых соединений и поэтому дают завышенные результаты по отношению к нефтяным углеводородам, и большую погрешность определения. Кроме того, некоторые из них ограничены анализом только легко- (газохроматографический) или высококипящих (флуориметрический) фракций нефти. Эти методы метрологически неаттестованы и не могут быть использованы в практике при контроле качества почвы. В связи с этим для проведения гигиенических исследований оказалась необходимой разработка чувствительного метода анализа нефтяного загрязнения почвы.

Поэтому первый раздел исследования посвящен разработке метода определения суммарного содержания нефти в почве с использованием инфракрасной спектрофотометрии. Метод основан на зависимости интенсивности поглощения в ИК-области спектра С-Н-связей в метиленовых и метальных группах углеводородов от массовой концентрации углеводородов нефти. Сущность метода заключалась в двухступенчатой экстракции нефтяных углеводородов четыреххлористым углеродом из почвы, хроматографическом отделении их в экстракте от полярных соединений на оксиде алюминия и количественном определении на ИК-спектрофотометре при длине волны 3,42 мкм. Выбор четыреххлористого углерода в качестве экстрагента обусловлен тем, что для применения ИК-спектрофотометрии требуется растворитель, не содержащий С-Н и С=С-связей. Нами были определены оптимальные условия извлечения нефти из почвы, включающие в себя выбор величины массы почвы, объема экстрагента, кратность и продолжительность экстракции, степень перемешивания. Было установлено, что практически полное извлечение нефти из сухой почвы достигалось при значениях, приведенных в таблице 2. При этом учитывалось, что оптимальное соотношение массы к объему экстрагента

должно быть не менее 1:1,5, а объем четыреххлористого углерода, используемый для экстракции, - не менее 15 см3.

Таблица 2

Зависимость количества нефти в экстракте от массы почвы и объема _экстрагента при разных концентрациях нефти в почве_

Концентрация нефти в почве, мг/кг Масса почвы, г Объем экстрагента, см3 Уровни концентраций нефти в экстрагенте, мг/дм3

20-100 25-50 80-100 5-60

100-1000 10-25 40-80 10-600

1000-4000 5-10 15-40 125-2700

4000-10000 2-5 15-20 400-3000

Экспериментальным путем было установлено, что наиболее полное извлечение нефти из почвы достигалось двухступенчатым экстрагированием при комнатной температуре путем внесения в образец почвы сначала 60-70% объема экстрагента с последующим 15-20-минутным встряхиванием, 10-минутным отстаиванием, сливанием экстракта в другую емкость и дальнейшим внесением оставшегося количества экстрагента с выполнением тех же этапов, заканчивая фильтрованием экстракта в ту же емкость.

Далее экстракт подвергался очистке пропусканием через колонку, заполненную оксидом алюминия. Навеску оксида алюминия устанавливали расчетным путем, исходя из того, что Зг АЬОз достаточны для очистки примерно 200 мг нефти. При содержании нефти в элюате, превышающем 350 мг/дм3, его необходимо разбавлять, фиксируя при этом степень разбавления. Полученный элюат анализировали на ИК-спектрофотометре.

Концентрацию нефти в элюате определяли по формуле: СНэ = К • СНг - СНо, где Снэ - концентрация нефти в элюате, мг/дм3;

СНг - концентрация нефти, найденная по градуировочной зависимости, мг/дм3; К - коэффициент разбавления элюата четыреххлористым углеродом; Сно - концентрация в элюате гуминовых соединений в контрольной почве, найденная по градуировочной зависимости для фонового образца почвы, мг/м3.

Зная количество экстрагента (У0) и массу образца почвы (Р), рассчитывали концентрацию в почве нефти:

Сн = 0(КСНг-СНо)У<Л>,где

Э - коэффициент пропорциональности, устанавливающий зависимость степени экстракции нефти из почвы для данного вида почвы.

Разработанный метод метрологически аттестован и оформлен в виде методических указаний, утвержденных и рекомендованных к практическому применению Федеральной службой Роспотребнадзора Минздравсоцразвития России. (МУК 4.1.1956-05). Оценка систематической и случайной составляющих погрешности проведена в соответствии с алгоритмом, предусмотренным ГОСТом. Суммарная погрешность измерения составила ±24% при доверительной вероятности 0,95. Метод учитывает мешающее влияние гуминовых веществ в почве, не зависит от состава и вида нефти и типа почвы.

Таким образом, для гигиенических исследований разработан и рекомендован к практическому применению инфракрасно-спектрометрический метод контроля нефтяного загрязнения почвы с чувствительностью 20 мг/кг.

Изучение стабильности и деструкции нефти в почве

Определение стабильности химических веществ в почве относится к числу обязательных предварительных исследований при решении вопроса о необходимости гигиенического нормирования веществ в почве. Стабильность характеризует не только способность загрязнителя к разложению, но и способность почвы к самоочищению, что особенно важно при оценке опасности загрязнения, и позволяет судить о скорости и полноте разрушения нефти, выявить факторы, влияющие на этот процесс и прогнозировать возможный уровень ее накопления в почвах.

Деструкция нефти в концентрациях 1000, 5000 и 10000 мг/кг изучена в зависимости от различных физико-химических факторов: влажности, равной 20%, 60% и 80% от полной влагоемкости, и кислотности почвы: рН 4,4 и 7,3. Температура во всех сериях эксперимента составляла 18-20°С. Анализ проб почвы на содержание нефти проведен на 1, 5, 15, 30, 45, 60, 90 и 120 сутки. Критерием стабильности являлся период полного распада нефти (Т99).

Константы (К) скорости протекания процесса деструкции были рассчитаны методом наименьших квадратов на примере дерново-подзолистой почвы с двумя значениями рН и тремя значениями влажности в диапазоне изученных концентраций нефти. На основании полученных констант скорости деструкции были рассчитаны периоды, в течение которых концентрация нефти в почве сократилась в 100 раз (Т99) (табл. 3, рис. 1).

Таблица 3

Зависимость периода полной деструкции нефти от исходной концентрации, рН

и влажности почвы

рН Влажность почвы, % от ПВ Начальная (внесенная) концентрация нефти, мг/кг

1000 5000 10000

К Т99, месяц К Т99, месяц К Т99, месяц

4,4 20 0,0138 11 0,0129 12 0,0096 16

60 0,0083 18 0,0082 18 0,0075 20

80 0,0060 25 0,0092 16 0,0069 22

7,3 60 0,0139 11 0,0129 12 0,0133 11

При пониженной влажности период полного распада зависел от начальной концентрации нефти в почве. С повышением влажности процесс деструкции замедлялся и уже независимо от начальной концентрации нефти в почве составлял в среднем 19 месяцев (для 60% влажности) и 21 месяц (для 80% влажности). С увеличением рН почвы процесс деструкции проходил значительно быстрее.

Обратило на себя внимание то, что в этой серии опытов процесс деструкции аналогичен серии с пониженной влажностью почвы: Т99 для концентрации 5000 мг/кг равно 12 месяцам в обоих случаях. Однако с увеличением исходной концентрации процесс деструкции нефти не замедлялся. При нейтральной реакции среды период разрушения не зависел от начальной концентрации нефти в почве и определялся величиной константы скорости реакции.

■ влажность 80%, рН 4,4

■ влажность 60%, рН 4,4

■ влажность 20%, рН 4,4

□ влажность 60%, рН 7,3_

1000 мг/кг 5000 мг/кг 10000 мг/кг исходная концентрация

Рис. 1. Степень стабильности нефти в почве по изменению показателя полного разложения (Т99) в зависимости от условий эксперимента.

Таким образом, полученные результаты свидетельствовали о том, что нефть обладает значительной устойчивостью в почве. Для полной деструкции нефтяных углеводородов в почве, однократно загрязненной от 1000 до 10000 мг/кг, потребовалось 1,5-2 года. Степень деструкции зависела от рН и влажности почвы. Наибольшая деструкция выявлена при нейтральной реакции среды (рН 7,3) и пониженной влажности почвы (20% от ПВ). Полное разложение нефти в почве в изученном диапазоне концентраций с влажностью 80% от ПВ обнаружено через 2 года.

Изучение трансформации компонентов нефти в почве

Результаты хромато-масс-спектрометрического анализа летучих компонентов нефти в почве в зависимости от концентрации и времени после внесения нефти для почв с рН 4,4 показали, что содержание всех компонентов нефти уменьшалось с течением времени независимо от внесенного количества. Данные компонентного состава коррелировали с результатами ИК-спектрометрии, характеризующими суммарное содержание нефти в почве.

Наиболее интенсивно из почвы удалялись низколетучие алканы, алкены, нафтены и ароматические углеводороды. Установлено уменьшение содержания в почве за 15 суток алканов в 5 раз, алкенов в 3 раза, циклических углеводородов почти в 4 раза, ароматических и полициклических углеводородов почти в 6 раз (при начальной концентрации нефти 1000 мг/кг). Наиболее интенсивно процесс снижения концентрации летучих веществ из почвы имел место в первые сутки после внесения.

Одновременно с уменьшением концентрации углеводородного состава нефти наблюдался процесс окисления компонентов нефти микроорганизмами, присутствующими в почве, причем с увеличением времени содержание кислородсодержащих веществ возрастало (рис. 2).

В результате трансформации углеводородов предельного ряда обнаружены альдегиды и кетоны: 2-метилбутаналь, 2,4-гептадиеналь, 3,5-октадиен-2-он, октаналь, нонаналь, тридеканаль, оксиран(2,2-диметилпропил). Окисление алкилбензолов привело к образованию бензальдегида, бензметанола, З-фенил-2-пропеналя, этанона1-(2-метилфенила). Окислительная трансформация нафтенов способствовала образованию циклобутанона, 2,3,3,4-тетраметила. Среди продуктов окисления ПАУ был обнаружен 1,4-нафталиндиол. В целом, содержание кислородсодержащих веществ в нефти за 15 суток аналитического мониторинга возросло в 8 раз, при этом содержание

спиртов увеличилось в 3,5 раза, альдегидов - в 2 раза, кетонов в 1,2 раза, эфиров в 2,3 раза (при начальной концентрации нефти 1000 мг/кг).

1000 мг/кг__ 5000 мг/кг _10000 мг/кг

| —»-- Углеводороды ■ Кислородсодержащие вещества

Рис. 2. Динамика содержания углеводородов и образования продуктов трансформации (кислородсодержащих веществ) в почве в зависимости от времени.

С увеличением начальной концентрации нефти в почве процесс трансформации углеводородов несколько замедлялся. Так, увеличение содержания всех кислородсодержащих веществ при начальной концентрации нефти 10000 мг/кг за 15 суток контроля составило только 7 раз (по сравнению с 8 раз для 1000 мг/кг), увеличение содержания спиртов в 1,5 раза, альдегидов - в 1,6 раза, кетонов - даже несколько снизилось, эфиров увеличилось в 1,5 раза.

Таким образом, установлен важный в гигиеническом отношении факт, что в результате процессов трансформации- углеводородной составляющей компонентного состава нефти в почве выявлены токсичные кислородсодержащие продукты, в частности альдегиды, кетоны, спирты, эфиры и органические кислоты.

Изучение миграции нефти по профилю почвы

Существенным аспектом, нуждающимся в эколого-гигиенической оценке, является изучение возможности поступления токсичных веществ в грунтовые воды под действием водных миграционных процессов. Отмеченные во всех вариантах опыта колебания содержания нефтяных углеводородов (рис. 3) в фильтрате на протяжении всего срока наблюдений (1 месяц) были выше, чем в контрольном опыте, однако ни разу не превышали их ПДК для воды водоемов хозяйственно-питьевого водоснабжения, соответствующую 0,1 мг/л. Максимальная концентрация нефтяных углеводородов в фильтрате была

определена на 25-е сутки при содержании нефти в почве 1000 мг/кг и составила 0,019 мг/л, что находилось на уровне 0,2ПДК.

ч о

я н •е-

= -5

к ^

я 5

&

ПДКвв 1000 мг/кг 5000 мг/кг 10000 мг/кг

контроль (фон)

Исходная концентрация нефти в почве

Рис. 3. Уровни содержания углеводородов в фильтрате при оценке процесса миграции нефти из почвы в воду (на 30-е сутки наблюдения).

По завершении эксперимента в почве одной из колонок, содержащей 1000 мг/кг, обнаружен процесс глееобразования. На возможность глеегенеза почв при загрязнении их органическими полютантами указывал ряд авторов (Зайдельман Ф.Р., 1974, Давыдова И.Ю., 2005). Исследователями показано, что увеличение подвижности железа в восстановленной глеевой (бескислородной) среде в почвах антропогенно-модифицированных ландшафтов являлось одним из негативных последствий техногенеза. Происходило элювиирование Ре2+, Мп2+ и других химических элементов, что приводило к развитию техноглеегенеза.

Послойный анализ почвы через 1 месяц после внесения нефти показал, что наибольшее ее остаточное количество обнаружено в верхнем слое почвы (рис. 4).

При исходной концентрации нефти 1000, 5000, 10000 мг/кг на глубине почвы 0-5 см задерживалось в среднем соответственно: 66,9%, 58,3%, 28% нефти, на глубине 10-15 см - 4%, 1,7%, 15,5%, на глубине 20-25 см - 3,4%, 0,7%, 0,5% от внесенного количества нефти.

Таким образом, выявлена высокая буферная роль дерново-подзолистой почвы, в верхнем горизонте которой (0-15 см) адсорбировалось до 100% внесенной в почву нефти.

Содержание НУВ, мг/кг

3000

2500

200С

150(

1001

50

слой, см

Рис. 4. Послойное остаточное распределение нефтяных углеводородов в почве в процессе миграции.

Установлено, что в изученном диапазоне концентраций степень миграции нефтяных углеводородов не зависела от исходного содержания нефти в почве. Однократное загрязнение почвы нефтью на уровне 1000, 5000 и 10000 мг/кг не представляло опасности ее миграции с точки зрения загрязнения грунтовых вод.

Полученные результаты могут служить исходными данными при обосновании максимально допустимой концентрации нефтяных углеводородов в почве по водно-миграционному показателю вредности.

Методом экспресс-теста на проращивание семян нами установлено, что наиболее чувствительной культурой на загрязнение нефтью оказался горох (рис. 5). Достоверное негативное действие нефти на данный биотест отмечено, начиная с концентрации 1000 мг/кг.

Семена пшеницы оказались менее чувствительны к изученному диапазону загрязнения. Достоверное негативное влияние нефти на эту культуру начиналось с концентрации 3000 мг/кг.

Для того чтобы определить точную концентрацию нефти, вызывающую угнетение развития семян овса нами было рассчитано уравнение регрессии (у = 0,048х + 2,1183; 112=0,98). По этому уравнению концентрация нефти, вызывающая торможение развития семян овса на 20%, составила 1200 мг/кг.

При концентрации 8400 мг/кг у всех культур наблюдалось превышение длины подсемядольного колена над длиной корней, что указывает на токсичное

Оценка влияния нефти на растения

действие нефти. При концентрации 84000 мг/кг полностью подавлялось развитие семян.

Рис. 5. Чувствительность различных культур к нефтяному загрязнению почвы.

Таким образом, пороговая концентрация нефти в почве, оказывающая угнетающее действие на первую фазу развития исследованных сельскохозяйственных культур, может быть установлена на уровне 1000 мг/кг.

Проведенные далее вегетационные эксперименты также показали различную чувствительность сельскохозяйственных культур к загрязнению.

Эксперименты выявили определенные закономерности действия нефтезагрязнения почвы на продукционные процессы в тестовых растениях. Концентрации нефти в почве - 500 мг/кг для редиса (рис. 6) и 1000 мг/кг для салата, в целом, не оказывали негативное влияние на урожайность и качество овощных культур.

я 28

I 8

«

о

к

8 -12

0

1 "32

*

о

Й -52

и

30,7

Рис. 6. Действие нефти на изменение урожайности редиса.

Более высокие уровни загрязнения угнетали продукционные процессы. При выращивании картофеля загрязнение почвы нефтью в исследованных концентрациях 0, 500, 1 ООО и 1500 мг/кг в целом не отразились отрицательно на его урожайности и качестве клубней. Вместе с тем, следует указать на определенную тенденцию к снижению урожайности картофеля при уровне загрязнения нефтью свыше 500 мг/кг почвы.

Исходя из изложенного, пороговая концентрация загрязнения почвы нефтью для культуры картофеля находится за пределами 1500 мг/кг. В отличие от таких культур, как салат и редис, картофель характеризовался более высокой устойчивостью к нефтезагрязнению и может быть рекомендован к выращиванию на почвах с содержанием нефти до 1500 мг/кг при полном соблюдении агротехнических мер. При этом невысокий уровень загрязнения (около 500 мг/кг) может оказывать благодаря действию нефтяных ростовых веществ стимулирующее влияние на продукционные процессы в растениях.

Концентрации нефти в почве 500 мг/кг для редиса, 1000 мг/кг для салата и картофеля неоднозначно влияли на качество урожая тест-культур (рис. 7, 8).

Хотя содержание нитратов у всех культур при слабом нефтезагрязнении почвы соответствовало нормативам безопасности продовольственного сырья, отмечена устойчивая тенденция снижения содержания нитратов у редиса и салата с повышением уровня нефтезагрязнения почв и противоположная зависимость у картофеля.

Рис. 7. Содержание нитратов (столбцы) и витамина С (линия) в редисе в зависимости от содержания нефти в почве: 1 - 0 (контроль), 2 - 250 мг/кг, 3 -500 мг/кг, 4 - 750 мг/кг.

2 500 т Й

Э- 400 -

500

я

L I

а о4

-20 g s !

2 3 4

На ряду с этим при увеличении уровня нефтезагрязнения почвы установлена устойчивая тенденция повышения концентрации витамина С у редиса и в меньшей мере - у салата, что, очевидно, связано с защитной

реакцией этих культур на неблагоприятные условия произрастания. В картофеле, на который применяемые в опыте уровни нефтезагрязнения не оказали выраженного токсического действия, содержание витамина С тесно коррелировало с величиной урожайности (г = 0,93). При этом загрязнение почвы нефтью значительно, на 5 - 10% (абсолютных), повышало содержание крахмала в клубнях.

12 3 4

Рис. 8. Содержание нитратов (столбцы) и витамина С (линия) в клубнях картофеля в зависимости от содержания нефти в почве: 1 - 0 (контроль), 2 - 500 мг/кг, 3 - 1 ООО мг/кг, 4 -1500 мг/кг.

Итак, выявлено статистически достоверное влияние нефтезагрязненной почвы на продукционные процессы сельскохозяйственных растений. Невысокие концентрации нефти в почве (500 мг/кг для редиса и 1000 мг/кг для салата) оказывали положительное влияние на их урожайность и качество, повышение концентрации вызывало в различной степени выраженное снижение их урожайности. При гигиенической оценке опасности загрязнения почв нефтью необходимо учитывать различную реакцию сельскохозяйственных культур.

Натурные исследования почв, загрязненных нефтью

Задачей натурных исследований являлось выявление реального уровня загрязнения почвы селитебных и некоторых рекреационных зон г. Москвы. Исследованы почвы селитебной зоны районов Капотня (ЮВАО) и Хамовники (ЦАО), трех лесопарков: Битцевский, Кузьминский, природный национальный парк Лосиный остров (в черте города); двух скверов: микрорайон Строгино и Новодевичий проезд (Хамовники).

Натурные наблюдения детских игровых площадок свидетельствуют о значительном загрязнении почвенного покрова детских игровых площадок

нефтяными углеводородами, количество которых колеблется в значительных пределах - от 14 мг/кг до 12990 мг/кг почвы.

Наиболее интенсивное загрязнение почвы наблюдалось на территории детских площадок, расположенных в жилых районах, расположенных к югу от Московского нефтеперерабатывающего завода (МНПЗ). Уровень содержания нефтяных углеводородов в образцах почвы значительно варьировал в зависимости от расстояния от завода, составляя 322-331 мг/кг на расстоянии 300-500 м от МНПЗ, и резко повышался, достигая на расстоянии 800 м максимума - 2643 мг/кг в почве территории игровой площадки и 12999 мг/кг в поверхностном слое площадки с игровыми сооружениями. Далее на расстоянии 1200 - 1500 м от завода количество нефтяных углеводородов в почве снижалось до 190-121 мг/кг соответственно. Аналогичная взаимосвязь отмечается и по другим направлениям от завода. Однако, максимальные уровни содержания нефти в почве не превышали 1204 мг/кг в северном направлении (1800 м) и 394 мг/кг в западном направлении (1200 м) от завода. В целом, пространственное распределение загрязнений нефтяных углеводородов в исследованных почвах Капотни согласуется с общепринятым мнением о том, что в условиях Европейской части России максимальная концентрация атмосферных выбросов на земную поверхность наблюдается на расстоянии 1520-кратной высоты заводских труб. Исходя из этого, для предприятий, высота труб которых находится в пределах 50-100 м, наибольшее загрязнение почв следует ожидать на расстоянии 1,5-2 км от источника загрязнения.

Почва детских игровых площадок в районе Хамовники также оказалась значительно загрязненной. Максимально обнаруженное количество нефтяных углеводородов составило 1755 мг/кг. Во всех случаях найденные в образцах почвы количества нефтяных углеводородов превышали фоновый уровень. Их коэффициент превышения фоновой концентрации колебался от Кс = 5,3 до 27,4. Наиболее вероятными источниками загрязнения почвы были автомашины, стоянки которых практически вплотную окружали детские придомовые игровые площадки. Наиболее низкое содержание нефтяных углеводородов, отмеченное в почве сквера Новодевичьего монастыря и в Несвижском переулке, обусловлено, по нашему мнению, отдаленностью игровых площадок от проезжей части и экранированием их зелеными насаждениями.

Биотестирование на различных тест-объектах (гидробионты, фитотест, культура сперматозоидов быка) показало, что на выбранных нами образцах почвы чувствительность к нефтяному загрязнению проявили только ОарИша

magna Straus, гибель которых наблюдалась в водной вытяжке из почв, содержащих 1204-12990 мг/кг нефти. Изучение суммарной мутагенной активности водных и буферных экстрактов нефти из натурных и модельных почв (концентрации нефти 160-15625 мг/кг) на тесте Salmonella микросомы (тест Эймса) на штаммах ТА 100 и ТА98 в вариантах без (СМ-) и в присутствии системы метаболической активации (СМ+) также не показало мутагенного эффекта.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изучению влияния нефтяного загрязнения на почву посвящено большое количество литературы. Однако практически все исследования касаются высоких уровней загрязнения при разливах нефти и рекультивации почвы после аварий.

В связи с тем, что существующие к настоящему времени методики определения нефти в почве не отвечают требованиям, предъявляемым к методам контроля, нами разработан чувствительный, селективный метод анализа суммарного содержания нефти в почве с использованием ИК-спектрометрии, пригодный для проведения гигиенических исследований. Метод утвержден Федеральной службой Роспотребнадзора Минздравсоцразвития России.

Проведенное нами изучение стабильности нефти в почве подтвердило данные (Байков У.М., Галлиев М.А., 1987) об ее значительной устойчивости и малой степени деструкции. Результаты нашего исследования показали, что в диапазоне концентраций 1000-10000 мг/кг нефть в дерново-подзолистой среднесуглинистой почве с pH 4,4 будет сохраняться более двух лет. Отмечено также, что наиболее интенсивно процесс деструкции проходит в течение первых пяти суток и потом замедляется. Это согласуется с данными, полученными в аварийных ситуациях (Сергиенко Л.И., Тимофеева В.И., 1983), свидетельствующими о том, что в первые 2-3 суток окисляется до 40% нефтепродуктов.

Результаты изучения трансформации нефти в почве подтверждают имеющиеся в литературе сведения о том, что процессы биодеградации нефти идут в двух противоположных направлениях. Наряду с уменьшением предельных, непредельных, циклических и ароматических углеводородов, нами идентифицированы образующиеся в результате трансформации углеводородной составляющей компонентного состава нефти, токсичные

кислородсодержащие продукты (альдегиды, кетоны, спирты и органические кислоты). Это свидетельствует о необходимости контроля токсичных и опасных продуктов деструкции нефти.

Изучение процесса миграции нефти по профилю почвы показало, что загрязнение на уровне 1000, 5000 и 10000 мг/кг не представляет опасности для грунтовых вод. Однако полученные данные подтверждают литературные сведения о развитии процесса оглеения нефтезагрязненных почв в условиях их переувлажнения (Зайдельман Ф.Р., 1974; Давыдова И.Ю., 2005), что ведет к общему ухудшению физико-химических свойств почвы и процессов самоочищения почвы.

Проведенные агрохимические исследования существенно дополнили отсутствующие данные о влиянии нефтезагрязнений на развитие и пищевую ценность сельскохозяйственных культур - продуктов питания. Показано наличие положительного влияния нефти на урожайность и качество тестовых растений и выявлены пороговые уровни: для редиса (500 мг/кг), салата (1000 мг/кг), картофеля (1500 мг/кг). Увеличение этих концентраций вызывало в различной степени выраженное снижение их урожайности. Экспериментально установленная зависимость между уровнем содержания в почве нефти и количеством витамина С и нитратов в продуктивных органах растений свидетельствует о влиянии загрязнителя на продукционные процессы сельскохозяйственных растений.

В целом, в диапазоне исследованных концентраций (250-10000 мг/кг) установлено, что нефть в дерново-подзолистой среднесуглинистой почве стабильна, обладает низкой водно-миграционной способностью, т.к. сорбируется верхним слоем почвы. В то же время, наряду с уменьшением качественно-количественного состава углеводородов, обнаружено образование токсичных кислородсодержащих соединений. Выявлена различная чувствительность сельскохозяйственных растений к нефтяному загрязнению.

ВЫВОДЫ

1. Разработан простой, доступный для органов Госсанэпиднадзора метод определения нефти, позволяющий контролировать нефтяное загрязнение почвы независимо от типа почвы и вида нефти с чувствительностью 20 мг/кг и погрешностью измерения ±24%. Метод может быть рекомендован в качестве методического обеспечения для контроля содержания нефтяных углеводородов в почве и последующего их гигиенического нормирования.

2. Для полной деструкции нефтяных углеводородов в почве в диапазоне концентраций от 1000 до 10000 мг/кг потребовалось 1,5-2 года. Показано, что степень деструкции зависит от рН и влажности почвы. Наибольшая степень деструкции выявлена при слабо щелочной реакции среды (рН 7,3, влажность 60% от полной влагоемкости - ПВ) и пониженной влажности почвы (20% от ПВ, рН 4,4). Полное разложение нефти в изученном диапазоне концентраций в почве с влажностью 80% от ПВ обнаружено через 2 года.

3. Аналитический мониторинг компонентного состава с использованием хромато-масс-спектрометрии установил, с одной стороны уменьшение содержания в почве углеводородов (предельных, непредельных, циклических, ароматических и т.д.) в первые сутки в 1,5 раза, на 15 сутки - в 3-5 раз, а с другой стороны - образование и накопление кислородсодержащих (альдегидов, кетонов, спиртов, органических кислот) соединений, что свидетельствует о необходимости учета и контроля токсичных продуктов трансформации.

4. Установлено, что в диапазоне концентраций 1000-10000 г/кг водно-миграционная способность нефтяных углеводородов не зависит от исходной концентрации нефти в почве. Загрязнение почвы нефтью на уровне до 10000 мг/кг адсорбируется верхним слоем почвы и является безопасным для грунтовых вод. Результаты изучения послойного распределения нефтяных углеводородов установили, что угроза загрязнения грунтовых вод может возникнуть лишь при концентрациях нефти в почве более 10000 мг/кг.

5. Экспериментально выявлена различная чувствительность сельскохозяйственных культур к нефтяному загрязнению почвы. В диапазоне изученных концентраций (250-10000 мг/кг) наиболее чувствительным оказался редис, для которого максимально недействующая доза составила 500 мг/кг. Для культуры картофеля она находилась за пределами 1500 мг/кг, для салата в пределах 1000 мг/кг.

6. Приоритетными показателями для гигиенической оценки нефтяного загрязнения почвы по результатам работы следует рассматривать фитотоксическое действие на сельскохозяйственные растения и способность к трансформации с образованием опасных кислородсодержащих соединений.

7. Показано, что нефтяное загрязнение почвы детских игровых площадок г. Москвы может достигать 13000 мг/кг, что превышает пороговые уровни для

исследованных растений до 26 раз и, учитывая возможность образования токсичных и опасных кислородсодержащих продуктов трансформации, может быть неблагоприятным для здоровья человека.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Карцева Н.Ю. К вопросу о гигиенической оценке влияния нефти на сельскохозяйственные растения// Материалы пленума «Соц.-гиг. мониторинг: методолог., региональн. особенности, управленч. решения». М., 2003.-С. 158-160.

2. Карцева Н.Ю. К вопросу о влиянии нефти на сельскохозяйственные растения// Материалы Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Окружающая среда и здоровье», Суздаль, -2005.-С. 450-451.

3. Карцева Н.Ю. Изучение миграции нефтяных углеводородов в грунтовые воды при загрязнении почв нефтью// Материалы Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Окружающая среда и здоровье», Суздаль, 2005 - С. 452-453.

4. Карцева Н.Ю. Оценка влияния нефтяного загрязнения почв на сельскохозяйственные растения// Сборник докладов 4-го Международного Конгресса по управлению отходами. М., 2005. - С. 140-141.

5. Малышева А.Г., Козлова Н.Ю., Карцева Н.Ю. Определение концентрации нефти в почве методом инфракрасной спектрофотометрии М., 2005. - 19 с.

6. Русаков Н.В., Крятов И.А., Короткова Г.И., Гумарова Ж.Ж., Стародубов А.Г., Карцева Н.Ю.. Гончарук O.A. Актуальные проблемы обращения с отходами производства и потребления// Вестник РАМН, 2006 (принята в печать).

7. Русаков Н.В., Короткова Г.И., Стародубов А.Г., Карцева Н.Ю.. Шемякина Ю.В. Эколого-гигиенический риск опасности отходов производства и потребления// Гигиена и санитария, 2006 (принята в печать).

Для заметок

Для заметок

Для заметок

Заказ № 51/03/06 Подписано в печать 09.03.2006 Тираж 50 экз. Усл. п л 0,88

4 ООО "Цифровичок", тел. (095) 797-75-76; (095) 778-22-20 www.cfr.ru; е-таИ:info@cfr.ru

¿тл r

»-4704

Актуальность проблемы. К настоящему времени почва большинства промышленных регионов в значительной степени деградировала и нуждается в серьезных оздоровительных мероприятиях (Онищенко Г.Г., 2002).

В последние годы одним из наиболее приоритетных загрязнителей окружающей среды является нефть. Ее повсеместная распространенность и негативное воздействие на почвенно-растительный покров, атмосферный воздух, поверхностные и подземные воды, экологические системы и здоровье населения отмечаются на всех стадиях освоения нефтяных месторождений - от бурения до промышленной переработки, ликвидации оборудования и доставки потребителю. Хищническое использование невосполнимых природных ресурсов и малоэффективная их переработка с образованием огромного количества отходов, загрязняющих атмосферный воздух, воду и почву вызывает стремительное возрастание экологически обусловленных нарушений здоровья населения (Русаков Н.В., Рахманин Ю.А., 2004).

Если еще 10 лет тому назад загрязнение нефтью и нефтепродуктами считалось проблемой импактного загрязнения почв, то в последние годы, в связи со все возрастающими масштабами добычи, переработки и транспортировки нефти и нефтепродуктов, загрязнение окружающей среды нефтяными углеводородами стало острейшей экологической проблемой не только для России, но и всех развитых стран мира (McGill, 1977; Atlas R.M., 1991). Несмотря на острую актуальность проблемы, многие вопросы, связанные с оценкой опасности нефтезагрязненных почв, остаются нерешенными.

В почве возможно превращение нефти в более токсичные соединения, которые могут в ней адсорбироваться и накапливаться (Гончарук Е.И., 1986). Загрязненная почва может стать источником поступления токсикантов в организм человека по трофическим цепям: почва - растения - продукты питания, почва - грунтовые воды - человек, почва - атмосферный воздух -человек, что увеличивает риск возникновения экологически обусловленных заболеваний.

Литературные данные по загрязнению почв нефтью касаются в основном выбросов предприятий и рекультивации почв в районах аварийных разливов нефти (Глазовская М.А., 1977; Солнцева Н.П., Пиковский Ю.И., 1981 и др.). В немногочисленных работах гигиенического плана наиболее полно изучены закономерности циркуляции в окружающей среде, главным образом высоко сернистых (Деканоидзе А.А., 1984) и легких нефтепродуктов (Даукаева Р.Ф., 1985; Сафонникова СМ., 1986).

Информация о гигиенической оценке загрязнения почвы нефтью, закономерностях миграции нефти в окружающей среде и трансформации с оценкой продуктов деградации практически отсутствует. Учитывая, что реакция различных почв на нефть зависит от ряда факторов (осадки, температура, содержание гумуса, гранулометрический состав почв и др.) разработка единых показателей и критериев крайне затруднительна.

Остается весьма актуальной проблема трансформации веществ в окружающей среде. Трудной задачей является прогнозирование поведения органических веществ под действием природных физико-химических факторов в условиях загрязнения окружающей среды, и в частности почвы (Малышева А.Г., 1997, 2004). Нуждаются в разработке методические подходы и методы контроля нефти в почве. Отсутствует информация о гигиенической оценке загрязнения почвы нефтью.

С гигиенических позиций особое беспокойство вызывает растущее загрязнение нефтяными углеводородами почвы населенных пунктов под влиянием антропогенного воздействия. Загрязненная почва населенных мест может стать источником постоянного опосредованного поступления нефтяных углеводородов по многочисленным трофическим цепям, что увеличивает риск возникновения и роста заболеваний, этиологически связанных с факторами окружающей среды.

Однако в доступной литературе, информация о гигиенической оценке антропогенно-загрязненных почв, закономерности поведения и процессы миграции нефтяных углеводородов и степень возможного негативного воздействия таких почв на условия проживания и здоровье населения практически отсутствует.

Все выше изложенное и определило актуальность предлагаемой работы.

Целью настоящей работы являлась гигиеническая оценка процессов миграции и трансформации нефти в почве. Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Разработка высокочувствительного метода определения нефти в почве с использованием инфракрасной спектрометрии.

2. Изучение стабильности и трансформации с идентификацией продуктов деградации нефти в почве.

3. Оценка степени миграции нефти из почвы в воду и влияния на растения.

4. Оценка реальных уровней загрязнения почв мегаполиса (на примере г. Москвы).

Научная новизна работы состоит в следующем:

Разработан аналитический метод определения нефти в почве на основе инфракрасной спектрометрии для гигиенических исследований.

Изменение компонентного состава идентифицированных нефтепродуктов деструкции нефти в почве в зависимости от времени выявило окислительный характер процесса трансформации нефтяного загрязнения почвы.

Выявлены факторы окружающей среды, к которым относится рН и влажность, влияющие на зависимость процессов стабильности нефти и ее миграции в грунтовые воды.

Впервые получены данные по воздействию уровней загрязнения нефти на сельскохозяйственные культуры. Полученные закономерности свидетельствуют наличии положительного действия нефти в концентрации до 500 мг/кг и снижении урожайности и пищевой ценности растений при загрязнении 750-10000 мг/кг нефти. Выявлен диапазон действующих концентраций содержания нефти в почве на сельскохозяйственные тест-растения.

Санитарно-гигиеническая оценка состояния почв г. Москвы показала, что уровни загрязнения почвы нефтью колеблются в диапазоне от 33 до 13000 мг/кг.

Практическая значимость работы.

Результаты исследования внедрены в практику в виде Методических указаний «Определение концентрации нефти в почве методом инфракрасной спектрофотометрии» (МУК 4.1.1956-05), утвержденных Федеральной службой Роспотребнадзора Минздравсоцразвития России в 2005 г.

Установлены водно-миграционные и транслокационные показатели, которые могут быть использованы при обосновании безопасного уровня содержания нефти в почве.

Материалы работы доложены на: Пленуме научного совета по экологии человека и гигиене окружающей среды РАМН и МЗ РФ (Москва, 1719 декабря 2003 г.); Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Окружающая среда и здоровье» (Суздаль, 2005г.); 4-ом Международном Конгрессе по управлению отходами (Москва, 2005г.).

Исследования проводились в период с 2002 по 2005 гг. в соответствии с тематикой научно-исследовательских работ ГУ НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина РАМН в лабораториях гигиены почвы отходов и физико-химических методов исследования в сотрудничестве с лабораториями Института.

131 Выводы

1. Разработан простой, доступный для органов Госсанэпиднадзора метод определения нефти, позволяющий контролировать нефтяное загрязнение почвы независимо от типа почвы и вида нефти с чувствительностью 20 мг/кг и погрешностью измерения ±24%. Метод может быть рекомендован в качестве методического обеспечения для контроля содержания нефтяных углеводородов в почве и последующего их гигиенического нормирования.

2. Для полной деструкции нефтяных углеводородов в почве в диапазоне концентраций от 1000 до 10000 мг/кг потребовалось 1,5-2 года. Показано, что степень деструкции зависит от рН и влажности почвы. Наибольшая степень деструкции выявлена при слабо щелочной реакции среды (рН 7,3, влажность 60% от полной влагоемкости - ПВ) и пониженной влажности почвы (20% от ПВ, рН 4,4). Полное разложение нефти в изученном диапазоне концентраций в почве с влажностью 80% от ПВ обнаружено через 2 года.

3. Аналитический мониторинг компонентного состава с использованием хромато-масс-спектрометрии установил, с одной стороны уменьшение содержания в почве углеводородов (предельных, непредельных, циклических, ароматических и т.д.) в первые сутки в 1,5 раза, на 15 сутки - в 3-5 раз, а с другой стороны - образование и накопление кислородсодержащих (альдегидов, кетонов, спиртов, органических кислот) соединений, что свидетельствует о необходимости учета и контроля токсичных продуктов трансформации.

4. Установлено, что в диапазоне концентраций 1000-10000 мг/кг водно-миграционная способность нефтяных углеводородов не зависит от исходной концентрации нефти в почве. Загрязнение почвы нефтью на уровне до 10000 мг/кг адсорбируется верхним слоем почвы и является безопасным для грунтовых вод. Результаты изучения послойного распределения нефтяных углеводородов установили, что угроза загрязнения грунтовых вод может возникнуть лишь при концентрациях нефти в почве более 10000 мг/кг.

5. Экспериментально выявлена различная чувствительность сельскохозяйственных культур к нефтяному загрязнению почвы. В диапазоне изученных концентраций (250-10000 мг/кг) наиболее чувствительным оказался редис, для которого максимально недействующая доза составила 500 мг/кг, для салата - 1000 мг/кг, для культуры картофеля она находилась за пределами 1500 мг/кг.

6. Приоритетными показателями для гигиенической оценки нефтяного загрязнения почвы по результатам работы следует рассматривать фитотоксическое действие на сельскохозяйственные растения и способность к трансформации с образованием опасных кислородсодержащих соединений.

7. Показано, что нефтяное загрязнение почвы детских игровых площадок г. Москвы может достигать 13000 мг/кг, что превышает пороговые уровни для исследованных растений до 26 раз и, учитывая возможность образования токсичных и опасных кислородсодержащих продуктов трансформации, может быть неблагоприятным для здоровья человека.

133