Влияние Новочеркасской ГРЭС на содержание 3,4-бенз(а)пирена в почвах

 

Таблица 3

Влияние источников атмосферных  выбросов на содержание 3,4 – бенз(а)пирена в различных пищевых растениях (Девдариани, 1992)

Пищевые растения	Место произрастания	3,4 – бенз(а)пирен, нг/г сухой  массы
Рожь	Сельская местность	0,2-0,4
	Заводской район	4,0
Яблоки	Сельская местность	0,1-0,5
	Заводской район	До 60
Сливы	-	27
Салат	-	150
	250 м от завода по производству  сажи	60
Картофель	Сельская местность	До 1
	Заводской район	23
Капуста	Сельская местность	До 2
	Нефтехимический завод	20
	Углехимический завод	50
Шпинат	-	28
Томаты	-	1,8
Морковь	Сельская местность	0,1
	Нефтехимический завод	12

 

Установлено, что ПАУ  обладают способностью усиливать рост и размножение ряда растений. Впервые  это было показано на водорослях Obelia genikulata еще 60 лет назад. С тех пор  многочисленными исследованиями подтверждено, что в малых концентрациях бенз(а)пирен и другие ПАУ обладают ростостимулирующим действием.

 

1.9 Влияние  3,4–бенз(а)пирена на организм  человека

 

В качестве показателя присутствия  канцерогенных ПАУ в природных  объектах чаще всего определяют именно 3,4-бенз(а)пирен, который является индикатором загрязненности объекта ПАУ и сильнейшим мутагеном. Присутствие 3,4-бенз(а)пирена в любом количестве опасно для живого организма, так как, в организме он под действием ферментов вызывает реакции чуждые и несвойственные природе человека, образуются эпоксисоединения, реагирующие с гуанином, что препятствует синтезу ДНК, вызывает нарушение или приводит к возникновению мутаций, способствующих развитию раковых заболеваний.

В организм человека 3,4–бенз(а)пирен  может поступать по средствам таких «проводников», как:

воздух;

вода;

пища.

3,4–бенз(а)пирен идентифицирован  в табачном дыму (20-40 м кг/сигарету), дыму марихуаны (29 нг/сигарету), городском  воздухе (0,05-74 нг/м3), выхлопных газах  бензиновых двигателей (50-81 нг/л топлива), выхлопах дизельных двигателей (2-170 нг/кг экстракта), отработанных машинных маслах (5,2-35,1 нг/кг), загрязнениях водоемов (0,2-13000 нг/л), чае (3,9-21,3 нг/кг), кулинарных продуктах и др (Медико-биологические требования,1990).

Ежемесячные наблюдения Новочеркасского городского Центра экологической информации и мониторинга, свидетельствуют об устойчивом превышении ПДК бенз(а)пирена (7,98 ПДК ), максимальная концентрация которого была зарегистрирована в районе ЖБИ (10,57 ПДК ), медсанчасти, НЕВЗа (8,94 ПДК ) и м. Новоселовка (8,6 ПДК ) (Белоусова, 2001).

Так как 3,4-бенз(а)пирен  является продуктом неполного сгорания ароматических углеводородов, то естественно  его присутствие в выбросах автотранспорта. Поэтому на таких загрязненных автомагистралях  города как пр. Баклановский, м. Хотунок, Калинина, пр. Ермака превышение ПДК составляет от 7,99 до 8,87 и от 8,87 до 8,84 соответственно.

Отмечается высокое  содержание 3,4–бенз(а)пирена в пищевых  продуктах (Шулепова, 2004). Эти исследования заставили задуматься о связи 3,4–бенз(а)пирена и онкологических заболеваний желудочно-кишечного тракта.

Высокое содержание опасного канцерогена может вызывать нарушение  технологий производства тех или  иных продуктов питания.

Так на мелькомбинате  зерно вместо горячего воздуха продувалось дымом, и в результате в хлебопродуктах БП оказалось до 5 мкг/кг.

В копченых мясопродуктах  зафиксировали концентрации в 5 раз  выше, как раз столько, сколько  БП по экологическим нормативам допускается  в почвах.

В настоящее время  действует временный экологический норматив по ПДК 3,4-бенз(а)пирена. Исходили из того, что безопасная доза для легких человека–4,3 мг, для желудка–2 мг.

 

2.Объекты и  методика исследования

 

2.1 Объекты  исследования

 

Работа выполнена в 2008-2010 г.г. на кафедре почвоведения и  агрохимии Южного Федерального Университета.

Мониторинговые площадки были заложены в 2009 году. Они расположены  на разном удалении от НчГРЭС (1-20 км) и  приурочены к точкам единовременного  отбора проб воздуха, который производился при разработке проекта по организации и обустройстве санитарно-защитной зоны: точки № 1,2, 3, 5, б, 7 (рис.2).

В соответствии с розой  ветров было определено, так называемое, «генеральное направление» - прямая, проходящая от источника загрязнения через  селитебные зоны

г. Новочеркасска и станицы Кривянской. По линии «генерального направления» образцы отбирались в почвах мониторинговых площадок № 4, № 8, № 9, № 10.

Непременным условием отбора почвенных и растительных образцов было то, что площадки для мониторинговых наблюдений располагались на участках целины или залежи, т.е. почва не обрабатывалась, чтобы слои не были перемешаны, а растения имели естественное произрастание. Отбирались образцы вегетативной части растительности. Видовой состав представлен травянистыми дикорастущими растениями, типичными для степной зоны: овсюг обыкновенный (Avena fatua), бодяк полевой (Cirstum аrvense), полыни горькая (Artemisia fbsinthium), мышей зелёный (Sitaria viridis), пырей ползучий (Agropyrum repens), просо куриное (Echinochloa crus galli), пастушья сумка (Capsella bursa pastoris), вьюнок полевой (Convolvulus arvensis), марь белая (Cnenopodium album), амброзия полыннолистная (Ambrosia artemisifolia), подорожник большой (Plantago major). Образцы отбирались ежегодно во второй декаде июня в период максимального развития вегетативной части растительности.

Для определения содержания в почве 3,4-бенз(а)пирена почвенные  образцы отбирались послойно: на глубине 0-5 и 5-20 см.

В основу работы положен  материал результатов исследования содержания 3,4-бенз(а)пирена в почвах, надземной частях растительности мониторинговых площадок.

Образцы почв мониторинговых площадок отбирались и подготавливались для химического анализа в  соответствии с требованиями ГОСТ 17.4.4.02-84. Отбор растительных образцов на территории мониторинговых площадок включал образцы  надземной части естественной травяной растительности.

 

2.2 Методика  исследования

 

На базе эколого–аналитического экологического центра (ЮФУ) освоена  и разработана методика пробоподготовки  почвенных и растительных образцов. Методика осуществлялась в учебно-научной  лаборатории агроэкологии и сертификации почв в п. Рассвет, Ростовская область.

Метод основан на экстракции 3,4-бенз(а)пирена из почвенных и растительных образцов гексаном (С6Н14) трех кратно.

Методика пробоподготовки  почвенных и растительных образцов заключается в следующем:

Для начала 1г воздушно-сухой почвы (растительности) максимально диспергируется и дважды просеивается через сито диаметр которого 0,25 мм. Анализируемый образец помещается в ротационную колбу и заливается 20 мл 2-х % раствора КОН в этаноле, закрывается обратным холодильником и кипятится на водяной бане 2,5–3 часа. В процессе кипячения происходит омыление смолосодержащих и липидных компонентов почвы. Образуемый перколат сливают в коническую колбу и производят декантацию (встряхивание).

Заливают 15 мл гексана  и 5 мл дистиллированная вода, для более четкого разделения слоев. Образец встряхивают на роторе в течение 10 минут. Образец переносят в делительную воронку и сливают гексановый экстракт в отдельную посуду. Перколат еще дважды экстрагируют гексаном по той же схеме. Три порции экстракта объединяют и приливают дистиллированную воду, до нейтральной рН, определяют с помощью индикаторной бумаги. Переливавают экстракт в чистую темную, плотно закрывающуюся посуду (10 штук) и засыпают 5 г Nа2SO4 (сульфат натрия) и оставляют на ночь в холодильнике. Обезвоженный экстракт декантируют в ротационную колбу (сухую) и выпаривают на ротационном испарителе. Выпарив экстракт растворяют ацетанитрилом (СН3СN) и закаливают в жидкостный хроматограф «Agilent». По истечению заданного времени компьютер строит хроматограммы, которые затем анализирует исследователь.

 

2.3 Краткая  характеристика почв

 

Материалом исследования являются пробы почв и растений отобранные на мониторинговых площадках, прилегающих  к НчГРЭС (рис.2).

 

Рис.2 Карта-схема расположения мониторинговых площадок в зоне влияния  Новочеркасской ГРЭС

 

Площадка № 1- удаленность от НчГРЭС 1 км, направление  северо-восточное;

Площадка № 2 - удаленность от НчГРЭС 3 км, направление юго-западное;

Площадка № 3 - удаленность от НчГРЭС 2,7 км, направление  юго-западное;

Площадка № 4- удаленность от НчГРЭС 1,6 км, направление  северо-западное;

Площадка № 5- удаленность от НчГРЭС 1,2 км, направление  северо-запалное;

Площадка № 6- удаленность от НчГРЭС 2 км, направление  северное;

Площадка № 7- удаленность от НчГРЭС 1,5 км, направление  северное;

Площадка № 8- удаленность от НчГРЭС 5 км, направление  северо-западное;

Площадка № 9- удаленность от НчГРЭС 15 км, направление северо-западное;

Площадка № 10- удаленность от НчГРЭС 20 км, направление  северо-западное;

Пробы отбирались с различных  типов почв (табл. 4).

 

Таблица 4

Физико-химические и агрохимические свойства почв территорий, прилегающих  к НчГРЭС (температура 20 оС)

№ площадки	почва
1	Чернозем обыкновенный карбонатный  среднемощный малогумусный тяжелосуглинистый  на лессовидных суглинках
2	Аллювиально-луговая карбонатная  слабогумусированная песчаная на аллювиальных отложениях
3	Лугово-черноземная пойменная малогумусная легкоглинистая на аллювиальных отложениях
4	Чернозем обыкновенный карбонатный  среднемощный малогумусный тяжелосуглинистый  на лессовидных суглинках
5	Чернозем обыкновенный карбонатный  среднемощный малогумусный тяжелосуглинистый  на лессовидных суглинках
6	Лугово-черноземная среднемощная малогумусная тяжелосуглинистая на лессовидных суглинках
7	Чернозем обыкновенный карбонатный  среднемощный малогумусный тяжелосуглинистый  на лессовидных суглинках
8	Лугово-черноземная среднемощная малогумусная тяжелосуглинистая на лессовидных суглинках
9	Чернозем обыкновенный карбонатный  среднемощный малогумусный тяжелосуглинистый  на лессовидных суглинках
10	Чернозем обыкновенный карбонатный  среднемощный малогумусный тяжелосуглинистый  на лессовидных суглинках

 

3. Результаты  исследования

 

Анализ данных мониторинговых наблюдений представлен в таблицах 5 и 6, что даёт возможность выявить  основные тенденции загрязнения 3,4-бенз(а)пиреном  таких важнейших компонентов  экосистемы как почвы и растительность .

 

Таблица 5

Содержание 3,4-бенз(а)пирена (нг/г)в почвах мониторинговых площадок (среднее за 2009г.)

№ площадки	Удаление и направление	Глубина отбора, см	Среднее	Превышение ПДК	Отношение содержания 3,4- БП в слоях
1	1,0 С-В	0-5	275	14	2.2
		5-20	126	6.3
2	3,0 Ю-З	0-5	97	4.9	1
		5-20	97	4.9
3	2,7 Ю-З	0-5	201	10.1	1.2
		5-20	162	8.1
4	1,6 С-З	0-5	193	9.7	3
		5-20	64	3.2
5	1,2 С-З	0-5	104	5.2	1,1
		5-20	100	5
6	2,0СС-З	0-5	50	2.5	3
		5-20	17	-
7	1,5 С	0-5	90	4.5	1,4
		5-20	65	3
8	5,0 С-З	0-5	190	9.5	3.2
		5-20	59	3
9	15,0 С-З	0-5	47	2.4	1,9
		5-20	25	1.3
10	20,0 С-З	0-5	52	2.6	1.2
		5-20	45	2.3