Химическое загрязнение почв города Таганрога как фактор риска для здоровья населения

мирования на основе оценки риска [2, 6, 7, 9, 11, 12, 13].

Формируемые в большинстве современных городов урбоэкосистемы характеризуются выраженными деструктивными явлениями во всех компонентах среды обитания, включая почвы селитебных территорий. Почва, являясь важнейшим компонентом среды жизнедеятельности человека, в значительной степени обусловливает параметры ее качества и безопасности, влияет на состояние здоровья населения и санитарно-гигиенические условия жизнедеятельности. Именно поэтому существенный интерес представляют данные динамического наблюдения за химическим загрязнением почв урбанизированных территорий и его изменениями под влиянием техногенной нагрузки. Это обусловлено тем, что содержание поллютантов в поверхностном горизонте городских почв, представляющих собой открытую динамическую систему, тесно связанную с атмосферой и гидросферой, свидетельствует об интенсивности и характере их антропогенной трансформации. Одним из обязательных направлений изучения распространенности экологически зависимых нозологических форм, включая злокачественные новообразования отдельных локализаций и форм процесса, среди населения крупных промышленных центров является динамическое наблюдение за параметрами геохимического загрязнения [1, 8, 10, 14, 18].

Среди накапливающихся в почве промышленных городов приоритетных ксенобиотиков и суперэкотоксикантов с высокой степенью персистенции, потенциальных канцерогенов и модификаторов химического канцерогенеза, наряду со свинцом, хромом, кадмием и никелем, особое место занимает поллютант 1-го класса опасности – 3,4-бенз(а)пирен. Это наиболее распространенный в окружающей среде канцерогенный и мутагенный полициклический ароматический углеводород (ПАУ). Он содержится в выбросах стационарных источников промышленных предприятий и автомобильного транспорта. Вследствие процесса седиментации и выпадения с атмосферными осадками 3,4-бенз(а)-пирен загрязняет почвенный покров, легко переходит в растения и включается в трофические цепи через продукцию растениеводства с выраженной биомагнификацией. Таким образом, при ведении социально-гигиенического мониторинга и в системе экоаналитики высокую актуальность имеет определение 3,4-бенз(а)пи- рена в почвах [1, 3, 5, 15, 16, 17, 19]. Так, при ранее выполненных в Ростовской области исследованиях по экологической оценке уровня загрязнения почв и растительности в зоне влияния выбросов Новочеркасской ГРЭС 3,4-бенз(а)пирен обнаружен в почвах и растениях в концентрациях, значительно (с кратностью до 39,2 раза) превышающих предельно допустимую [4]. Стоит отметить, что применение в системе социально-гигиенического мониторинга результатов измерения массовой доли 3,4-бенз(а)пирена существенно повышает информативность гигиенической оценки параметров химического загрязнения объектов окружающей среды, в том числе почв, предшествующей оценке риска здоровью.

Цель настоящего исследования – дать гигиеническую характеристику химического загрязнения почв города Таганрога по результатам социально-гигиенического мониторинга с учетом применения высокочувствительного метода определения 3,4-бенз(а)пирена.

Материалы и методы. При комплексной гигиенической оценке химического загрязнения почв селитебных территорий и зон рекреации города Таганрога Ростовской области использованы результаты исследований 660 проб на содержание семи поллютантов – свинца, цинка, меди, никеля, кадмия, хрома и ртути, отобранных за период 2008–2015 гг. Отбор проб почвы производился в 19 мониторинговых точках, 8 из которых относятся к территориям муниципальных дошкольных образовательных учреждений (МДОУ), 8 – к селитебным территориям, находящимся под воздействием выбросов автомобильного транспорта (вблизи перекрестков с интенсивным движением) и 3 – к зонам рекреации (Пушкинская набережная, Приморский парк и пляж «Солнечный»). Неблагоприятная ситуация по заболеваемости населения г. Таганрога злокачественными новообразованиями определила необходимость расширения номенклатуры санитарно-химических исследований с направленностью на применение процедуры оценки потенциального канцерогенного риска. Так, с 2013 г. начаты исследования объектов окружающей среды на содержание 3,4-бенз(а)пи-рена в рамках государственного задания при ведении социально-гигиенического мониторинга, в том числе почвы (за период 2013–2015 гг. исследовано 144 пробы). Определение содержания металлов в почвах производилось атомно-абсорбционным методом с использованием спектрометра атомно-абсорбционного «Квант-2А». Применена методика выполнения измерений массовой доли бенз(а)пирена в почвах, грунтах и осадках сточных вод методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (свидетельство № 27-08 от 04.03.2008 г.). Указанная методика выполнения измерений распространяется на почву и грунт и устанавливает определение массовой концентрации бенз(а)пирена методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с флуориметрическим детектированием; обеспечивает получение результатов измерений массовой концентрации бенз(а)пирена в диапазонах 4–80 мкг/кг. Применяемое оборудование – стационарный хроматограф жидкостный «Стайер» с флуориметрическим детектором и персональный компьютер с установленным программным обеспечением «МультиХром для Windows XP» версии 1.5.

Степень химического загрязнения почвы оценивалось по комплексному показателю загрязнения почвы (К почва ). Для его определения использовалась сумма коэффициентов концентраций отдельных поллютантов (частных от деления фактического содержания веществ в почве на их предельно допустимую концентрацию) в соответствии с методическими рекомендациями Госкомсанэпиднадзора РФ № 01-19/17-17 от 26 февраля 1996 г. «Комплексное определение антропотехногенной нагрузки на водные объекты, почву, атмосферный воздух в районах селитебного освоения». Комплексный показатель загрязнения почвы (К почва ) рассчитывался как в целом по городу, так и для отдельных категорий мониторинговых точек (территории МДОУ, селитебные территории вблизи перекрестков с интенсивным движением автомобильного транспорта и зоны рекреации). При обработке данных применялось специализированное программное обеспечение собственной разработки и профессиональный пакет статистических программ Statistical Package for Social Science (SPSS), version 13.0.

Результаты и их обсуждение. Результаты исследований за период 2008–2015 гг. свидетельствуют о том, что содержания меди, никеля и ртути в почве мониторинговых точек не превышали их предельно допустимых концентраций (ПДК). Средние концентрации данных металлов составили 23,03 ± 1,04; 20,48 ± 0,55 и 0,049 ± 0,008 мг/кг соответственно. А их долевой вклад в комплексный показатель за- грязнения почвы – 4,08; 5,99 и 0,54 % соответственно.

Среди определяемых металлов наибольший показатель загрязнения приходится на цинк при средней концентрации 166,50 ± 7,51 мг/кг (0,76 ПДК) и долевом вкладе в К почва 17,71 %. Содержание цинка превышает ПДК в 15,76 % проб при максимальном показателе 5,91 ПДК. На втором ранговом месте находится свинец с превышением ПДК в 1,67 % исследованных проб, его среднее содержание в почвах 38,36 ± ± 2,30 мг/кг, максимальное – 1,95 ПДК и удельный вес в К почва 6,90 %. В 3 пробах почвы обнаружено превышение ПДК по содержанию кадмия (0,45 %), в 2 пробах – хрома (0,34 %). При этом максимальное содержание кадмия составляет 5,30 ПДК, хрома – 3,98 ПДК.

Выполненный сравнительный анализ показал, что наиболее высокие данные содержания таких металлов, как свинец, цинк, кадмий и хром, отмечены на селитебных территориях, находящихся под интенсивным воздействием выбросов автомобильного транспорта (перекрестки), при превышении ПДК в 3,11; 22,92; 1,19 и 0,79 % исследованных проб соответственно. Существенно ниже показатели загрязнения почвы на территориях муниципальных ДОУ, где в исследованных пробах отмечено превышение ПДК по содержанию свинца (0,69 %), цинка (12,80 %) и кадмия (0,35 %). Наиболее низкие показатели загрязнения почвы отмечены в зонах рекреации, где превышение ПДК цинка обнаружено в единичной пробе (табл. 1).

На протяжении изучаемого периода комплексный показатель загрязнения городских почв (К почва ), определяемый уровнем содержания семи металлов, варьировался в пределах от 1,606 до 2,019. Среднее значение составило 1,825, в том числе по территориям МДОУ – 1,956, по селитебным территориям вблизи перекрестков с интенсивным движением автомобильного транспорта – 1,910 и зонам рекреации – 1,077 (см. табл. 1, рис. 1).

Результаты, полученные в 2013–2015 гг., свидетельствуют о крайне высокой степени загрязнения почв города 3,4-бенз(а)пиреном. Так, из 144 исследованных проб превышение ПДК выявлено в 65,28 % случаев при средней фактической концентрации данного поллютанта 0,049 ± 0,013 мг/кг (2,45 ПДК). При этом максимальное зарегистрированное содержание его составляет 0,761 мг/кг (38,05 ПДК). Закономерно

Таблица 1

Показатели загрязнения почвы металлами в г. Таганроге Ростовской области за период 2008–2015 гг.

		В целом по Таганрогу за период 2008–2015 гг.	В том числе
Наименование показателя			территории МДОУ	селитебные территории (перекрестки)	городские зоны рекреации
Число исследованных проб почвы	абс.	660	288	288	84
Свинец (ПДК – 130 мг/кг)
Удельный вес проб с превышением ПДК	%	1,67	I 0,69	3,11	0,00
Средняя фактическая концентрация		0,295	0,282	0,351	0,145
Минимальная фактическая концентрация	ПДК	0,008	0,008	0,025	0,010
Максимальная фактическая концентрация		1,953	1,759	1,953	0,922
Цинк (ПДК – 220 мг/кг)
Удельный вес проб с превышением ПДК	%	15,76	12,80	22,92	1,19
Средняя фактическая концентрация		0,757	0,720	0,905	0,367
Минимальная фактическая концентрация	ПДК	0,025	0,025	0,025	0,031
Максимальная фактическая концентрация		5,913	1,917	5,913	1,724
Meдь (ПДК – 132 мг/кг)
Удельный вес проб с превышением ПДК	%	0,00	0,00	0,00	0,00
Средняя фактическая концентрация		0,174	0,169	0,193	0,128
Минимальная фактическая концентрация	ПДК	0,002	0,002	0,010	0,005
Максимальная фактическая концентрация		0,958	0,958	0,890	0,523
Никель (ПДК – 80 мг/кг)
Удельный вес проб с превышением ПДК	%	0,00	0,00	0,00	0,00
Средняя фактическая концентрация		0,256	0,270	0,250	0,228
Минимальная фактическая концентрация	ПДК	0,005	0,028	0,005	0,015
Максимальная фактическая концентрация		0,681	0,681	0,479	0,428
Кадмий (ПДК – 2 мг/кг)
Удельный вес проб с превышением ПДК	%	0,45	0,35	1,19	0,35
Средняя фактическая концентрация		0,174	0,184	0,135	0,175
Минимальная фактическая концентрация	ПДК	0,000	0,030	0,000	0,014
Максимальная фактическая концентрация		5,300	1,010	5,300	2,070
Хром (ПДК – 6 мг/кг)
Удельный вес проб с превышением ПДК	%	0,34	0,00	0,79	0,00
Средняя фактическая концентрация		0,146	0,130	0,188	0,060
Минимальная фактическая концентрация	ПДК	0,000	0,010	0,003	0,000
Максимальная фактическая концентрация		3,983	0,988	3,983	0,438
Ртуть (ПДК – 2,1 мг/кг)
Удельный вес проб с превышением ПДК	%	0,00	0,00	0,00	0,00
Средняя фактическая концентрация		0,023	0,016	0,033	0,014
Минимальная фактическая концентрация	ПДК	0,000	0,000	0,000	0,000
Максимальная фактическая концентрация		0,881	0,192	0,881	0,098

1.857

2008 9009

2009 2010 2011

2012 2013  2Q14

2014   2015

' Металлы (7) и 3,4-бенз(а)пирен Металлы (7)

2008- 2013.

2015 2015 Год

Рис. 1. Комплексный показатель химического загрязнения почв в городе Таганроге за период 2008–2015 гг.

выше оказалось загрязнение 3,4-бенз(а)пиреном почв селитебных территорий вблизи от перекрестков с интенсивным движением автотранспорта. Превышение ПДК отмечено в 71,30 % исследованных проб при его средней фактической концентрации 0,053 ± 0,016 мг/кг (2,65 ПДК). В зонах рекреации степень загрязнения почвы 3,4-бенз(а)пиреном оказалась относительно ниже: ПДК было превышено в 50,00 % проб, при этом средняя и максимальная концентрации составили 1,85 и 7,71 ПДК соответственно (табл. 2, рис. 2).

С учетом содержания 3,4-бенз(а)пирена при гигиенической оценке химического загрязнения почв существенно меняется величина и структура его комплексного показателя . Так, среднее значение комплексного показателя (К почва ) за последние три года составило 4,338, а долевое участие 3,4-бенз(а)пирена – 56,44 % (табл. 2, рис. 1).

Таблица 2

Показатели загрязнения почвы 3,4-бенз(а)пиреном в г. Таганроге Ростовской области за период 2013–2015 гг.

38,05

38,05'

2,45

1,85

Максимальная концентрация

Средняя концентрация

Таганрог         -----——_____ в целом _      ~                1

Селитебные территории в зоне интенсивного влияния автотранспорта

Городские зоны рекреации

Рис. 2. Показатели загрязнения почвы 3,4-бенз(а)пиреном в г. Таганроге Ростовской области за период 2013–2015 гг.

Наименование показателя Год наблюдения В целом по Таганрогу за период 2013–2015 гг. В том числе селитебные территории (перекрестки) городские зоны рекреации 2013 2014 2015 Число исследованных проб почвы абс. 48 48 48 144 108 36 Число проб с превышением ПДК (0,02 мг/кг) абс. 35 34 25 94 77 18 Удельный вес проб с превышением ПДК % 72,92 70,83 52,08 65,28 71,30 50,00 Средняя фактическая концентрация мг/кг 0,0484 0,0514 0,0471 0,0490 0,0529 0,0369 ПДК 2,42 2,57 2,35 2,45 2,65 1,85 Ее предельная ошибка (± ∆, р<0,05) мг/кг 0,0198 0,0114 0,0321 0,0127 0,0163 0,0128 Удельный вес загрязнителя в Кпочва % 56,17 56,00 57,20 56,44 58,92 63,41 Минимальная фактическая концентрация мг/кг 0,0044 0,0077 0,0032 0,0032 0,0044 0,0032 ПДК 0,22 0,39 0,16 0,16 0,22 0,16 Максимальная фактическая концентрация мг/кг 0,3710 0,1542 0,7610 0,7610 0,7610 0,1542 ПДК 18,55 7,71 38,05 38,05 38,05 7,71 пдк

40 -

Выводы. Таким образом, установлена высокая степень загрязнения почв города Таганрога 3,4-бенз(а)пиреном. Данный поллютант обладает высокой стабильностью, способностью к аккумуляции в природных экологических системах и включению в трофические це- пи. Доказано его канцерогенное, мутагенное и тератогенное воздействие на человека. Целесообразным было бы исследование 3,4-бенз(а)пи-рена как приоритетного загрязняющего вещества. С нашей точки зрения, к перспективным направлениям совершенствования гигиениче- ской оценки химического загрязнения почв в системе социально-гигиенического мониторинга относится интегрирование соответствующих баз данных в региональные геоин-формационные системы (ГИС) и программные средства с выходом на оценку риска развития канцерогенных эффектов, обусловленных химическим загрязнением почв в Ростовской области. В соответствии с ГОСТ Р 51650-2000

«Продукты пищевые. Методы определения массовой доли бенз(а)пирена» планируется проведение выборочных исследований на содержание 3,4-бенз(а)пирена в растениеводческой продукции (овощи, фрукты), выращенной на приусадебных участках города. Полученные при выполнении настоящей работы результаты будут являться основой для оценки риска здоровью населения.