Особенности распределения содержания нефтепродуктов в почвах, дорожной пыли и снеге по мегапрофилю в Ростовской области

Нефть и нефтепродукты (НП) представляют собой сложные смеси, состоящие из нескольких сотен индивидуальных углеводородов и других соединений. Согласно доминирующей и наиболее аргументированной теории, сырая нефть является продуктом преобразования органического вещества в осадочных горных породах. В результате действия различных природных и техногенных процессов она может выноситься на земную поверхность. Кроме того, многие содержащиеся в нефти углеводороды в больших количествах вырабатываются живыми организмами. В последние несколько десятилетий огромные масштабы добычи, транспортировки и переработки нефти обусловили широкое распространение загрязнения окружающей среды сырой нефтью и НП[15]. Таким образом, их перманентное присутствие в окружающей среде, в т.ч. в атмосферных выпадениях и почвах [16], связано как с природными, так и с антропогенными источниками [1], [2], [6], [12], [14].

Исследования уровней содержания нефти и НП в черноземах Ростовской области показали, что ингибирующее воздействие на их биологическую активность оказывают только высокие дозы загрязнения этими органическими веществами [5]. Они могут формироваться как в результате катастрофических разливов сырой нефти и НП, так и вследствие длительного хронического загрязнения, вызванного разведкой и разработкой нефтяных и газовых мессторождений, выбросами автотранспорта и работой силовых энергетических установок [7], [10], [12], [13], [15].

Поэтому в настоящее время чрезвычайно актуально изучение современных уровней содержания НП в черноземных почвах области, расположенных как вблизи, так и на удалении от городских агломераций и производственных центров для обнаружения зон с повышенными дозами загрязнения. Не менее важным с научной и практической точек зрения является исследование роли дорожной пыли и снега как одних из вероятных источников загрязнения почв нефтепродуктами.

Объект, материалы и методы

Авторами были проведены экспедиционные исследования в зимний период 2022 г. с целью отбора проб почв, дорожной пыли и снега по маршруту «с. Маргаритово (побережье Азовского моря) – г. Шахты (Восточный Донбасс)». Протяженность профиля составила более 150 км.

Во время проведения экспедиции температура воздуха достигала -5 – -2°C. Она возрастала с севера на юг. Скорость ветра варьировалась в диапазоне 2,0– 3,5 м/с (направление ЮЗ), давление – 758–766 мм рт. ст. Ночью с 19.01.22 на 20.01.22 выпал снег. Снегопад продолжался и во время проведения экспедиции. Пробы были отобраны на 10 станциях согласно маршруту экспедиции г. Шахты – с. Маргаритово (рис.1). При выполнении станций производился единовременный отбор проб в компонентах элементарных ландшафтов - дорожной пыли, почве и свежевыпавшем снеге, для определения в них массовой концентрации НП .

Транспортировка и хранение проб почвы и дорожной пыли были проведены согласно требованиям [4], снега [3]. Определение массовой доли нефтепродуктов в отобранных образцах проводилось в Институте наук о Земле ЮФУ флуориметрическим методом на анализаторе жидкости «Флюорат-02» согласно методикам [8, 9]. По этим методикам в качестве растворителя принят гексан, экстрагирующий неполярные и малополярные углеводородные соединения нефти (алифатические, алициклические, ароматические), а также вводятся поправка на потери летучих соединений. Таким образом, нами были определены только нефтяные углеводороды (НУ), в то время как, например, в работах [6, 12, 13] для научных и практических целей определялась также отдельно сумма смол и асфальтенов (сумма смолистых компонентов). При сравнении с нашими более ранними результатами брались сведения, полученные путем определения только растворенных углеводородов по методикам [3], т.е. так же, как это представлено в работах [10, 15].

Рис. 1. Картосхема района исследования

Fig. 1. The research area map-scheme

Обсуждение результатов

Согласно данных исследований, содержание нефтепродуктов в дорожной пыли варьировалось в пределах 40,7–4683,1 (среднее – 1991,6) мг/кг сухого ве- са (рис. 2 / fig. 2). Максимальная концентрация нефтепродуктов была зарегистрирована в пробе, отобранной на дороге вблизи парка Островского г. Ростова-на-Дону (ст. 5), минимальная – в х. Береговой (ст. 3а).

5000 -I о н

£

о

e о

8 ^ о

я

О 5

cd

и

w

bO bi) 8 s

о

О

3000 2500 2000

500 0

niilL

1а 2а За 4а 5а

Номер станции / Station number

Рис. 2. Содержание нефтепродуктов в дорожной пылиFig. 2. The hydrocarbons content in road dust

Диапазон варьирования содержания нефтепродуктов в снеге составлял 0,045–0,265 (среднее 0,15) мг/дм3 (рис.3 / fig.3). Самая высокая концентрация обнаружена в снеге на набережной р. Дон в г. Ростове-на-Дону (ст. 1а), самая низкая – в снеге станицы Грушевская (ст. 3). Отметим, что на содержание нефтепродуктов в дожде и снеге не установлены уровни ПДК. В то же время атмосферные осадки попадают в почвы, поверхностные и грунтовые воды и, следовательно, могут оказать на них негативное воздействие. Поэтому, мы считаем вполне уместным сравнение содержаний нефтепродуктов в снеге со значениями ПДК для поверхностных вод. Содержания нефтепродуктов в отобранных пробах снега оказались выше ПДК в воде водных объектов рыбохозяйственного значения (0,05 мг/дм3). Следовательно, выпадающие на поверхность почв и водных объектов гидрометеоры на территории Ростовской области мо- гут способствовать загрязнению компонентов ландшафтов.

Рис. 3. Содержание нефтепродуктов в снеге

Fig. 3. The hydrocarbons content in snow

Диапазон колебания концентрации нефтепродуктов в поверхностном горизонте почвенного покрова изменялся в пределах 31,1–2390,3 (в среднем 764,9) мг/кг (рис.4 / fig.4), максимальное значение было зафиксировано в почве вблизи дороги, проходящей рядом с парком Островского (ст. 5), а минимальное – в почве х. Береговой (ст. 3а). До настоящего времени ПДК нефти в почве не установлены. На основании нормативного документа [11], содержание нефти в почве в пределах 1 г/кг оценивают как допустимое, 1–2 г/кг – низкое, 2– 3 г/кг – среднее, 3–5 г/кг – высокое и более 5 г/кг – очень высокое, хотя обоснование этих критериев отсутствует. Если следовать данным нормативным показателям, то содержания нефтепродуктов в почве Ростовской области следует оценить как колеблющиеся от допустимого до среднего уровня. Для сравнения отметим, что в ходе исследований на месте разлива сырой нефти в Родионово-Несветайском районе на нефтепроводе «Лисичанск – Тихорецк», проведенных в 1993 г. 40 дней спустя после аварии, наибольший уровень загрязнения почв был выявлен в балке, расположенной ближе всего к месту разрыва нефтепровода. В почвах, отобранных у протекающего по дну балки ручья, содержание сырой нефти изменялось в пределах 43‒299 г/кг сухого вещества, быстро снижаясь до фонового уровня на склонах балки [6, 13].

Рис. 4. Содержание нефтепродуктов в почве

Fig. 4. The hydrocarbons content in soil

Сравнение содержания нефтепродуктов в изученных средах позволяют для всего массива данных построить следующий ряд последовательности: дорожная пыль → почва → снег, который сохраняется практически на всех, кроме одной, станциях. Отмечен тренд в симбатном снижении содержания нефтепродуктов в дорожной пыли, почвах и снеге по мегапрофилю в направлении гг. Ростов-на-Дону, Шахты → побережье Таганрогского залива. Не исключено, что это обусловлено различиями в существующей антропогенной нагрузке на педосферу и тропосферу, прежде всего автомобильной, в преимущественно урбанизированных и аграрных приморских районах Ростовской области. Констатировано, что в ходе проведенных исследований по мегапрофилю «с. Маргаритово (побережье Азовского моря) – г. Шахты (Восточный Донбасс)» не было обнаружено катастрофических доз содержания нефтепродуктов, способных оказать на биологическую активность почв Ростовской области сильное ингибирующее воздействие. Тем не менее, учитывая перманентное загрязнение окружающей среды, включая почвы, особенно придорожные, выбросами автотранспорта и энергетических установок необходимо проведение специальных исследований для выяснения, какое воздействие на экологическое состояние региональной педосферы может оказать феномен её хронического загрязнения нефтепродуктами. Нельзя также исключить вероятность загрязнения почв в результате аварий, которые могли бы привести к снижению их биологической активности.

Заключение

Анализ массива данных экспедиционного исследований показал, что, согласно нормативным показателям, содержание нефтепродуктов в почвах Ростовской области следует оценить как изменяющееся от допустимого до среднего содержания. Сделан вывод, что дорожная пыль и снег являются одними из доминирующих источников загрязнения почв нефтепродуктами. Построен следующий ряд последовательности: дорожная пыль → почва → снег, который сохраняется практически на всех, кроме одной, станциях. Отмечен тренд в симбатном снижении содержания нефтепродуктов в дорожной пыли, почвах и снеге по мегапрофилю в направлении гг. Ростов-на-Дону, Шахты → побережье Таганрогского залива. Не исключено, что это обусловлено различиями в существующей антропогенной нагрузке на педосферу и тропосферу, прежде всего автомобильной, в преимущественно урбанизированных и аграрных приморских районах Ростовской области.

Сведения об авторском вкладе

Ю.А. Федоров – научное руководство исследованием; формулировка научных гипотез, проверяемых посредством экспериментальных исследований (25%).

А.Н. Кузнецов – научное руководство исследованием (25%).

Л.Ю. Дмитрик – интерпретация полученных результатов, участие в экспедиционных исследованиях (20%).

Е.В. Кузнецова – интерпретация полученных результатов (15%).

О.Ю. Бэллинджер – интерпретация полученных результатов (15%).

Contribution of the authors

Yu.A. Fedorov – scientific management of the research; formulation of scientific hypotheses, tested through experimental studies (25%).

A.N. Kuznetsov – scientific management of the research (25%).

L.Yu. Dmitrik – interpretation of the obtained results, participation in expeditionary research (20%).

E.V. Kuznetsova – interpretation of the obtained results (15%).

O.Yu. Ballinger – interpretation of the obtained results (15%).