5.7. Загрязнение почв канцерогенными углеводородами

Сжигание угля, нефтепродуктов, газа и др. сопровождается поступлением в атмосферу, почву и водную среду значи­тельных масс канцерогенных веществ, среди которых особенно опасны полициклические ароматические углеводороды и бенз{а)пирен. Автотранспорт, авиация, коксохимические и нефтеперегонные заводы, нефтепромыслы способствуют за­грязнению земель и водных источников.

Нефть и нефтепродукты. В районах интенсивной нефтедобычи в течение последних десятилетий произошло значительное ухудшение состояния окружающей природной среды, обусловленное в том числе и деградацией почвенного покрова. Загрязнение почв происходит практически на всех стадиях тех­нологического процесса нефтедобычи в результате разливов нефти и нефтесодержащих продуктов (подтоварной воды, про­мывочной жидкости), сильно минерализованных пластовых вод, выбросов продуктов сгорания.

Загрязнение почв нефтью - совершенно особый вид за­грязнения, который приводит к глубокому изменению практиче­ски всех основных характеристик почвы, а нередко и к форми­рованию новых свойств, совершенно не характерных для ис­ходной незагрязненной почвы. Это происходит в силу следую­щих причин:

1. Особенности химического состава нефти, который представляет собой смесь нескольких сотен индивидуальных веществ.

2. Загрязнение почвы в результате аварийных выбросов зависит от ее нефтеемкости (например, в торфяных почвах имеет место ситуация, когда масса нефти в образце превышает массу собственно почвенного материала, при этом нефть проникает на значительную глубину почвенного профиля).

3. В результате аварийных разливов вместе с нефтью в почву поступают сильно минерализованные пластовые воды, которые оказывают больший негативный эффект, чем собст­венно нефть.

После разлива нефти на поверхность почвы с течением времени происходят испарение летучих фракций и просачива­ние вглубь почвенного профиля жидких фракций, В результате на ее поверхности и в самой верхней части профиля остаются в основном высокомолекулярные компоненты (твердые пара­фины, смолы, асфальтены), а также продукты деградации неф­ти. Все вместе они образуют на поверхности почвы устойчивые к разложению корочки, а при многократных разливах тяжелой нефти - твердые покровы. Такое "запечатывание" почвенного покрова ухудшает водно-воздушные свойства почв, нередко приводит к заболачиванию, смене окислительно-восстановительных условий, замедлению разложения нефти, проникшей в нижележащие горизонты. Кроме того, такие почвы в значительной мере теряют спо­собность впитывать и удерживать влагу, для них характерны более низкие значения гигроскопической влажности, водопро­ницаемости, влагоемкости по сравнению с фоновыми аналога­ми. Вследствие вытеснения воздуха нефтью изменяется воз­душный режим почв. Изменяется также структура почвы в результате склеивания механических частиц.

Благодаря нейтральной и слабощелочной реакции нефти в процессе загрязнения происходит подщелачивание почвенного раствора, рН среды увеличивается.

В почвах, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, из­меняются содержание и состав гумуса, при этом увеличивается общее содержание органического углерода. Качественный со­став гумуса также изменяется: уменьшается относительное со­держание гуминовых кислот и фульвокислот, увеличивается содержание негидролизуемого остатка.

Загрязнение нефтью и нефтепродуктами приводит к росту соотношения C:N - в загрязненной почве оно может достигать 400-420 по сравнению с 17 для незагрязненной почвы.

Нефть оказывает негативное влияние на калийный режим почв -уменьшается содержание обменных форм калия_; сни­жается концентрация и уменьшается активность ионов калия в почвенном растворе (Славнина и др., 1989).

В результате загрязнения почв нефтью ухудшаются свой­ства почв как питательного субстрата, нарушаются процессы нитрификации и аммонификации, что вызывает азотное голо­дание растений.

Верхние горизонты почв, загрязненных нефтью_; содержат значительные количества легкорастворимых солей. В услови­ях промывного водного режима соли могут быть вынесены за пределы почвенного профиля, попасть в реки и озера, что при­ведет к дополнительному ухудшению окружающей среды.

Кроме перечисленных негативных процессов, происходя­щих в загрязненных нефтью почвах, в них происходит повы­шенная аккумуляция тяжелых металлов, возрастает их мигра­ционная способность, значительно увеличивается содержание серы. При этом никель концентрируется в гумусово-аккумулятивном горизонте, а медь и цинк мигрируют до иллю­виального горизонта. Максимальное загрязнение почв тяже­лыми металлами происходит в местах сгорания нефти и неф­тепродуктов, а также в непосредственной близости от дейст­вующих факелов в радиусе 20-50 м. Каждая нефтяная скважи­на выводит из строя как минимум 4 га земель.

При мониторинге земель, загрязненных нефтью, на основе крупномасштабных топографических карт (1:2000 - 1:5000) и аэрофотоснимков выделяются зоны за­грязнения. При разливах нефти образцы почв отбираются по зонам загрязнения в радиусе 20, 50, 100, 200, 500, 1000 м и т.д. от скважины. При сжигании нефти методика отбора образ­цов та же, что и при мониторинге земель, загрязненных тяже­лыми металлами, с обязательным учетом розы ветров, релье­фа местности, почвенного покрова.

Одной из актуальных проблем природоохранной практики является разработка научно обоснованных нормативов допус­тимого содержания нефти в почве. В нашей стране официаль­но утвержденных нормативов до сих пор нет. Поэтому при их разработке необходимо учитывать следующие факторы:

• зонально-климатические особенности, определяющие скорость процессов трансформации компонентов нефти в почве и предельный потенциал самоочищения (Л/7С);

• ландшафтно-литолого-геоморфологические условия, ко­торые определяют возможность и скорость миграции нефти и сопутствующих загрязнителей по ландшафту и переход в со­предельные среды, модифицируют особенности физико-химических и биологических свойств почв в пределах данной почвенно-биоклиматической зоны;

• хозяйственный и экологический статус территории, кото­рые определяют возможность перехода токсичных веществ в сельскохозяйственную продукцию и организм человека;

• возможность очистки почв от нефтяного загрязнения до допустимого уровня без нанесения большого ущерба окружающей среде;

• совместное негативное воздействие нефтепродуктов и сопутствующих загрязнителей (солей, тяжелых металлов и других ксенобиотиков);

• состав нефти и характер загрязнения (постепенный или залповый).

Таким образом, в России проблема разработки системы нормирования воздействия нефтяного загрязнения на почвенный покров требует скорейшего решения, поскольку отсутствие официально утвержденной нормативной базы сильно затруд­няет деятельность природоохранных органов.

Ароматические соединения. Ароматические соединения попадают в почвы с бытовыми и промышленными стоками, отходами животноводства. Они отличаются очень сильными канцерогенными свойствами. Полициклические ароматические соединения представлены большой группой химических ве­ществ - нафталин, антрацен, пирен, хризен. фенантрен, сти­рол, бензол, бенз(а)пирен и др.

Попадающие в почву и природные воды полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) мигрируют, связываются с твердой фазой почв и взвесями в воде и могут трансформиро­ваться в другие соединения.

Особое значение для оценки опасности загрязнения зе­мель и вод ПАУ имеет скорость их трансформации, разложе­ния и потерь из почвы и водных сред. ПАУ очень устойчивы в почвах. Менее устойчивы, но способны образовывать в почве устойчивые продукты трансформации, - анилин, индолы; наи­менее устойчивы фенолы и их производные, относящиеся к группе веществ, обладающих высокой фитотоксичностью.

Предельно допустимые концентрации канцерогенных ве­ществ в почве приведены в таблице 7.

При загрязнении почв одним веществом органического происхождения его опасность определяется исходя из его ПДК и класса опасности (табл. 3). При полиэлементном загрязнении оценка степени опасности загрязнения почвы допускается по наиболее токсичному элементу с максимальным содержанием в почве (Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест, 1999).

Критерии оценки степени загрязнения почвы органическими веществами

Содержание в почве, мг/кг	Категория загрязнения почвы
Класс опасности вещества	1 класс	2 класс	3 класс
>5 ПДК От 2 до 5 ПДК От 1 до 2 ПДК	Очень сильная Очень сильная Слабая	Очень сильная Сильная Слабая	Сильная Средняя Слабая

Наблюдения за содержанием канцерогенных органиче­ских соединений в почвах необходимо проводить не реже, чем один раз в 2-3 года. Одновременно, при наличии водных объ­ектов в зоне загрязнения земель полициклическими углеводо­родами (ПАУ), проводится отбор проб воды.