ВОЗДЕЙСТВИЕ ВЫБРОСОВ В АТМОСФЕРНЫЙ ВОЗДУХ ЗАВОДА ПО СЖИЖЕНИЮ ПРИРОДНОГО ГАЗА НА ПОЧВУ САДОВЫХ УЧАСТКОВ (О. САХАЛИН)

Самутенко Л.В.

ORCID: 0000-0002-3083-7958, Кандидат сельскохозяйственных наук, ФГБНУ Сахалинский научно-исследовательский институт сельского хозяйства

ВОЗДЕЙСТВИЕ ВЫБРОСОВ В АТМОСФЕРНЫЙ ВОЗДУХ ЗАВОДА ПО СЖИЖЕНИЮ ПРИРОДНОГО ГАЗА НА ПОЧВУ САДОВЫХ УЧАСТКОВ (О. САХАЛИН)

Аннотация

Приведены результаты химического анализа почвы дачных участков, расположенных в районе завода по сжижению газа и терминала по отгрузке нефти (СПГ/ТОН). Наблюдениями выявлено содержание в почве бенз(а)пирена, превышающее ПДК в момент отбора проб на 15-40%, накопление нитратной формы азота, приблизившееся к ПДК, а на нескольких участках – превысившее ПДК на 5-125%. Вероятнее всего, отмеченный рост количества указанных токсикантов связан с привнесением их из внешнего источника – завода СПГ.

Ключевые слова: завод СПГ, выбросы, почва, нитратный азот, бенз(а)пирен, превышение ПДК.

Simutenko L.V.

ORCID: 0000-0002-3083-7958, PhD in Agriculture, Federal state budgetary scientific institution Sakhalin scientific research Institute of agriculture

THE IMPACT OF AIR EMISSIONS OF A PLANT FOR THE LIQUEFACTION OF NATURAL GAS ON THE SOIL OF GARDEN PLOTS (SAKHALIN)

Abstract

The results of the chemical analysis of the soil of suburban areas located in the area of gas liquefaction plant and terminal for the shipment of oil (LNG/OET).Observations revealed the contents in soil benzo(a)pyrene in excess of the MPC at the time of sampling by 15-40%, the accumulation of nitrate nitrogen, approached the MPC, and at several sites exceeded the MCL of 5-125%. Most likely, the marked increase in the number of these toxicants associated with bringing them from an external source – the LNG plant.

Keywords: LNG plant emissions, soil nitrate nitrogen, benzo(a)pyrene, the Eqs being exceeded.

Загрязнение атмосферы и почвы обусловлено, в основном, масштабными выбросами вредных веществ промышленного, энергетического, транспортного комплекса, химизацией сельского хозяйства. Определённую долю, хотя и значительно меньшую, вносят естественные процессы, происходящие в почвенном покрове [1]. Аэральные выбросы обусловливают загрязнение почвы, которая активно аккумулирует из воздуха загрязняющие вещества, обладая ограниченной способностью к самоочищению, в отличие от поверхностной воды и атмосферного воздуха. Накопление токсикантов в почве приводит к нарастанию экологически опасных последствий, создающих угрозы человеку [1, 2, 3, 4].

В данной статье приведены результаты исследований по воздействию выбросов в атмосферный воздух завода по сжижению природного газа и терминала по отгрузке нефти (далее СПГ/ТОН) на почву участков садоводческого товарищества (СНТ), расположенного вблизи производства.

Необходимость проведения оценки воздействия на почву и растительную продукцию атмосферных выбросов, характеризующихся негативным влиянием на здоровье людей, была обусловлена обеспокоенностью садоводов. Вследствие этого, садоводами совместно с РОО «Экологическая вахта Сахалина» было принято решение о проведении химического обследования почвы по ряду показателей. В их число вошли оксид и диоксид азота, сера, бенз(а)пирен, нефтепродукты. В данном сообщении приведены результаты по динамике соединений азота и бенз(а)пирена.

Цель исследований: определить наличие и уровень воздействия выбросов завода СПГ/ТОН на почву дачного массива.

Основной задачей являлось проведение сравнительного анализа и оценки полученной информации в соответствии с эколого-санитарно-гигиеническими требованиями – утверждёнными ПДК, классами опасности.

Методика исследований. С учётом степени удалённости от завода в СНТ были выделены четыре зоны (1+2 – близкие к СПГ/ТОН, 3+4 – удалённые от СПГ/ТОН), в которых выбрали дачи, разные по уровню ухоженности. Садоводческое товарищество размещено на склоне сопки с типичной бурой лесной почвой. В целом плодородие дачных участков достаточно близко по показателям. Отбор почвы соответствовал требованиям к отбору проб при общих и локальных загрязнениях (ГОСТ 17.4.4.02-84, ГОСТ 17.4.3.01-83). Химические анализы проведены в лаборатории ФГБУ ГЦАС «Сахалинский», аккредитованной на данный вид деятельности.

Результаты исследований. Была определена степень воздействия выбросов в атмосферный воздух завода СПГ/ТОН на почву и оценка его допустимости.

Результаты определения содержания минеральных форм азота (2011г.) приведены в таблице 1.

Количество нитритного азота незначительно по величине как в образцах, отобранных в начале наблюдений (0,12-0,25 мг/кг), так и по их окончанию (0,03-0,14 мг/кг). Поскольку это соединение азота очень быстро подвергается химическому преобразованию, накопление его в почве маловероятно.

Анализ выявил различия в уровне накопления нитратного азота по зонам СНТ. Если в почве 1-й и 2-й зон в среднем содержалось 5,15 мг нитратного азота, то в 3-и 4-й зонах в 3 раза больше – 15,75 мг. К завершению вегетационного периода различия сохранились, хотя и уменьшились до 1,4 раза. В целом содержание N-NО₃ ниже ПДК (6,5 – 12,1%).

Таблица 1 – Содержание нитритной и нитратной формы азота в почве дачных участков садоводческого товарищества на начало и окончание вегетационного периода, мг/кг

Место отбора образцов (зона)	Азот нитритный			Азот нитратный
	Дата отбора образцов
	09.06.2011 (начало периода вегетации)	15.09.2011 (конец периода вегетации)	09.06.2011 (начало периода вегетации)		15.09.2011 (конец периода вегетации)
1	0,25	0,03	4,80		8,70
2	0,20	0,03	5,50		44,70
Среднее 1+2 (ближние)	0,22	0,03	5,15		26,7
3	0,12	0,14	14,30		11,0
4	0,12	0,08	17,20		13,2
Среднее 3+4 (удаленные)	0,12	0,11	15,75		12,1
ПДК мг/кг	-		130

 

В таблице 2 приведено содержание нитратов в почве дачных участков, обследованных в 2013г.

Накопление этой формы азота аналогично сложившемуся в 2011 году: более высокие значения N-NO₃ снова отмечены в почве участков 3-й и 4-й зон, удаленных от завода СПГ, но содержание нитратов в 2013 г. существенно возросло.

Таблица 2 – Содержание нитратной формы азота в почве дачных участков садоводческого товарищества, мг/кг

Место отбора образцов (зона)	ПДК, мг/кг	Дата отбора образцов
		23.08.2013		23.10.2013
		мг/кг	% от ПДК	мг/кг	% от ПДК
1		17,43	13,4	6,73	5,2
2		33,80	26,0	12,27	9,4
Среднее 1+2		25,62	19,7	9,50	7,3
3		190,33	146,4	25,37	19,5
4		82,37	63,4	8,13	6,2
Среднее 3+4		136,35	104,9	16,75	12,9
Лесной участок  1		6,70	5,2	1,51	1,2
2		5,10	3,9	1,59	1,2
3		4,10	3,2	1,48	1,1
Среднее 1+2+3		5,30	4,1	1,53	1,2

 

Разница между средними показателями накопления нитратов в зонах 1+2 и 3+4 составила 110,73 мг/кг. В почве некоторых участков содержание N-NO₃ поднялось до 101,4-292,6 мг/кг. Эти значения характеризуют загрязнение N как среднее и сильное. В почве нескольких дач показатели превысили ПДК на 5,2-125,1%. Этот факт можно было бы объяснить внесением больших количеств азотсодержащих удобрений, однако, высокий показатель в пробе с дачи, длительный период времени не подвергавшейся обработке (неухоженной), опровергает подобное объяснение. Помимо этого, основная часть азота удобрений, как правило, используется в первой половине вегетации растений (под посадку, в подкормки).

Согласно наблюдениям, скорость мобилизации азота минеральных удобрений достаточно велика, поэтому их не следует рассматривать в качестве одного из главных источников повышенного содержания нитратов в почве, особенно в конце вегетационного периода. К тому же определено [5]слабое накопление и даже отсутствие N-NO₃ в почвах под сплошным растительным покровом. Последний характерен для неухоженных дач. На основании исследований [6] установлено, что почва поглощает азотсодержащие вещества промышленных выбросов, следствием чего является значительное накопление мобильных неорганических и органических форм соединений, включающих азот. Резкое уменьшение количества нитратов в почве большинства участков при осеннем отборе образцов обусловлено как снижением нитрификации, так и денитрификацией, при которой конечными продуктами являются N₂ и оксиды N, улетучивающиеся в атмосферу в условиях, устанавливающихся осенью (низких температур почвы, значительном увлажнении и ограниченном содержании кислорода). Таким образом, очень высокое содержание нитратов в почве зон 3 и 4 может быть объяснено наличием поступления азота, в том числе, и из внешнего источника, то есть атмосферного привнесения с продуктами сгорания газа завода СПГ или загрязняющих веществ с ТОН.

В таблице 3 приведены данные по изменению в почве дачных участков содержания бенз(а)пирена.

Результаты анализа показали, что в исходный момент наблюдений (в июне) содержание бенз(а)пирена в почве перешагнуло предельно допустимый нормативный порог (ПДК=0,02 мг/кг) на 0,003-0,008 мг во всех зонах наблюдения.

Если опираться на результаты исследований ученых Института морской геологии и геофизики ДВО РАН по определению влияния выбросов с завода СПГ/ТОН на химический состав снегового покрова, то можно предположить источник увеличения количества загрязнителей [7]. Анализ, проведенный специалистами ИМГиГ, свидетельствует о накоплении в снежной массе нежелательных химических элементов и соединений. По мере таяния снега они частично попадали в почву. Ещё одной из причин увеличенного содержания таких веществ могут быть залповые выбросы продуктов неполного сгорания газа, которые иногда наблюдали садоводы.

Таблица 3 – Содержание бенз(а)пирена в почве дачных участков садоводческого товарищества на начало и окончание вегетационного периода, мг/кг

Место отбора образцов (зона)	Бенз(а)пирен
	дата отбора образцов
	9.06.2011г. (начало периода вегетации)	15.09.2011г. (конец периода вегетации)
1	0,024	0,018
2	0,023	<0,005
Среднее 1+2 (ближние)	0,0235	0,012
3	0,028	<0,005
4	0,026	<0,005
Среднее 3+4 (удаленные)	0,0270	<0,005
ПДК мг/кг	0,02

 

Второй вариант более вероятен при выявлении повышенного содержания в почве бенз(а)пирена в начале лета. Его перемещение в атмосфере, как показывают исследования [8], обусловлено способностью связываться с твердыми частицами и взвесями. Представители компании-производителя искали причину в деятельности садоводов (сжигание мусора). Однако, во-первых, между приведением в порядок используемых участков, посадками культур, соответственно, обработкой почвы и отбором почвенных проб был значительный временной промежуток. Во-вторых, зоны расположены на существенном расстоянии друг от друга, а повышенное количество бенз(а)пирена обнаружено в почве участков ( в том числе и неухоженных) всех зон. Таким образом, в течение определённого периода садоводы контактировали (ингаляционный, резорбционный (через кожу) способы поступления в организм) с этим высокотоксичным соединением в условиях превышения его предельно допустимых значений в почве на 15,0-40,0 %.

Более высокое накопление бенз(а)пирена, как и нитратного азота, отмечено в почве участков 3-й и 4-й зон СНТ, отдалённых от СПГ/ТОН. Одним из вариантов снижения количества бенз(а)пирена к окончанию наблюдений может быть следующий: несмотря на высокую устойчивость молекул ПАУ к разрушению, ускорению трансформации бенз(а)пирена может способствовать ультрафиолетовое облучение  (природный солнечный свет) [8]. Во второй половине вегетационного периода было достаточно много солнечных дней, что могло обусловить определённую степень деструкции бенз(а)пирена при последующих выбросах с дымом. Кроме того, он мог быть частично смыт дождями. Следует подчеркнуть, однако, что в 1-й зоне содержание бенз(а)пирена в почве осталось близким к ПДК – 0,018 мг/кг (зона, ближайшая к заводу СПГ).

Выводы. При сравнительном анализе химического состава почвы дачных участков садоводческого товарищества установлено: содержание в почве наиболее опасного загрязнителя – бенз(а)пирена (1-й класс опасности) –в начале вегетации 2011г. превысило ПДК на 15,0-40,0%; в 2013г. в почве нескольких участков количество нитратов оказалось выше ПДК на 5,2-125,1%. В изменении содержания в почве азотсодержащих соединений и бенз(а)пирена (даже одномоментном) нельзя исключить воздействие на неё выбросов в атмосферу продуктов сгорания газа завода СПГ/ТОН и привнесения их с ветровым потоком на участки СНТ.

Список литературы / References

1. Ревелль П., Ревелль Ч. Среда нашего обитания: В 4-х книгах. Кн.2. Загрязнения воды и воздуха: Пер. с англ. – М.: Мир, 1995. – 296 с.
2. Булатов А.И., Макаренко П.П., Шеметов В.Ю. Справочник инженера – эколога нефтедобывающей промышленности по методам анализа загрязнителей окружающей среды: В 3 ч. – М.: ООО "Недра - Бизнесцентр", 1999. – Ч.2: Почва. – 634 с.
3. Водяницкий Ю.Н., Большаков В.А., Сорокин С.Е., Фатеева Н.М. Техногеохимическая аномалия в зоне влияния Череповецкого металлургического комбината //Почвоведение, 1995, №4. – С. 498-507.
4. Иванченко О.Б., Ильинская О.Н, Карамова Н.С., Костюкевич И.И. Мутагенный потенциал как комплексный показатель загрязненности почв нефтепродуктами //Почвоведение, 1996, №11. – С. 1394 – 1398.
5. Гамзиков Г.П., Кострик Г.И., Емельянова В.Н. Баланс и превращение азота удобрений. – Новосибирск: Наука, 1985. – 160 с.
6. Гришко В.Н., Павлюкова Н.Ф. Действие газообразных промышленных выбросов на микробоценозы почв //Почвоведение, 1997, № 2. – С. 254-260.
7. Побережная Т.М., Сабиров Р.Н., Копанина А.В., Нюшко Т.И., Шахов И.М. Организация комплексного экологического мониторинга в зоне воздействия завода СПГ на юге Сахалина // Вестник ДВО РАН, 2009, № 6. – С. 60-67.
8. Садовникова Л.К., Орлов Д.С., Лозановская И.Н. Экология и охрана окружающей среды при химическом загрязнении: Учебное пособие. – М.: Высшая шк., 2006. – 334 с.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Revell P., Revell H. Sreda nashego obitaniya [Wednesday our Environment]: V 4 knigakh. Kn. 2.Zagryaznenie vody i vozduha [Pollution of air and water]: In 4 books. Kn.2. Per. from English. – M.: Mir, 1995. – 296 p. [in Russian]
2. Bulatov A.I., Makarenko Р.P., Shemetov V.U. Spravocnik inzhenera – ekologa neftedobyvayushei promyishlennosti po metodam analiza zagryaznitelei okruzhayushei sredy [Handbook of the engineer – ecologist of the oil industry on methods of analysis of environmental pollutants]: M. OOO Nedra – Biznescentr 1999. – Part 2: Soil. – 634 p. [in Russian]
3. Vodyanickii Yu.N., Bolshakov V.A., Sorokin S.E., Fateeva N.M. Tehnohimicheskaya anomaliya v zone vliyaniya Cherepoveckogo metallurgicheskogo kombinata [Technogeochemical anomaly in the zone of influence of the Cherepovets metallurgical plant] //Pochvovedenie [Soil Science], 1995, №4. – p. 498-507. [in Russian]
4. Ivanchenko O.B, Ilinskaya O. N., Karamova N.S., Kostyukevich I.I. Mutagennyi potencial kak kompleksnyi pokazatel zagryaznennosti pochv nefteproduktami [Mutagenic potential as a comprehensive indicator of soil pollution with oil products] //Pochvovedenie [Soil Science], 1996, №11. – p. 1394 – 1398. [in Russian]
5. Gаmzikov G.P., Kostrik G.I., Emelyanova V.N. Balans i prevrashenie azota udobrenii [The Balance and transformation of nitrogen fertilizers]. – Novosibirsk: Nauka, 1985. – 160 p. [in Russian]
6. Grishko V. N., Pavlyukova N. F. Deistvie gazoobraznyh promyishlennyh vybrosov na mikrobozenosy pochv [The effect of gaseous industrial emissions on the microbial cenoses in soils]//Pochvovedenie [Soil Science], 1997, № 2. – p. 254-260. [in Russian]
7. Poberezhnaya T.M., Sabirov R.N., Kopanina A.V., Nyushko T.I., Shakhov I.M. Organizaciya kompleksnogo ekologicheskogo monitoringa v zone vozdeistviya zavoda SPG na yuge Sakhalina [Organization of complex environmental monitoring in the impact zone of the LNG plant in southern Sakhalin] //Vestnik DVO RAN, 2009, vol. 6. – P. 60-67. [in Russian]
8. Sadovnikova L.K., Orlov D.S., Lozanovskaya I.N. Ekologiya i ohrana okruzhayushei sredy pri himicheskom zagryaznenii [Ecology and environmental protection at chemical pollution: textbook]. Uchebnoe posobie. – M.: Vysshaya Shk., 2006. – 334 p. [in Russian]