UDK 63 Сельское хозяйство. Лесное хозяйство. Охота. Рыбное хозяйство
GRNTI 68.31 Сельскохозяйственная мелиорация
OKSO 35.00.00 Сельское, лесное и рыбное хозяйство
BBK 40 Естественнонаучные и технические основы сельского хозяйства
BISAC TEC003000 Agriculture / General
When implementing projects for reclamation of lands contaminated with chemicals, the problem of choosing methods and technologies for performing work arises. The article discusses the methodology of risk assessment as a decision-making tool when choosing technologies for land reclamation. The calculation of the risk and its assessment are given on the example of a land plot contaminated with polychlorinated biphenyls near OOO «Serpukhov Condenser Plant «KVAR» in the city of Serpukhov, Moscow Region.
risk, reclamation, chemical pollution, soils
Почва, как компонент природной среды, подвергается антропогенной нагрузке за счет хозяйственной деятельности человека, в том числе загрязнению различными химическими веществами. Одним из основных источников химического загрязнения почвы является промышленность. Химическое загрязнение почв на земельных участках в результате функционирования предприятий промышленности происходит под действием газообразных и аэрозольных выбросов поллютантов в атмосферу, сбросов загрязненных сточных вод на рельеф местности и размещения промышленных отходов на земельных участках. Характер химического загрязнения почв вокруг промышленных предприятий зависит непосредственно от отрасли промышленности, применяемой технологии и технологического состояния линий производства продукции на предприятии.
Яркими примерами обширного химического загрязнения земельных участков служат такие объекты, как территория предприятия «Усольехимпром» (1600 га) в городе Усолье-Сибирское, полигон промышленных химических отходов «Красный Бор» (67, 4 га) в Ленинградской области и промышленная площадка Байкальского целлюлоза-бумажного комбината (180 га) в Иркутской области [1]. Ежегодно выявляются и другие химически загрязненные земельные участки.
Также одним из примеров промышленного загрязнения является земельный участок в г. Серпухове Московской области, примыкающий к предприятию ООО «Серпуховский конденсаторный завод «КВАР» (далее завод «КВАР»). В результате использования до 1990 г. изоляционных масел на основе полихлорированных бифенилов (ПХБ) эта территория была загрязнена соединениями, которые Стокгольмской конвенцией отнесены к классу стойких органических загрязнителей [2]. История вопроса и анализ уровня загрязнения ПХБ данной территории достаточно подробно изложены в работах авторов статьи [3,4] и в работах других исследователей [5-8]. Установлено, что спустя почти 30 лет после прекращения использования ПХБ на производстве и выявления загрязнения почв на земельном участке уровень загрязнения поверхностного слоя почвы соответствует категории загрязнения «чрезвычайно опасная» [9], что указывает на необходимость принятия неотложных мер для устранения этого химического загрязнения.
Для рекультивации земельных участков и возращения их в хозяйственной оборот разрабатываются и применяются различные методы и технологические решения. В целом, технологические подходы рекультивации можно разделить на in situ и ex situ. Методы in situ не требуют изъятия загрязненной почвы с земельного участка. К этой группе методов, относятся промывка почв, фиторемедиация, микробное разложение поллютантов под действием аборигенной микрофлоры или внесенных штаммов-деструкторов, локализация загрязнителей с помощью различных сорбентов и т.д. В свою очередь методы ex situ предполагают изъятие загрязненного грунта с земельного участка и транспортирование на специально оборудованную площадку, где осуществляют его обезвреживание с помощью химических или термических методов, путем сжигания, остекловывания (витрификации), химического окисления и т.д. [10].
Существующее природоохранное законодательство Российской Федерации и нормативно-технические акты, регулирующие вопросы рекультивации земель, не предполагают подбор методов и технологических решений, которые можно применять для рекультивации химически загрязненного земельного участка в каждом конкретном случае. Для обоснования необходимости рекультивации определено 5 категорий загрязнения почвы: чистая, допустимая, умеренно опасная, опасная, чрезвычайно опасная. В зависимости от категории загрязнения регламентируются и управленческие решения, принимаемые для рекультивации земельного участка. К ним относятся либо перекрытие загрязненной почвы на земельном участке привезенным чистым слоем, либо изъятие загрязненной почвы и размещение на полигоне отходов [9,11].
Подобные инструменты не позволяют принимать обоснованные управленческие решения по выбору и применению конкретного метода и технологии для рекультивации земельного участка. Указанный недостаток можно устранить с помощью риск-ориентированного подхода. Данный подход предполагает количественную оценку уровня риска от источника химической опасности и принятия решения согласно определённому уровню риска [12]. Оценка рисков считается полезным инструментом экологической политики для рациональной и объективной расстановки приоритетов и принятия решений [13,14].
Загрязненный химическими веществами земельный участок несет определенный уровень риска для здоровья населения. Оценка риска подразумевает процесс количественной оценки опасности возникновения неблагоприятных последствий у человека под действием загрязняющих химических веществ. Принципиальная схема воздействия загрязненных почв на человека представлена на рисунке 1. В зависимости от уровня риска для здоровья населения можно определять методы и технологии (in situ или ex situ), которые необходимо применять для рекультивации и ранжировать загрязненные земельные участки по степени опасности.
Рисунок 1 – Принципиальная схема воздействия загрязненных почв на человека [15]
Химическое вещество может поступать из почвы и оказывать негативное воздействие на здоровье человека тремя путями: ингаляционным, кожно-резорбтивным и пероральным. При расчете доз поступления учитывается также наличие или отсутствие веществ, обладающих канцерогенностью. ПХБ обладают высокой способностью вызывать появление злокачественных опухолей у человека или животного. Международное агентство по изучению рака отнесло ПХБ в группе веществ 2А – весьма вероятные канцерогены [16].
Количественная оценка риска воздействия химического вещества на человека, находящегося на загрязненной территории, основана на определении дозы его поступления в организм человека по каждому из трех путей поступления. Методические подходы расчёта доз поступления химического вещества из почвы и последующего определения уровня риска изложены в работах [17-19].
Целью настоящей статьи является применение риск-ориентированного подхода для обоснования методов рекультивации химически загрязненного земельного участка на примере загрязненной территории г. Серпухове.
Объекты и методы
На рисунке 2 представлена карта-схема загрязненной территории, примыкающей к заводу «КВАР», и двух обследуемых участков, выбранных для количественной оценки уровня риска для проживающего рядом с этим участком населения, который несет загрязненная территория. В июне 2020 г. на этих участках методом конверта были отобраны пробы поверхностного слоя почвы [20]. Характеристики обследованных земельных участков, которые необходимы для оценки риска, приведены в таблице 1.
Рисунок 2 – Карта-схема загрязненной территории, примыкающей к заводу «Квар» в г. Серпухове, и 2-х обследуемых участков
Таблица 1 – Характеристики выбранных земельных участков на территории, примыкающей к заводу «КВАР» в г. Серпухове.
|
Земельный участок |
Площадь, га |
Уровень загрязнения поверхностного слоя почвы (0-50 см) ПХБ, мг/кг |
Превышение допустимой концентрации для ПХБ в почвах [4] |
|
L1 |
0,35 |
4537,3 |
226 865 |
|
L2 |
0,44 |
44,5 |
2223 |
Среднесуточную пероральную дозу поступления ПХБ из почвы в организм человека определяли по уравнению (1):
где 
– загрязненная фракция почвы, отн. ед;
Среднесуточную дозу поступления ПХБ из почвы по ингаляционному пути определяли по уравнению (2):
где
где 
- концентрация вещества в почве, мг/кг;
Удельную среднесуточную кожно-резорбтивную дозу ПХБ, поступающего из почвы, определяли по уравнениям (4 и 5):
где
Оценку риска для канцерогенных химических веществ выполняли по уравнению (6):
где
Результаты и обсуждение
С помощью уравнений (1–5) были рассчитаны среднесуточные дозы поступления ПХБ из почвы в организм человека для двух участков L1 и L2. По формуле (6) определено значение уровней риска, которое исходит от загрязненных земельных участков. Результаты расчета представлены в таблице 2.
Таблица 2 – Среднесуточные дозы поступления ПХБ из почвы в организм человека пероральным, ингаляционным и кожно-резорбтивным путем на двух загрязненных участках вблизи з-да «КВАР» и уровни риска для здоровья населения
|
Земельный участок |
мг/(кг*сут) |
мг/(кг*сут) |
мг/(кг*сут) |
Уровень риска |
|
L1 |
0,012 |
1,27 |
0,0012 |
8,7 * 10-2 |
|
L2 |
0,00013 |
0,012 |
1,24E-05 |
8,3*10-5 |
Уровни риска классифицируется по критериям приемлемости риска для здоровья населения. Выделяют 4 уровня риска:
- пренебрежимо малый - ≤1*10-6;
- предельно допустимый – от >1*10-6 до ≤1*10-4;
- приемлемый профессиональный – >1*10-4 до ≤1*10-3;
- неприемлемый – >1*10-3.
При достижении уровня неприемлемого риска необходимо проведение экстренных мероприятий по его снижению. Профессиональный риск обусловлен производственными факторами, которые воздействуют на человека, работающего на промышленных объектах. Предельно допустимый и пренебрежимо малый риск соответствует обычной жизнедеятельности человека, который не подвергается воздействию различных опасных факторов окружающей среды.
Расчёты показали, что участок L1 имеет неприемлемый риск, а участок L2 – предельно допустимый риск. При неприемлемом уровне риска необходимо срочное вмешательство для устранения источника опасности. Поэтому участок L1 необходимо рекультивировать только с применением технологий ex situ, которые предполагают изъятие загрязненной почвы с земельного участка и транспортировку к месту захоронения или ремедиации. Земельный участок L2 с уровнем риска «предельно допустимый» можно подвергнуть рекультивации методами in situ, так как химическое загрязнение не оказывает чрезвычайно опасного воздействия на здоровье населения.
В целом можно предложить следующий подход для выбора методов и технологий при рекультивации химически загрязненных земель. Если уровень риска, который несет земельный участок, соответствует неприемлемому и приемлемому профессиональному риску, то необходимо применять методы ex situ. В случаях соответствия уровня риска пренебрежимо малому и предельно допустимому риску возможно проводить рекультивацию участка методом in situ.
Заключение
Оценка уровня риска является удобным инструментом в экологической политике для принятия управленческих решений. В предложенном подходе рассматривается только оценка риска для здоровья населения от загрязненного поверхностного слоя почвы. При проникновении загрязнения на более глубокие горизонты, сопровождающемся загрязнением грунтовых вод, необходимо оценивать уровни риска, которые исходят от загрязненных грунтовых вод и возможной вертикальной и горизонтальной миграции химических веществ.
1. Svedeniya, soderzhaschiesya v gosudarstvennom reestre ob'ektov nakoplennogo vreda okruzhayuschey srede - Moskva. URL: https://www.mnr.gov.ru/docs/docs/svedeniya_soderzhashchiesya_v_gosudarstvennom_reestre_obektov_nakoplennogo_vreda_okruzhayushchey_sre/ (data obrascheniya 25.12.2021 g.).
2. United Nations Environment Programme. Secretariat of the Stockholm Convention. - Geneve - URL: http://chm.pops.int/default.aspx (data obrascheniya 25.12.2021 g.).
3. Vasil'eva, G.K. Sorbcionno-biologicheskaya ochistka pochv, zagryaznennyh polihlorirovannymi bifenilami / G.K. Vasil'eva, E.R. Strizhakova, B.N. Zolotareva [i dr.] // Ekologicheskaya situaciya v gorode Serpuhove i perspektivy ee uluchsheniya - M.: NIA - Priroda, 2008 - S. 241 - 250.
4. Lapushkin, M.Yu. Mnogoletniy monitoring transformacii i migracii polihlorirovannyh bifenilov na zagryaznennom uchastke v g. Serpuhove Moskovskoy oblasti / M.Yu. Lapushkin, N.N. Luk'yanova, G.K. Vasil'eva // Ispol'zovanie i ohrana prirodnyh resursov v Rossi - 2020 - №4 - s. 75-80.
5. Kapranov, V.V. Mikroorganizmy destruktory polihlorirovannyh bifenilov: special'nost' 03.00.07 «Mikrobilogiya»: dissertaciya na soiskanie uchenoy stepeni kandidata biologicheskih nauk / Kapranov Vladimir Vladimirovich; Gosudarstvennyy nauchno-issledovatel'skiy centr toksikologii i gigienicheskoy reglamentacii biopreparatov - Serpuhovskiy rayon, p. Bol'shevik, 1999 - 107 S.
6. Demin, D.V. Remediaciya pochv, zagryaznennyh polihlorbifenilami: special'nost' 03.02.13 «Pochvovedenie»: dissertaciya na soiskanie uchenoy stepeni kandidata biologicheskih nauk / Demin Dmitriy Viktorovich; Institut fundamental'nyh problem biologii Rossiyskoy akademii nauk - Puschino, 2013 - 138 s.
7. Malina, N.V. Prioritetnye organicheskie zagryazniteli v ob'ektah okruzhayuschey sredy: special'nost' 03.02.08 «Ekologiya (po otraslyam)»: dissertaciya na soiskanie uchenoy stepeni kandidata himicheskih nauk / Malina Natal'ya Vladimirovna; Federal'noe gosudarstvennoe byudzhetnoe obrazovatel'noe uchrezhdenie vysshego obrazovaniya «Rossiyskiy gosudarstvennyy universitet nefti i gaza (nacional'nyy issledovatel'skiy universitet) imeni I.M. Gubkina» - Moskva, 2016 - 159 s.
8. Aladin, D.Yu. Vliyanie mikrorel'efa na raspredelenie polihlorbifenilov v pochvah / D.Yu. Aladin, N.F. Deeva, S.M. Sevost'yanov [i dr.] // Teoreticheskaya i prikladnaya ekologiya - 2017 - № 2 - s. 64-70.
9. Postanovlenie glavnogo gosudarstvennogo vracha Rossiyskoy Federacii ot 28 yanvarya 2021 g. № 3 «Ob utverzhdenii sanitarnyh pravil i norm SanPiN 2.1.3684-21 «Sanitarno-epidemiologicheskie trebovaniya k soderzhaniyu territoriy gorodskih i sel'skih poseleniy, k vodnym ob'ektam, pit'evoy vode i pit'evomu vodosnabzheniyu, atmosfernomu vozduhu, pochvam, zhilym pomescheniyam, ekspluatacii proizvodstvennyh, obschestvennyh pomescheniy, organizacii i provedeniyu sanitarno-protivoepidemicheskih (profilakticheskih) meropriyatiy».
10. Solov'yanov, A.A. Likvidaciya nakoplennogo vreda okruzhayuschey srede v Rossiyskoy Federacii / A.A. Solov'yanov, S.Ya. Chernin // Moskva: Nauka RAN, 2017. - 456 s.
11. Postanovlenie glavnogo gosudarstvennogo sanitarnogo vracha ot 28 yanvarya 2021 g. № 2 «Ob utverzhdenii sanitarnyh pravil i norm SanPiN 1.2.3685-21 «Gigienicheskie normativy i trebovaniya k obespecheniyu bezopasnosti i (ili) bezvrednosti dlya cheloveka faktorov sredy obitaniya».
12. Gorskiy, V.G. Nauchno-metodicheskie aspekty analizy riska / V.G. Gorskiy, G.A. Motkin , V.A. Petrunin [i dr.] // Moskva: Ekonomika i informatika, 2002 - 260 s
13. Darmendrail, D. Risk Assessment for Contaminated Sites in Europe Volume 1 Scientific Basis / D. Darmendrail, C. Ferguson // - 1998 - LQM Press, Nottingham - 107 p.
14. Shvecova-Shilovskaya, T.N. Primenenie metodologii analiza riska dlya prognozirovaniya vozdeystviya na okruzhayuschuyu sredu ob'ektov nakoplennogo ekologicheskogo uscherba / T.N. Shvecova - Shilovskaya, A.A. Afanas'eva, T.N. Gromova [i dr.] // Problemy analiza riska - 2016 - №3 - s. 70 - 77.
15. Rukovodyaschie principy razrabotki nacional'nyh strategiy ispol'zovaniya monitoringa zagryazneniya pochv v kachestve instrumenta ekologicheskoy politiki - Zheneva, 2014 - 30 s.
16. Maystrenko, V.N. Ekologo-analiticheskiy monitoring stoykih organicheskih zagryazniteley: uchebnoe posobie dlya studentov vysshih uchebnyh zavedeniy / V.N. Maystrenko, N.A. Klyuev. - Moskva: Izdatel'stvo «BINOM. Laboratoriya znaniy», 2004 - 323 s.
17. Metodicheskie rekomendacii. Raschet doz pri ocenke riska mnogosredovogo vozdeystviya himicheskih veschestv. -M.: Sanepidmedia, GU NII ECh i GOS imeni A.N. Sysina RAMN, MMA imeni I.M. Sechenova, Konsul'tacionnyy centr po ocenke riska, Centr Gossanepidnadzora v g. Moskve, 2003. - 28 s.
18. Rukovodstvo po ocenke riska dlya zdorov'ya naseleniya pri vozdeystvii himicheskih veschestv, zagryaznyayuschih okruzhayuschuyu sredu.- M.: Federal'nyy centr Gossanepidnadzora Minzdrava Rossii, 2004. - 143 s.
19. Metodicheskie rekomendacii. Primenenie faktorov kancerogennogo potenciala pri ocenke riska vozdeystviya himicheskih veschestv. M.: Sanepidmedia, GU NII ECh i GOS imeni A.N. Sysina RAMN, MMA imeni I.M. Sechenova, Centr Gossanepidnadzora v g. Moskve, 2003. - 44 s.
20. GOST 17.4.3.01-2017. Ohrany prirody. Pochvy. Obschie trebovaniya k otboru pochv: mezhgosudarstvennyy standart: izdanie oficial'noe: utverzhden i vveden v deystvie prikazom Federal'nogo agentstva po tehnicheskomu regulirovaniyu i metrologii ot 1 iyunya 2018 g. № 302-st: data vvedeniya 2019-01-01 / razrabotan Associaciey «Nekommercheskoe partnerstvo «Koordinacionno - informacionnyy centr gosudarstv - uchastnikov SNG po sblizheniyu regulyatornyh praktik (Associaciya «NP «KIC SNG») - Moskva: Standartinform, 2018 - 4 s.
