УДК 63 Сельское хозяйство. Лесное хозяйство. Охота. Рыбное хозяйство
ГРНТИ 68.31 Сельскохозяйственная мелиорация
ОКСО 35.00.00 Сельское, лесное и рыбное хозяйство
ББК 40 Естественнонаучные и технические основы сельского хозяйства
BISAC TEC003000 Agriculture / General
При реализации проектов рекультивации земель, загрязненных химическими веществами, возникает проблема выбора методов и технологий для выполнения работ. В статье рассматривается методология оценки риска, как инструмента принятия решения при выборе технологий для рекультивации земельного участка. Приведен способ расчета риска и его оценки на примере загрязненного полихлорированными бифенилами (ПХБ) земельного участка вблизи ООО «Серпуховский конденсаторный завод «КВАР» в г. Серпухове Московской области.
риск, рекультивация, химическое загрязнение, почвы
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. Сведения, содержащиеся в государственном реестре объектов накопленного вреда окружающей среде - Москва. URL: https://www.mnr.gov.ru/docs/docs/svedeniya_soderzhashchiesya_v_gosudarstvennom_reestre_obektov_nakoplennogo_vreda_okruzhayushchey_sre/ (дата обращения 25.12.2021 г.).
2. United Nations Environment Programme. Secretariat of the Stockholm Convention. - Geneve - URL: http://chm.pops.int/default.aspx (дата обращения 25.12.2021 г.).
3. Васильева, Г.К. Сорбционно-биологическая очистка почв, загрязненных полихлорированными бифенилами / Г.К. Васильева, Е.Р. Стрижакова, Б.Н. Золотарева [и др.] // Экологическая ситуация в городе Серпухове и перспективы её улучшения - М.: НИА - Природа, 2008 - С. 241 - 250.
4. Лапушкин, М.Ю. Многолетний мониторинг трансформации и миграции полихлорированных бифенилов на загрязненном участке в г. Серпухове Московской области / М.Ю. Лапушкин, Н.Н. Лукьянова, Г.К. Васильева // Использование и охрана природных ресурсов в Росси - 2020 - №4 - с. 75-80.
5. Капранов, В.В. Микроорганизмы деструкторы полихлорированных бифенилов: специальность 03.00.07 «Микробилогия»: диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук / Капранов Владимир Владимирович; Государственный научно-исследовательский центр токсикологии и гигиенической регламентации биопрепаратов - Серпуховский район, п. Большевик, 1999 - 107 С.
6. Демин, Д.В. Ремедиация почв, загрязненных полихлорбифенилами: специальность 03.02.13 «Почвоведение»: диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук / Демин Дмитрий Викторович; Институт фундаментальных проблем биологии Российской академии наук - Пущино, 2013 - 138 с.
7. Малина, Н.В. Приоритетные органические загрязнители в объектах окружающей среды: специальность 03.02.08 «Экология (по отраслям)»: диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук / Малина Наталья Владимировна; Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина» - Москва, 2016 - 159 с.
8. Аладин, Д.Ю. Влияние микрорельефа на распределение полихлорбифенилов в почвах / Д.Ю. Аладин, Н.Ф. Деева, С.М. Севостьянов [и др.] // Теоретическая и прикладная экология - 2017 - № 2 - с. 64-70.
9. Постановление главного государственного врача Российской Федерации от 28 января 2021 г. № 3 «Об утверждении санитарных правил и норм СанПиН 2.1.3684-21 «Санитарно-эпидемиологические требования к содержанию территорий городских и сельских поселений, к водным объектам, питьевой воде и питьевому водоснабжению, атмосферному воздуху, почвам, жилым помещениям, эксплуатации производственных, общественных помещений, организации и проведению санитарно-противоэпидемических (профилактических) мероприятий».
10. Соловьянов, А.А. Ликвидация накопленного вреда окружающей среде в Российской Федерации / А.А. Соловьянов, С.Я. Чернин // Москва: Наука РАН, 2017. - 456 с.
11. Постановление главного государственного санитарного врача от 28 января 2021 г. № 2 «Об утверждении санитарных правил и норм СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания».
12. Горский, В.Г. Научно-методические аспекты анализы риска / В.Г. Горский, Г.А. Моткин , В.А. Петрунин [и др.] // Москва: Экономика и информатика, 2002 - 260 с
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. Швецова-Шиловская, Т.Н. Применение методологии анализа риска для прогнозирования воздействия на окружающую среду объектов накопленного экологического ущерба / Т.Н. Швецова - Шиловская, А.А. Афанасьева, Т.Н. Громова [и др.] // Проблемы анализа риска - 2016 - №3 - с. 70 - 77.
15. Руководящие принципы разработки национальных стратегий использования мониторинга загрязнения почв в качестве инструмента экологической политики - Женева, 2014 - 30 с.
16. Майстренко, В.Н. Эколого-аналитический мониторинг стойких органических загрязнителей: учебное пособие для студентов высших учебных заведений / В.Н. Майстренко, Н.А. Клюев. - Москва: Издательство «БИНОМ. Лаборатория знаний», 2004 - 323 с.
17. Методические рекомендации. Расчет доз при оценке риска многосредового воздействия химических веществ. -М.: Санэпидмедиа, ГУ НИИ ЭЧ и ГОС имени А.Н. Сысина РАМН, ММА имени И.М. Сеченова, Консультационный центр по оценке риска, Центр Госсанэпиднадзора в г. Москве, 2003. - 28 с.
18. Руководство по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду.- М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2004. - 143 с.
19. Методические рекомендации. Применение факторов канцерогенного потенциала при оценке риска воздействия химических веществ. М.: Санэпидмедиа, ГУ НИИ ЭЧ и ГОС имени А.Н. Сысина РАМН, ММА имени И.М. Сеченова, Центр Госсанэпиднадзора в г. Москве, 2003. - 44 с.
20. ГОСТ 17.4.3.01-2017. Охраны природы. Почвы. Общие требования к отбору почв: межгосударственный стандарт: издание официальное: утвержден и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 1 июня 2018 г. № 302-ст: дата введения 2019-01-01 / разработан Ассоциацией «Некоммерческое партнерство «Координационно - информационный центр государств - участников СНГ по сближению регуляторных практик (Ассоциация «НП «КИЦ СНГ») - Москва: Стандартинформ, 2018 - 4 с.
