Эколого-гигиеническая оценка содержания природных углеводородов в арктических и субарктических почвах европейского Северо-Востока Российской Федерации

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Введение. Исследование естественных уровней содержания углеводородов (УВ) в почвах представляет собой актуальную задачу, решение которой поможет объективно оценивать уровень антропогенного загрязнения почв и своевременно ограничивать процессы добычи, переработки и транспортировки нефтяных УВ. Анализ содержания в фоновых почвах УВ позволит выявить закономерности их накопления в регионах Арктики и Субарктики в зависимости от особенностей ландшафта и геохимии территорий.

Материалы и методы. Отбор репрезентативных образцов основных типов почв проводился с учётом специфики формирования почвенного покрова в различных ландшафтах с использованием маршрутного метода. Концентрацию УВ в образцах определяли в гексановых экстрактах на основе интенсивности их флуоресценции.

Результаты. Исследования показали, что на аккумуляцию и распределение УВ в профилях почв влияют различные факторы, такие как генезис почв, рельеф, содержание органического вещества и физической глины. Максимальная концентрация УВ отмечена в почвах аккумулятивных ландшафтов на суглинистых отложениях (Retisols), наименьшая – в почвах элювиальных территорий на песках (Podzols). Профильная дифференциация УВ также более выражена на суглинистых почвах и менее – на песчаных. Полученные результаты позволили актуализировать существующую базу данных и составить карту распределения УВ в фоновых почвах европейской Арктики и Субарктики.

Ограничения исследования. Ограничение исследования связано с отбором проб только фоновых почв, находящихся на расстоянии не менее 1 км от железных и автомобильных дорог, 5 км от населённых пунктов и 10 км от промышленных предприятий. В данной статье мы анализировали лишь природные УВ и не рассматривали остальные классы органических и неорганических соединений.

Заключение. Получены данные о концентрации природных УВ в различных фоновых почвах европейского Северо-Востока России с учётом ландшафтно-геохимических особенностей. Результаты дают возможность оценить уровень загрязнения почв европейской Арктики и Субарктики. Показано, что содержание УВ в органогенных горизонтах, характеризующихся высокой способностью к накоплению, может быть интегральным показателем антропогенного загрязнения почв. Для различных типов почв предложены пороговые значения концентрации УВ, которые находятся в широком диапазоне от 3,4 до 40 мг/кг и могут быть использованы для эколого-гигиенической оценки почв высоких широт.

Соблюдение этических стандартов. Исследование не требует представления заключения комитета по биомедицинской этике или иных документов.

Участие авторов:
Лодыгин Е.Д. – концепция и дизайн исследования, математическая обработка, сбор материала, обработка данных, написание текста;
Алексеев И.И., Нестеров Б.А. – сбор материала, обработка данных.
Все соавторы – редактирование рукописи, утверждение окончательного варианта статьи и ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование. Работа выполнена при поддержке гранта РНФ (№ 24-24-00144).

Поступила: 01.04.2024 / Принята к печати: 19.06.2024 / Опубликована: 31.01.2025

Об авторах

Евгений Дмитриевич Лодыгин

Институт биологии ФГБУН Федеральный исследовательский центр Коми научный центр уральского отделения российской академии наук»

Email: lodigin@ib.komisc.ru
ORCID iD: 0000-0002-0675-524X

Доктор биол. наук, вед. науч. сотр. отд. почвоведения Института биологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН, 167982, Сыктывкар, Россия

e-mail: lodigin@ib.komisc.ru

Иван Ильич Алексеев

Институт биологии ФГБУН Федеральный исследовательский центр Коми научный центр уральского отделения российской академии наук»

Email: alekseevivan95@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-0512-3849

Мл. науч. сотр. отд. почвоведения Института биологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН, 167982, Сыктывкар, Россия

e-mail: alekseevivan95@gmail.com

Борис Андреевич Нестеров

Институт биологии ФГБУН Федеральный исследовательский центр Коми научный центр уральского отделения российской академии наук»

Автор, ответственный за переписку.
Email: B-nesterov@mail.ru
ORCID iD: 0009-0009-9509-6431

Инженер-исследователь отд. почвоведения Института биологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН, 167982, Сыктывкар, Россия

e-mail: B-nesterov@mail.ru

Список литературы

  1. Hassani S.S., Daraee M., Sobat Z. Advanced development in upstream of petroleum industry using nanotechnology. Chin. J. Chem. Eng. 2020; 28(6): 1483–91. https://doi.org/10.1016/j.cjche.2020.02.030
  2. Zhao F., Fan Y., Zhang S. Assessment of efficiency improvement and emission mitigation potentials in China’s petroleum refining industry. J. Clean. Prod. 2021; 280: 124482. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.124482
  3. Ossai I.C., Ahmed A., Hassan A., Hamid F.S. Remediation of soil and water contaminated with petroleum hydrocarbon: a review. Environ. Technol. Innov. 2020; 17: 100526. https://doi.org/10.1016/j.eti.2019.100526
  4. Hoang S.A., Sarkar B., Seshadri B., Lamb D., Wijesekara H., Vithanage M., et al. Mitigation of petroleum-hydrocarbon-contaminated hazardous soils using organic amendments: a review. J. Hazard Mater. 2021; 416: 125702. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.125702
  5. Chaudhary D.K., Kim J. New insights into bioremediation strategies for oil-contaminated soil in cold environments. Int. Biodeterior. Biodegrad. 2019; 142: 58–72. https://doi.org/10.1016/j.ibiod.2019.05.001
  6. Guryanova A., Ermakov V., Galyanin V., Artyushenko V., Sakharova T., Usenov I., et al. Quantitative analysis of total hydrocarbons and water in oil-contaminated soils with attenuated total reflection infrared spectroscopy. J. Chemom. 2017; 31(8): e2826. https://doi.org/10.1002/cem.2826
  7. Нигматов Л.Г., Медведев В.Е., Курякова Т.А., Трубников В.В. Экологические последствия воздействия отходов буровых установок на сельскохозяйственные культуры. Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2017; (3): 207–9. https://elibrary.ru/zayvib
  8. Raji W.O., Obadare I.G., Odukoya M.A., Johnson L.M. Electrical resistivity mapping of oil spills in a coastal environment of Lagos, Nigeria. Arab. J. Geosci. 2018; 11(7): 144. https://doi.org/10.1007/s12517-018-3470-1
  9. Ambaye T.G., Vaccari M., Franzetti A., Prasad S., Formicola F., Rosatelli A., et al. Microbial electrochemical bioremediation of petroleum hydrocarbons (PHCs) pollution: recent advances and outlook. Chem. Eng. J. 2023; 452: 139372. https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.139372
  10. Wu M., Ye X., Chen K., Li W., Yuan J., Jiang X. Bacterial community shift and hydrocarbon transformation during bioremediation of short-term petroleum-contaminated soil. Environ. Pollut. 2017; 223: 657–64. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2017.01.079
  11. Pagnucco R., Phillips M.L. Comparative effectiveness of natural by-products and synthetic sorbents in oil spill booms. J. Environ. Manag. 2018; 225: 10–6. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2018.07.094
  12. Wang Y., Wang J., Leng F., Chen J. Effects of oil pollution on indigenous bacterial diversity and community structure of soil in Fushun, Liaoning Province, China. Geomicrobiol. J. 2021; 38(2): 115–26. https://doi.org/10.1080/01490451.2020.1817196
  13. da Silva Correa H., Blum C.T., Galvão F., Maranho L.T. Effects of oil contamination on plant growth and development: a review. Environ. Sci. Pollut. Res. Int. 2022; 29(29): 43501–15. https://doi.org/10.1007/s11356-022-19939-9
  14. Ławniczak Ł., Woźniak-Karczewska M., Loibner A.P., Heipieper H.J., Chrzanowski Ł. Microbial degradation of hydrocarbons-basic principles for bioremediation: a review. Molecules. 2020; 25(4): 856. https://doi.org/10.3390/molecules25040856
  15. Gope M., Masto R.E., George J., Balachandran S. Exposure and cancer risk assessment of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in the street dust of Asansol city, India. Sustain. Cities Soc. 2018; 38: 616–26. https://doi.org/10.1016/j.scs.2018.01.006
  16. Abdelhaleem H.A.R., Zein H.S., Azeiz A., Sharaf A.N., Abdelhadi A.A. Identification and characterization of novel bacterial polyaromatic hydrocarbon-degrading enzymes as potential tools for cleaning up hydrocarbon pollutants from different environmental sources. Environ. Toxicol. Pharmacol. 2019: 67: 108–16, https://doi.org/10.1016/j.etap.2019.02.009
  17. Mokarram M., Saber A., Obeidi R. Effects of heavy metal contamination released by petrochemical plants on marine life and water quality of coastal area. Environ. Sci. Pollut. Res. 2021; 28(37): 51369–83. https://doi.org/10.1007/s11356-021-13763-3
  18. Podlesińsk W., Dąbrowsk H. Amphipods in estuarine and marine quality assessment – a review. Oceanologia. 2019; 61(2): 179–96. https://doi.org/10.1016/j.oceano.2018.09.002
  19. Hazaimeh M.D., Ahmed E.S. Bioremediation perspectives and progress in petroleum pollution in the marine environment: A review. Environ. Sci. Pollut. Res. Int. 2021; 28(39): 54238–59. https://doi.org/10.1007/s11356-021-15598-4
  20. Ишкова С.В., Троц Н.М., Горшкова О.В. Влияние нефтяных установок на загрязнение почвенного покрова тяжелыми металлами и нефтепродуктами. Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2012; 14(5): 217–22. https://elibrary.ru/pisyut
  21. Panagos P., Van Liedekerke M., Yigini Y., Montanarella L. Contaminated sites in Europe: review of the current situation based on data collected through a European network. J. Environ. Public Health. 2013; 2013: 158764. https://doi.org/10.1155/2013/158764
  22. Sharma V.K., Hicks S.D., Rivera W., Vazquez F.G. Hydrocarbon contamination in sediments of Nueces Bay, Texas. Bull. Environ. Contam. Toxicol. 2000; 65(2): 253–60. https://doi.org/10.1007/s001280000122
  23. Shi H., Zhang L., Yue L., Zheng G. Petroleum hydrocarbon contamination in surface sediments of Beiluohe Basins, China. Bull. Environ. Contam. Toxicol. 2008; 81(4): 416–21. https://doi.org/10.1007/s00128-008-9419-4
  24. Aislabie J.M., Saul D.J., Foght J.M. Bioremediation of hydrocarbon-contaminated polar soils. Extremophiles. 2006; 10: 171–9. https://doi.org/10.1007/s00792-005-0498-4
  25. Алексеев И.И., Абакумов Е.В., Шамилишвили Г.А., Лодыгин Е.Д. Содержание тяжёлых металлов и углеводородов в почвах населённых пунктов Ямало-Ненецкого автономного округа. Гигиена и санитария. 2016; 95(9): 818–21. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2016-95-9-818-821 https://elibrary.ru/wwulhr
  26. Gomez F., Sartaj M. Optimization of field scale biopiles for bioremediation of petroleum hydrocarbon contaminated soil at low temperature conditions by response surface methodology (RSM). Biodeterior. Biodegrad. 2014; 89: 103–9. https://doi.org/10.1016/j.ibiod.2014.01.010
  27. Karppinen E.M., Stewart K.J., Farrell R.E., Siciliano S.D. Petroleum hydrocarbon remediation in frozen soil using a meat and bonemeal biochar plus fertilizer. Chemosphere. 2017; 173: 330–9. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2017.01.016
  28. Абакумов Е.В., Лодыгин Е.Д., Габов Д.А., Крыленков В.А. Содержание полициклических ароматических углеводородов в почвах Антарктиды на примере российских полярных станций. Гигиена и санитария. 2014; 93(1): 31–5. https://elibrary.ru/rydzap
  29. Beznosikov V.A., Lodygin E.D. Hydrocarbons in the background soils of the southern- and middle-taiga subzones of the Komi Republic. Eurasian Soil Sci. 2014; 47(7): 682–6. https://doi.org/10.1134/S1064229314070059
  30. Das S., Kuppanan N., Channashettar V.A., Lal B. Remediation of oily sludge- and oil-contaminated soil from petroleum industry: recent developments and future prospects. In: Advances in Soil Microbiology: Recent Trends and Future Prospects. Microorganisms for Sustainability. Volume 3. Singapore: Springer; 2018: 165–77. https://doi.org/10.1007/978-981-10-6178-3_9
  31. Безносиков В.А., Лодыгин Е.Д. Геохимическая оценка экологического состояния почв. Гигиена и санитария. 2018; 97(7): 623–8. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2018-97-7-623-628 https://elibrary.ru/xwpbvb
  32. Jiang Y., Brassington K.J., Prpich G., Paton G.I., Semple K.T., Pollard S.J.T., et al. Insights into the biodegradation of weathered hydrocarbons in contaminated soils by bioaugmentation and nutrient stimulation. Chemosphere. 2016; 161: 300–7. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2016.07.032
  33. СанПиН 1.2.3685–21. Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания (с изменениями на 30 декабря 2022). М.; 2022.
  34. IUSS Working Group WRB. World Reference Base for Soil Resources. International Soil Classification System for Naming Soils and Creating Legends for Soil Maps. Vienna: International Union of Soil Sciences (IUSS); 2022.
  35. Abakumov E.V., Tomashunas V.M., Lodygin E.D., Gabov D.N., Sokolov V.T., Krylenkov V.A., et al. Polycyclic aromatic hydrocarbons in insular and coastal soils of the Russian Arctic. Eurasian Soil Sci. 2015; 48(12): 1300–5. https://doi.org/10.1134/S1064229315120029
  36. Zhangurov E.V., Starcev V.V., Dubrovskiy Y.A., Degteva S.V., Dymov A.A. Morphogenetic features of soils under mountainous larch forests and woodlands in the subpolar Urals. Eurasian Soil Sci. 2019; 52(12): 1463–76. https://doi.org/10.1134/S1064229319120147
  37. Liu Y., Wu Y., Xia Y., Lei T., Tian C., Hou X. Aliphatic and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in soils of the northwest Qinling Mountains: Patterns, potential risk and an appraisal of the PAH ratios to infer their source. J. Environ. Sci. Health. 2017; 52(4): 320–32. https://doi.org/10.1080/10934529.2016.1258865
  38. Defra. Environmental Protection Act 1990: Part 2A Contaminated Land Statutory Guidance. London: Department for Environment, Food and Rural Affairs; 2012.
  39. Ander E.L., Johnson C.C., Cave M.R., Palumbo-Roe B., Nathanail C.P., Lark R.M. Methodology for the determination of normal background concentrations of contaminants in English soil. Sci. Total Environ. 2013; 454–455: 604–18. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2013.03.005
  40. APAT-ISS. Protocollo Operativo per la determinazione dei valori di fondo di metalli/metalloidi nei suoli dei siti d’interesse nazionale. Revisone 0. Rome; 2006. (in Italian)
  41. Khodary S.M., Negm A.M., Tawfik A. Geotechnical properties of the soils contaminated with oils, landfill leachate, and fertilizers. Arab. J. Geosci. 2018; 11: 13. https://doi.org/10.1007/s12517-017-3372-7

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© , 2025


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 37884 от 02.10.2009.