medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2023-102-12-1281-1285jdkfwrmedlit-3604Research ArticleГИГИЕНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫENVIRONMENTAL HYGIENEПолициклические ароматические углеводороды и нефтепродукты в пробах почв территории городской застройки Восточной СибириPolycyclic aromatic hydrocarbons and petroleum products in soil samples of urban areas in Eastern Siberiahttps://orcid.org/0000-0002-9961-6408ЖурбаОльга МихайловнаZhurbaOlga M.

Доктор биологических наук, старший научный сотрудник, заведующая лабораторией. ФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований». 665827, Ангарск, Россия

е-mail: zhurba99@gmail.com

zhurba99@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-7848-6432МериновАлексей ВладимировичMerinovAlexey V.

Канд. биол. наук, науч. сотр. ФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований», 665827, Ангарск

e-mail: alek-merinov@mail.ru

 

MD, PhD, researcher of the East-Siberian Institution of Medical and Ecological Research, Angarsk, 665827, Russian Federation.

e-mail: alek-merinov@mail.ru

alek-merinov@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8740-3133ШаяхметовСалим ФайзыевичShayakhmetovSalim F.

Доктор медицинских наук, профессор, ведущий научный сотрудник. ФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований». 665827. Ангарск, Россия

е-mail: salimf53@mail.ru

salimf53@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4980-5304АлексеенкоАнтон НиколаевичAlekseenkoAnton N.

Кандидат химических наук, старший научный сотрудник. ФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований». 665827, Ангарск, Россия

е-mail: alexeenko85@mail.ru

alexeenko85@mail.ruФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований»РоссияEast-Siberian Institute of Medical and Ecological ResearchRussian Federation2023311220231021212811285Copyright © Журба О.М., Меринов А.В., Шаяхметов С.Ф., Алексеенко А.Н., 20232023Журба О.М., Меринов А.В., Шаяхметов С.Ф., Алексеенко А.Н.Zhurba O.M., Merinov A.V., Shayakhmetov S.F., Alekseenko A.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rjhas.ru/jour/article/view/3604Введение

Введение. В промышленных городах особенно остро стоит проблема загрязнения окружающей среды супертоксикантами, к которым относится класс полициклических ароматических углеводородов (ПАУ, полиаренов). Поскольку среди ПАУ имеются вещества, обладающие канцерогенным действием, их количественная идентификация в объектах окружающей среды является актуальной задачей.

Материалы и методы

Материалы и методы. Проведены исследования содержания ПАУ и нефтепродуктов (НП) в почве промышленного города, отобранной в различных функциональных зонах. Определение 16 ПАУ проводили методом газовой хромато-масс-спектрометрии (ГХ-МС) с оптимизированной подготовкой проб. Предложено определять ПАУ методом ГХ-МС с применением способа дисперсионной жидкостно-жидкостной микроэкстракции (ДЖЖМЭ). НП определяли флуориметрическим методом.

Результаты

Результаты. Суммарное содержание ПАУ (ΣПАУ) варьировалось от 7,5 до 319,11 мкг/кг. ΣПАУ-канцерогенов в селитебной и санитарно-защитных зонах в среднем было в 25,1–31,2 раза выше, чем в фоновой площадке. Уровни содержания НП в городских почвах находились в диапазоне от 3 до 62,4 мг/кг.

Ограничения исследования

Ограничения исследования. Исследование ограничено изучением верхних слоёв почвы до 5 см. Возможность миграции ПАУ в грунтовые воды не изучалась.

Заключение

Заключение. В структуре ПАУ преобладали 4–6-ядерные структуры: дибенз(a,h)антрацен, бенз(g,h,i)перилен, флуорантен, бенз(b)флуорантен и др., составляющие > 87% от общего количества ПАУ. Доля данных полиаренов в общей ΣПАУ в селитебной зоне увеличивается в 1,3 раза по сравнению с фоном, что указывает на возможность их техногенного происхождения. Для показателей ПАУ и НП характерен разброс данных и, как следствие, большое влияние локального фактора на формирование загрязнения почвенного покрова.

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

Участие авторов

Участие авторов:Журба О.М. — концепция и дизайн исследования, анализ материала, статистическая обработка, написание текста;Меринов А.В. — сбор данных литературы, проведение исследований, статистическая обработка, написание текста;Шаяхметов С.Ф. — концепция и дизайн исследования, редактирование, обсуждение результатов;Алексеенко А.Н. — сбор и обработка материала, полевые работы, проведение исследований.Все соавторы — утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов

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

Финансирование

Финансирование. Работа выполнена в рамках средств, выделяемых для выполнения государственного задания ФГБНУ ВСИМЭИ.

Поступила

Поступила: 05.05.2023 / Принята к печати: 15.11.2023 / Опубликована: 28.12.2023

Introduction

Introduction. In industrial cities, the problem of environmental pollution by supertoxicants, which include the class of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), is especially acute. Since among PAHs there are substances that have a carcinogenic effect, their quantitative identification in environmental objects is an urgent task.

Materials and methods

Materials and methods. The content of PAHs and petroleum products (PP) in the soil of an industrial city, taken in various functional zones, was studied. Determination of sixteen PAHs was carried out by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) with optimized sample preparation. It is proposed to determine PAHs by GC-MS using dispersive liquid-liquid microextraction (DLLME). Petroleum products (PP) were determined by the fluorimetric method.

Results

Results. Total PAHs content (ΣPAH) varied from 7.50 to 319.11 µg/kg. ΣPAH-carcinogens in the residential and sanitary protection zones was on average 25.1–31.2 times higher than in the background site. PP content levels in urban soils ranged from 3.0 to 62.4 mg/kg.

Limitations

Limitations. The study is limited to the study of the upper layers of soil up to 5 cm. The possibility of PAH migration into groundwater has not been studied.

Conclusion

Conclusion. The structure of PAHs was dominated by 4-6-nuclear structures: dibenz(a,h)anthracene, benzo(g,h,i)perylene, fluoranthene, benzo(b)fluoranthene, etc., making up > 87% of the total amount of PAHs. The proportion of these polyarenes in the total ΣPAH in the residential area increases by 1.3 times compared to the background, which indicates the possibility of their technogenic origin. The PAH and PP indicators are characterized by a scatter of data and, as a result, a large influence of the local factor on the formation of soil cover pollution.

Compliance with ethical standards: the study does not require submission of the Biomedical ethics committee or other documents.

Contribution

Contribution:Zhurba O.M. — the concept and design of the study, analysis of the material, statistical processing, writing the text;Merinov A.V. — collection of literature data, research, statistical processing, writing the text;Shayakhmetov S.F. — the concept and design of the study, editing, discussion of the results;Alekseenko A.N. — collection and processing of material, field work, research.All authors are responsible for the integrity of all parts of the manuscript and approval of the manuscript final version.

Acknowledgment

Acknowledgment. The work was performed within the framework of funds allocated for the implementation of the state task East-Siberian Institute of Medical and Ecological Research.

Received

Received: May 5, 2023 / Accepted: November 15, 2023 / Published: December 28, 2023

полициклические ароматические углеводородынефтепродуктыпочвазагрязнениеpolycyclic aromatic hydrocarbonspetroleum productssoilpollutionReferencesМалышева А.Г., Рахманин Ю.А. Физико-химические исследования и методы контроля веществ в гигиене окружающей среды. СПб.: Профессионал; 2014.Malysheva A.G., Rakhmanin Yu.A. Physico-Chemical Studies and Methods of Control of Substances in Environmental Health [Fiziko-khimicheskie issledovaniya i metody kontrolya veshchestv v gigiene okruzhayushchey sredy]. St. Petersburg: Professional; 2014. (in Russian)Валеев Т.К., Рахманин Ю.А., Сулейманов Р.А., Малышева А.Г., Гимранова Г.Г., Рахматуллин Н.Р. и др. Характеристика риска для здоровья населения нефтедобывающего региона в связи с факторами среды обитания. Гигиена и санитария. 2021; 100(11): 1310–6. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2021-100-11-1310-1316 https://elibrary.ru/nsedmlValeev T.K., Rakhmanin Yu.A., Suleymanov R.A., Malysheva A.G., Gimranova G.G., Rakhmatullin N.R., et al. Characteristics of the risk to the health of the population of the oil-producing region associated with environmental factors. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2021; 100(11): 1310–6. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2021-100-11-1310-1316 https://elibrary.ru/nsedml (in Russian)Wu X., Liu H., Yuan Z., Wang S., Chen A., He B. Concentration, exchange and source identification of polycyclic aromatic hydrocarbons in soil, air and tree bark from the Middle-Lower Yangtze Plain, China. Atmos. Pollut. Res. 2019; 10(4): 1276–83. https://doi.org/10.1016/J.APR.2019.02.011Wu X., Liu H., Yuan Z., Wang S., Chen A., He B. Concentration, exchange and source identification of polycyclic aromatic hydrocarbons in soil, air and tree bark from the Middle-Lower Yangtze Plain, China. Atmos. Pollut. Res. 2019; 10(4): 1276–83. https://doi.org/10.1016/J.APR.2019.02.011Zhang Y., Peng C., Guo Z., Xiao X., Xiao R. Polycyclic aromatic hydrocarbons in urban soils of China: Distribution, influencing factors, health risk and regression prediction. Environ. Pollut. 2019; 254(Pt. A): 112930. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2019.07.098Zhang Y., Peng C., Guo Z., Xiao X., Xiao R. Polycyclic aromatic hydrocarbons in urban soils of China: Distribution, influencing factors, health risk and regression prediction. Environ. Pollut. 2019; 254(Pt. A): 112930. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2019.07.098Журба О.М., Алексеенко А.Н., Шаяхметов С.Ф., Меринов А.В. Оценка содержания загрязнений в аккумулирующих природных средах в условиях техногенной нагрузки. Гигиена и санитария. 2020; 99(10): 1049‒54. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2020-99-10-1049-1054 https://elibrary.ru/atojrhZhurba O.M., Alekseenko A.N., Shayakhmetov S.F., Merinov A.V. Assessment of the content of pollutants in accumulating natural environments under conditions of anthropogenic load. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2020; 99(10): 1049‒54. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2020-99-10-1049-1054 https://elibrary.ru/atojrh (in Russian)Li Q., Wu J., Zhou J., Sakiev K., Hofmann D. Occurrence of polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) in soils around two typical lakes in the western Tian Shan Mountains (Kyrgyzstan, Central Asia): Local burden or global distillation? Ecol. Indic. 2020; 108: 105749. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2019.105749Li Q., Wu J., Zhou J., Sakiev K., Hofmann D. Occurrence of polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) in soils around two typical lakes in the western Tian Shan Mountains (Kyrgyzstan, Central Asia): Local burden or global distillation? Ecol. Indic. 2020; 108: 105749. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2019.105749Akter R., Akbor M.A., Bakar Sidddique M.A., Shammi M., Rahman M.M. Occurrence and health risks assessment of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in road dust and soil samples at Dhaka city, Bangladesh. Case Stud. Chem. Environ. Eng. 2023; 7: 100304. https://doi.org/10.1016/j.cscee.2023.100304Akter R., Akbor M.A., Bakar Sidddique M.A., Shammi M., Rahman M.M. Occurrence and health risks assessment of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in road dust and soil samples at Dhaka city, Bangladesh. Case Stud. Chem. Environ. Eng. 2023; 7: 100304. https://doi.org/10.1016/j.cscee.2023.100304Zhang Y., Chen H., Liu C., Chen R., Wang Y., Teng Y. Developing an integrated framework for source apportionment and source-specific health risk assessment of PAHs in soils: Application to a typical cold region in China. J. Hazard. Materials. 2021; 415: 125730. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.125730Zhang Y., Chen H., Liu C., Chen R., Wang Y., Teng Y. Developing an integrated framework for source apportionment and source-specific health risk assessment of PAHs in soils: Application to a typical cold region in China. J. Hazard. Materials. 2021; 415: 125730. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.125730Yang W., Lang Y., Li G. Cancer risk of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in the soils from Jiaozhou Bay wetland. Chemosphere. 2014; 112: 289–95. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2014.04.074Yang W., Lang Y., Li G. Cancer risk of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in the soils from Jiaozhou Bay wetland. Chemosphere. 2014; 112: 289–95. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2014.04.074Yang L., Zhang H., Zhang X., Xing W., Wang Y., Bai P., et al. Exposure to atmospheric particulate matter-bound polycyclic aromatic hydrocarbons and their health effects: a review. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2021; 18(4): 2177. https://doi.org/10.3390/ijerph18042177Yang L., Zhang H., Zhang X., Xing W., Wang Y., Bai P., et al. Exposure to atmospheric particulate matter-bound polycyclic aromatic hydrocarbons and their health effects: a review. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2021; 18(4): 2177. https://doi.org/10.3390/ijerph18042177Minkina T., Sushkova S., Konstantinova E., Kumar Yadav B., Mandzhieva S., Konstantinov A., et al. Polycyclic aromatic hydrocarbons in urban soils within the different land use: a case study of Tyumen, Russia. Polycycl. Aromat. Compd. 2020; 40(4): 1251–65. https://doi.org/10.1080/10406638.2018.1540997Minkina T., Sushkova S., Konstantinova E., Kumar Yadav B., Mandzhieva S., Konstantinov A., et al. Polycyclic aromatic hydrocarbons in urban soils within the different land use: a case study of Tyumen, Russia. Polycycl. Aromat. Compd. 2020; 40(4): 1251–65. https://doi.org/10.1080/10406638.2018.1540997Desalme D., Binet P., Chiapusio G. Challenges in tracing the fate and effects of atmospheric polycyclic aromatic hydrocarbon deposition in vascular plants. Environ. Sci. Technol. 2013; 47(9): 3967–81. https://doi.org/10.1021/es304964bDesalme D., Binet P., Chiapusio G. Challenges in tracing the fate and effects of atmospheric polycyclic aromatic hydrocarbon deposition in vascular plants. Environ. Sci. Technol. 2013; 47(9): 3967–81. https://doi.org/10.1021/es304964bЦибарт А.С., Геннадиев А.Н. Полициклические ароматические углеводороды в почвах: источники, поведение, индикационное значение (обзор). Почвоведение. 2013; (7): 788–802. https://doi.org/10.7868/S0032180X13070125 https://elibrary.ru/qcmtobTsibart A.S., Gennadiev A.N. Polycyclic aromatic hydrocarbons in soils: sources, behavior, and indication significance (a review). Pochvovedenie. 2013; (7): 788–802. https://doi.org/10.1134/S1064229313070090 https://elibrary.ru/rfjcnd (in Russian)Chakraborty P., Selvaraj S., Nakamura M., Prithiviraj B., Ko S., Loganathan B. E-waste and associated environmental contamination in the Asia/Pacific region (part 2): a case study of dioxins and furans in E-waste recycling/dump sites in India. ACS Symposium Series. 2016; 1243: 139–54. https://doi.org/10.1021/BK-2016-1243.CH007Chakraborty P., Selvaraj S., Nakamura M., Prithiviraj B., Ko S., Loganathan B. E-waste and associated environmental contamination in the Asia/Pacific region (part 2): a case study of dioxins and furans in E-waste recycling/dump sites in India. ACS Symposium Series. 2016; 1243: 139–54. https://doi.org/10.1021/BK-2016-1243.CH007Майстренко В.Н., Клюев Н.А. Эколого-аналитический мониторинг стойких органических загрязнителей. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний; 2017.Maystrenko V.N., Klyuev N.A. Environmental and Analytical Monitoring of Persistent Organic Pollutants [Ekologo-analiticheskiy monitoring stoykikh organicheskikh zagryazniteley]. Moscow: BINOM. Laboratoriya znaniy; 2017. (in Russian)Kibblewhite M.G. Contamination of agricultural soil by urban and peri-urban highways: An overlooked priority? Environ. Pollut. 2018; 242(Pt. B): 1331‒6. https://doi.org/10.1016/J.ENVPOL.2018.08.00Kibblewhite M.G. Contamination of agricultural soil by urban and peri-urban highways: An overlooked priority? Environ. Pollut. 2018; 242(Pt. B): 1331‒6. https://doi.org/10.1016/J.ENVPOL.2018.08.00Luo Q., Gu L., Shan Y., Wang H., Sun L. Distribution, source apportionment, and health risk assessment of polycyclic aromatic hydrocarbons in urban soils from Shenyang, China. Environ. Geochem. Health. 2020; 42(7): 1817–32. https://doi.org/10.1007/s10653-019-00451-yLuo Q., Gu L., Shan Y., Wang H., Sun L. Distribution, source apportionment, and health risk assessment of polycyclic aromatic hydrocarbons in urban soils from Shenyang, China. Environ. Geochem. Health. 2020; 42(7): 1817–32. https://doi.org/10.1007/s10653-019-00451-yЕфимова Н.В., Мыльникова И.В., Кузьмина М.В., Лисецкая Л.Г., Лозневая Е.Е. Оценка канцерогенного риска для населения экологически неблагополучных территорий Иркутской области. Медицина труда и промышленная экология. 2019; 59(2): 117–21. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2019-59-2-117-121 https://elibrary.ru/ulgvpnEfimova N.V., Myl’nikova I.V., Kuz’mina M.V., Lisetskaya L.G., Loznevaya E.E. Carcinogenic risk assessment in population living in the ecologically problematic areas of Irkutsk region. Meditsina truda i promyshlennaya ekologiya. 2019; 59(2): 117–21. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2019-59-2-117-121 https://elibrary.ru/ulgvpn (in Russian)Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Иркутской области в 2021 году». Ижевск: Принт; 2022.State report «On the state and protection of the environment of the Irkutsk region in 2021». Izhevsk: Print; 2022. (in Russian)Suman S., Sinha A., Tarafdar A. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) concentration levels, pattern, source identification and soil toxicity assessment in urban traffic soil of Dhanbad, India. Sci. Total Environ. 2016; 545–546: 353–60. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2015.12.061Suman S., Sinha A., Tarafdar A. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) concentration levels, pattern, source identification and soil toxicity assessment in urban traffic soil of Dhanbad, India. Sci. Total Environ. 2016; 545–546: 353–60. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2015.12.061

The authors declare that there are no conflicts of interest present.