medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2019-98-10-1037-1042medlit-413Research ArticleГИГИЕНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫENVIRONMENTAL HYGIENEИсследование полициклических ароматических и нефтяных углеводородов в снеговом покрове на урбанизированной территорииStudy of polycyclic aromatic and petroleum hydrocarbons in a snow cover in an urbanized territoryhttps://orcid.org/0000-0002-9961-6408ЖурбаОльга МихайловнаZhurbaOlga M.

Кандидат биол. наук, зав. лаб. аналитической экотоксикологии и биомониторинга, ФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований», 665827, Ангарск.

e-mail: zhurba99@gmail.com

MD, Ph.D., head of the Laboratory of analytical ecotoxicology and biomonitoring of the East-Siberian Institution of Medical and Ecological Research, Angarsk, 665827, Russian Federation.

e-mail: zhurba99@gmail.com

zhurba99@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-4980-5304АлексеенкоА. Н.AlekseyenkoA. N.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8740-3133ШаяхметовС. Ф.ShayakhmetovS. F.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7848-6432МериновА. В.MerinovA. V.noemail@neicon.ruФедеральное государственное бюджетное научное учреждение «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований»East-Siberian Institute of Medical and Ecological Research201914102020981010371042Copyright © Журба О.М., Алексеенко А.Н., Шаяхметов С.Ф., Меринов А.В., 20202020Журба О.М., Алексеенко А.Н., Шаяхметов С.Ф., Меринов А.В.Zhurba O.M., Alekseyenko A.N., Shayakhmetov S.F., Merinov A.V.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/413Введение

Введение. Снеговой покров можно считать надёжным индикатором загрязнения атмосферы, он даёт информацию о пространственном распределении химических соединений и интенсивности воздействия источников выбросов за определённый период. Необходимость проведения исследований снегового покрова связана с тем, что атмосферные осадки не только отражают состояние атмосферного воздуха, но и являются составляющей баланса поверхностных вод, оказывают влияние на состояние почв, растительности, грунтовых вод. К приоритетным загрязнителям, накапливающимся в снеговом покрове, относятся полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) и нефтяные углеводороды (НУ), представляющие опасность для здоровья населения на урбанизированной территории.

Материал и методы

Материал и методы. Для оценки уровня загрязнённости различных участков снегового покрова в зонах выбраны 9 площадок на разном расстоянии от стационарных источников. Отбор проб проводился в период максимального снегонакопления в виде кернов по всей глубине залегания. Применяли методы газовой хромато-масс-спектрометрии, флуориметрии.

Результаты

Результаты. Представлены данные о содержании ПАУ и НУ в снеговом покрове г. Шелехов Иркутской области. Установлено, что темпы атмосферных выпадений ПАУ, определённые по их концентрациям в снеговом покрове, на данной территории высоки.

Максимальные содержания суммы ПАУ – 134,7 и 78 мкг/л, нефтяных углеводородов 0,98 и 0,32 мкг/л обнаружены в отметках, наиболее приближённых к стационарным источникам. Суммарное содержание бенз(а)-пирена во всех точках превышает фоновое значение в среднем 10,6–29,4 раза.

Заключение

Заключение. Качественный и количественный состав 13 ПАУ на 52–67% по массе приходится на 3–4-ядерные соединения (пирен, фенантрен, флуорантен, антрацен, бенз(а)антрацен; хризен). Однако по канцерогенной активности наибольший вклад (98%) вносят 5–6-ядерные ПАУ (бенз(а)пирен, дибенз(ah)антрацен, бенз(g,h,i)перилен, индено(123-cd)пирен), которые в наибольших количествах содержатся в пробах твёрдой фазы. Максимальные концентрации ПАУ и НУ выявлены в точках, наиболее приближённых к промышленной зоне.

Introduction

Introduction. Snow cover can be considered a reliable index of air pollution, it provides information on the spatial distribution of chemical compounds and the intensity of exposure to emission sources over a certain period. The need for snow cover studies is connected with the fact that precipitation not only reflects the state of atmospheric air, but also is a component of the balance of surface waters, and affects the state of soils, vegetation, and groundwater. Priority pollutants accumulated in the snow cover include polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and petroleum hydrocarbons (PHs), posing a public health hazard in urban areas.

Materials and methods

Materials and methods. To assess the level of contamination of different areas of snow cover in the zones, 9 sites were selected at different distances from stationary sources. Sampling was carried out in the period of maximum snow accumulation in the form of cores over the entire depth. There were used methods of gas chromatography-mass spectrometry, fluorimetry.

Results

Results. The data on the content of PAH and PHs in the snow cover of the city of Shelekhov of the Irkutsk region are presented. The rates of atmospheric deposition of PAHs, determined by their concentrations in the snow cover, were established to be high in this area. The maximum content of the amount of PAH – 134.7 µg/l and 78.0 µg/l, petroleum hydrocarbons 0.98 µg/l and 0.32 µg/l was found in the levels closest to stationary sources. The total content of benzo(a)pyrene at all points exceeds the background value on average 10.6–29.4 times.

Conclusion

Conclusion. The data on the content of PAH and PH in the snow cover of the town of Shelekhov of the Irkutsk region are presented. Rates of atmospheric deposition of PAHs, determined by their concentrations in the snow cover, were established to be high in this area. The maximum content of the amount of PAH – 134.7 µg/l and 78.0 µg/l, petroleum hydrocarbons 0.98 µg/l and 0.32 µg/l was found in the levels closest to stationary sources. The total content of benzo(a)pyrene at all points exceeds the background value on average by 10.6-29.4 times.

снеговой покровполициклические ароматические углеводородынефтяные углеводородыпоступлениезагрязнениеканцерогенная активностьsnow coverpolycyclic aromatic hydrocarbonspetroleum hydrocarbonsintakepollutioncarcinogenic activityReferencesМалышева А.Г., Рахманин Ю.А. Физико-химические исследования и методы контроля веществ в гигиене окружающей среды. СПб.: Профессионал; 2014. 716 с.Malysheva A.G., Rakhmanin Yu.A. Physico-chemical studies and methods of the control of substances in environmental hygiene [Fiziko-khimicheskie issledovaniya i metody kontrolya veshchestv v gigiene okruzhayushchey sredy]. St. Petersburg: Professional; 2014. 716 p. (in Russian)Безгодов И.В., Ефимова Н.В., Кузьмина М.В., Мыльникова И.В. Ранжирование и оценка территорий Иркутской области по уровню комплексного антропогенного загрязнения. Здоровье населения и среда обитания. 2017; 2: 38-40.Bezgodov I.V., Efimova N.V., Kuz’mina M.V., Myl’nikova I.V. Ranking and assessment of Irkutsk Region by level of complex anthropogenic pollution. Zdorov’e naseleniya i sreda obitaniya [Public Health and Life Environment]. 2017; 2: 38–40. (in Russian)Рапута В.Ф., Таловская А.В., Коковкин В.В., Язиков Е.Г. Анализ данных наблюдений аэрозольного загрязнения снегового покрова в окрестностях Томска и Северска. Оптика атмосферы и океана. 2011; 24 (1): 74-8.Rаputa V.F., Talovskaya A.V., Kokovkin V.V., Yazikov E.G. Analysis of observations of the snow cover pollution by aerosol particles at the territory of Tomsk-city and Seversk-city environments. Optika atmosfery i okeana. 2011; 24 (1): 74–8. (in Russian)Романов А.Н., Рапута В.Ф., Морозов С.В., Безуглова Н.Н., Зинченко Г.С., Ковригин А.О. и др. Полиароматические углеводороды в снежном покрове г. Барнаула. Ползуновский вестник. 2011; 4-2: 78-80.Romanov A.N., Rаputa V.F., Morozov S.V., Bezuglova N.N., Zinchenko G.S., Kovrigin A.O. et al. Polyaromatic hydrocarbons in the snow cover of the city of Barnaul. Polzunovskiy vestnik. 2011; 4–2: 78–80. (in Russian)Носкова Т.В., Эйрих А.Н., Дрюпина Е.Ю., Серых Т.Г., Овчаренко Е.А., Папина Т.С. Исследование качества снежного покрова г. Барнаула. Ползуновский вестник. 2014; 3: 208-12.Noskova T.V., Eyrikh A.N., Dryupina E.Yu., Serykh T.G., Ovcharenko E.A., Papina T.S. Study of the quality of snow cover in Barnaul. Polzunovskiy vestnik. 2014; 3: 208–12. (in Russian)Westerlund C., Viklander M. Particles and associated metals in road runoff during snowmelt and rainfall. Sci Total Environ. 2006; 362 (1-3): 143-56. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2005.06.031Westerlund C., Viklander M. Particles and associated metals in road runoff during snowmelt and rainfall. Sci Total Environ. 2006; 362 (1–3): 143–56. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2005.06.031Engelhard C., De Toffol S., Lek I., Rauch W., Dallinger R. Environmental impacts of urban snow management. The alpine case study of Innsbruck. Sci Total Environ. 2007; 382 (2-3): 286-94. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2007.04.008.3Engelhard C., De Toffol S., Lek I., Rauch W., Dallinger R. Environmental impacts of urban snow management. The alpine case study of Innsbruck. Sci Total Environ. 2007; 382 (2–3): 286–94. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2007.04.008.3Касимов Н.С., Кошелева Н.Е., Власов Д.В., Терская Е.В. Геохимия снежного покрова в восточном округе Москвы. Вестник Московского университета. Серия 5: География. 2012; 4: 14-24.Kasimov N.S., Kosheleva N.E., Vlasov D.V., Terskaya E.V. Geochemistry of snow cover within the Eastern district of Moscow. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 5: Geografiya. 2012; 4: 14–24. (in Russian)Гребенщикова В.И. Геохимическая специфика состава снеговой воды некоторых городов Иркутской области. Вода: химия и экология. 2013; 2: 19-25.Grebenshchikova V.I. Geochemical specificity of snow water composition in some cities of the Irkutsk regions. Voda: khimiya i ekologiya. 2013; 2: 19–25. (in Russian)Ariya P.A., Dastoor A., Nazarenko Y., Amyot M. Do snow and ice alter urban air quality? Atmos Environ. 2018; 186: 266-8. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2018.05.028Ariya P.A., Dastoor A., Nazarenko Y., Amyot M. Do snow and ice alter urban air quality? Atmos Environ. 2018; 186: 266–8. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2018.05.028Vecchiato M., Barbaro E., Spolaor A., Burgay F., Barbante C., Piazza R. et al. Fragrances and PAHs in snow and seawater of Ny-Ålesund (Svalbard): Local and long-range contamination. Environ Pollut. 2018; 242 (Pt. B): 1740-7. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2018.07.095Vecchiato M., Barbaro E., Spolaor A., Burgay F., Barbante C., Piazza R. et al. Fragrances and PAHs in snow and seawater of Ny-Ålesund (Svalbard): Local and long-range contamination. Environ Pollut. 2018; 242 (Pt. B): 1740–7. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2018.07.095Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Иркутской области в 2017 году». Иркутск; 2018.State report “On the state and environmental protection of the Irkutsk region in 2017” [Gosudarstvennyy doklad «O sostoyanii i ob okhrane okruzhayushchey sredy Irkutskoy oblasti v 2017 godu»]. Irkutsk; 2018. (in Russian)Шаяхметов С.Ф., Лисецкая Л.Г., Меринов А.В. Фракционный и дисперсионный состав мелкодисперсной пыли в воздухе рабочей зоны алюминиевого производства. Российские нанотехнологии. 2018; 13 (5-6): 108-12.Shayakhmetov S.F., Lisetskaya L.G., Merinov A.V. Study of fractional and component composition of high-dispersed dust particles in air of the work area of an aluminum smelter. Rossiyskie nanotekhnologii. 2018; 13 (5–6): 108–12. (in Russian)Шаяхметов С. Ф., Мещакова Н.М., Лисецкая Л.Г., Меринов А.В., Журба О.М., Алексеенко А.Н. и др. Гигиенические аспекты условий труда в современном производстве алюминия. Гигиена и санитария. 2018; 97(10): 899-904. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2018-97-10-899-904Shayakhmetov S.F., Meshchakova N.M., Lisetskaya L.G., Merinov A.V., Zhurba O.M., Alekseyenko A.N. et al. Hygienic aspects of working conditions in the modern production of aluminum. Gigiena i sanitariya [Hygiene and Sanitation, Russian Journal]. 2018; 10: 899–904. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2018-97-10-899-904 (in Russian)Nisbet I.C., La Goy P.K. Toxic equivalency factors (TEFs) for polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). Regul Toxicol Pharmacol. 1992; 16 (3): 290-300. https://doi.org/10.1016/0273-2300(92)90009-XNisbet I.C., La Goy P.K. Toxic equivalency factors (TEFs) for polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). Regul Toxicol Pharmacol. 1992; 16 (3): 290–300. https://doi.org/10.1016/0273-2300(92)90009-XМайстренко В.Н., Клюев Н.А. Эколого-аналитический мониторинг стойких органических загрязнителей. М.: Бином. Лаборатория знаний; 2009. 325 c.Maystrenko V.N., Klyuev N.A. Ecological and analytical monitoring of persistent organic pollutants [Ekologo-analiticheskiy monitoring stoykikh organicheskikh zagryazniteley]. Moscow: Binom. Laboratoriya znaniy; 2009. 325 p. (in Russian)Ровинский Ф.Я., Теплицкая Т.А., Алексеева Т.А. Фоновый мониторинг полициклических ароматических углеводородов. Л.: Гидрометеоиздат; 1988. 224 с.Rovinsky F.Ya., Teplitskaya T.A., Alekseeva T.A. Background monitoring of polycyclic aromatic hydrocarbons [Fonovyy monitoring politsiklicheskikh aromaticheskikh uglevodorodov]. Leningrad: Gidrometeoizdat; 1998. 224 p. (in Russian)Цибарт 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/S0032180X13070125Tsibart 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/10.7868/S0032180X13070125 (in Russian)Клар Э. Полициклические углеводороды. В 2 томах. М.: Мир; 1971. 456 с.Klar E. Polycyclic hydrocarbons. In 2 vol. [Politsiklicheskie uglevodorody. V 2 tomakh]. Moscow: Mir; 1971. 456 p. (in Russian)Cho H.H., Choi J., Goltz M.N., Park J.W. Combined effect of natural organic matter and surfactants on the apparent solubility of polycyclic aromatic hydrocarbons. J Environ Qual. 2002; 31: 275-80.Cho H.H., Choi J., Goltz M.N., Park J.W. Combined effect of natural organic matter and surfactants on the apparent solubility of polycyclic aromatic hydrocarbons. J Environ Qual. 2002; 31: 275–80.Pehnec G., Jakovljević I. Carcinogenic potency of airborne polycyclic aromatic hydrocarbons in relation to the particle fraction size. Int J Environ Res Public Health. 2018; 15 (11): E2485. https://doi.org/10.3390/ijerph15112485Pehnec G., Jakovljević I. Carcinogenic potency of airborne polycyclic aromatic hydrocarbons in relation to the particle fraction size. Int J Environ Res Public Health. 2018; 15 (11): E2485. https://doi.org/10.3390/ijerph15112485Ward T.J., Semmens E.O., Weiler E., Harrar S., Noonan C.W. Efficacy of interventions targeting household air pollution from residential wood stoves. J Expos Sci Environ Epidemiol. 2017; 27 (1): 64-71. https://doi.org/10.1038/jes.2015.73Ward T.J., Semmens E.O., Weiler E., Harrar S., Noonan C.W. Efficacy of interventions targeting household air pollution from residential wood stoves. J Expos Sci Environ Epidemiol. 2017; 27 (1): 64–71. https://doi.org/10.1038/jes.2015.73Noonan C.W., Semmens E.O., Smith P., Harrar S.W., Montrose L., Weiler E. et al. Randomized Trial of Interventions to Improve Childhood Asthma in Homes with Wood-burning Stoves. Environ Health Perspect. 2017; 125 (9): 097010-1-097010-9. https://doi.org/10.1289/EHP849Noonan C.W., Semmens E.O., Smith P., Harrar S.W., Montrose L., Weiler E. et al. Randomized Trial of Interventions to Improve Childhood Asthma in Homes with Wood-burning Stoves. Environ Health Perspect. 2017; 125 (9): 097010-1–097010-9. https://doi.org/10.1289/EHP849Малышева А.Г., Козлова Н.Ю., Юдин С.М. Неучтённая химическая опасность процессов трансформации веществ в окружающей среде при оценке эффективности применения технологий. Гигиена и санитария. 2018; 97 (6): 490-7. https://doi.org/http://dx.doi.org/10.18821/0016-9900-2018-97-6-490-497Malysheva A.G., Kozlova N.Yu., Yudin S.M. The unaccounted hazard of processes of substances transformation in the environment in the assessment of the effectiveness of the application of technologies. Gigiena i sanitariya [Hygiene and Sanitation, Russian Journal]. 2018; 97 (6): 490–7. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2018-97-6-490-497 (in Russian)Харитонов Ю.Я. Аналитическая химия (аналитика). Книга 2. Количественный анализ. Физико-химические (инструментальные) методы анализа. М.: Высшая школа; 2003. 559 с.Kharitonov Yu.Ya. Analytical chemistry (analytics). Book 2. Quantitative analysis. Physico-chemical (instrumental) methods of analysis [Analiticheskaya khimiya (analitika). Kniga 2. Kolichestvennyy analiz. Fiziko-khimicheskie (instrumental’nye) metody analiza]. Moscow: Vysshaya shkola; 2003. 559 p. (in Russian)Лейте В. Определение органических загрязнений питьевых, природных и сточных вод: учебник. М.: Химия; 1975. 200 с.Leyte V. Determination of organic pollution of drinking, natural and waste waters: textbook [Opredelenie organicheskikh zagryazneniy pit’evykh, prirodnykh i stochnykh vod: Uchebnik]. Moscow: Khimiya; 1975. 200 p. (in Russian)O’Driscoll C.A., Gallo M.E., Hoffmann E.J., Fechner J.H., Schauer J.J., Bradfield C.A. et al. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) present in ambient urban dust drive proinflammatory T cell and dendritic cell responses via the aryl hydrocarbon receptor (AHR) in vitro. PLoS One. 2018; 13 (12): E0209690. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0209690O’Driscoll C.A., Gallo M.E., Hoffmann E.J., Fechner J.H., Schauer J.J., Bradfield C.A. et al. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) present in ambient urban dust drive proinflammatory T cell and dendritic cell responses via the aryl hydrocarbon receptor (AHR) in vitro. PLoS One. 2018; 13 (12): E0209690. https://doi.org/10,1371/journal.pone.0209690Жидкин А.П., Геннадиев А.Н., Кошовский Т.С. Поступление и поведение полициклических ароматических углеводородов в пахотных, залежных и лесных почвах таёжной зоны (Тверская область). Почвоведение. 2017; 3: 311-20. https://doi.org/10.7868/S0032180X17030133Zhidkin A.P., Gennadiev A.N., Koshovskii T.S. Input and behavior of polycyclic aromatic hydrocarbons in arable, fallow, and forest soils of the taiga zone (Tver oblast). Pochvovedenie. 2017; 3: 311–20. https://doi.org/10.7868/S0032180X17030133 (in Russian)Журавлева Н.В., Потокина Р.Р. Исмагилов З.Р., Хабибулина Е.Р. Загрязнение снегового покрова полициклическими ароматическими углеводородами и токсичными элементами на примере г. Новокузнецка. Химия в интересах устойчивого развития. 2014; 22 (5): 445-54.Zhuravleva N.V., Potokina R.R., Ismagilov Z.R., Khabibulina E.R. Pollution of snow cover with polycyclic aromatic hydrocarbons and toxic elements for Novokuznetsk as example. Khimiya v interesakh ustoychivogo razvitiya. 2014; 22 (5): 445–54. (in Russian)Hofmann L., Stemmler I., Lammel G. The impact of organochlorines cycling in the cryosphere on global distributions and fate-2. Land ice and temporary snow cover. Environ Pollut. 2012; 162: 482-8. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2011.10.004Hofmann L., Stemmler I., Lammel G. The impact of organochlorines cycling in the cryosphere on global distributions and fate-2. Land ice and temporary snow cover. Environ Pollut. 2012; 162: 482–8. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2011.10.004Аргучинцев В.К., Аргучинцева А.В., Крейсик М.А. Оценка влияния на озеро Байкал аэропромвыбросов региональных источников. Оптика атмосферы и океана. 2001; 14 (3): 236-9Arguchintsev V.K., Arguchintseva A.V., Kreysik M.A. Assessment of the impact of aerial and industrial emissions of regional sources on Lake Baikal. Optika atmosfery i okeana. 2001; 14 (3): 236–9. (in Russian)

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