Введение

Нефтеперерабатывающая промышленность – стратегически важный сектор экономики Российской Федерации. Переработку нефти в стране выполняют 37 крупных нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ) и примерно 200 мини-НПЗ, суммарная мощность которых превышает 313 млн тонн нефти в год [1]. Такая концентрация мощностей обусловливает масштабную занятость населения в данной отрасли и создаёт значительную антропогенную нагрузку на окружающую среду, особенно в регионах с интенсивной добычей и переработкой нефтеуглеводородов.

Нефть и нефтепродукты обладают выраженной токсической и канцерогенной опасностью. Понятие о химических канцерогенах зародилось во многом благодаря наблюдениям за профессиональным раком рабочих, контактировавших с продуктами перегонки угля и нефти. В России и за рубежом обнаружены предраковые образования кожи (кератозы, гиперкератозы, папилломы, базалиомы) и рак кожи у работников нефтепромыслов [2, 3]. Различные стадии предрака кожи (веррукозные разрастания) и плоскоклеточный ороговевающий рак кожи наблюдались у рабочих, контактировавших с такими продуктами гидролиза нефти, как газ, масла и смолы. Описаны случаи профессионального злокачественного новообразования мошонки, рук и предплечий под воздействием нефтяных смазочных масел и охлаждающих жидкостей. Обнаружен рак кожи у работников парафиновых производств, где канцерогенным действием обладает неочищенный парафин [4–6]. Среди работников, длительно контактирующих с нефтепродуктами, регистрируется повышенная частота не только профессиональных дерматозов, но и злокачественных новообразований различной локализации: рака лёгких, почек, органов желудочно-кишечного тракта, простаты, мозга, а также лимфом и лейкозов [7, 8].

При этом гигиеническая проблема не ограничивается лишь профессиональными группами. Для населения, проживающего в нефтедобывающих регионах, таких как Ханты-Мансийский автономный округ – Югра и Тюменская область, характерно комплексное воздействие факторов среды, обусловленное загрязнением атмосферного воздуха, почвы и водных ресурсов нефтяными токсикантами. Это находит отражение в структуре общей заболеваемости: выявлено увеличение числа случаев болезней органов дыхания, иммунной системы и (потенциально) злокачественных новообразований [9–11].

Настоящее исследование представляет обзор литературы. Целью работы был комплексный анализ современных данных о нефтяном загрязнении почв как источнике гигиенической опасности, в том числе об источниках поступления, трансформации загрязнителей, воздействии на здоровье человека, а также оценка существующей системы нормативного регулирования и методов контроля.

В результате проведённого поиска было отобрано и проанализировано более 40 научных источников. Поиск релевантных источников проводился в электронных базах данных Google Scholar, CyberLeninka, eLIBRARY, PubMed и Scopus с использованием ключевых слов и их комбинаций на русском и английском языках: нефтяное загрязнение почв; нефтепродукты; оценка риска для здоровья; ПДК в почве; soil oil pollution; health risk assessment; petroleum hydrocarbons; bioremediation и др. Критериями отбора публикаций были их актуальность, публикация в рецензируемых отечественных и зарубежных журналах, а также гигиеническая направленность.

Источники загрязнения и масштабы воздействия

Основными источниками поступления нефти и нефтепродуктов в окружающую среду выступают техногенные объекты нефтегазового комплекса и урбанизированные территории [12]. Крупные аварийные разливы, такие как инцидент в Усинском районе Республики Коми (1994 г.) с попаданием в почву свыше 220 тыс. тонн нефти или разлив в Керченском проливе (2024 г.) с выбросом 3–5 тыс. тонн мазута, приводят к катастрофическим последствиям для почвенных экосистем. Эти аварии вызывают полную деградацию почвенного покрова, гибель растительности и почвенной биоты, причём остаточные эффекты загрязнения сохраняются десятилетиями [13, 14]. Систематическое загрязнение урбанизированных территорий обусловлено расширением автотранспортного комплекса, в том числе автозаправочных станций, моек и станций технического обслуживания, что приводит к постоянному поступлению в почву горюче-смазочных материалов и создаёт устойчивые очаги загрязнения [15].

Сырая нефть как исходный загрязнитель характеризуется сложным гетерогенным составом, что делает термин «нефтеуглеводороды» семантически ограниченным. Её структура включает не только углеводородную основу (парафины, нафтены, ароматические соединения), но и значительную долю гетероатомных компонентов (соединения серы, азота, кислорода, смолы, асфальтены) и минеральных примесей. Продукты переработки нефти – от моторных топлив до битумов – расширяют спектр потенциально опасных веществ. Данное многообразие химических агентов существенно затрудняет как оценку экологических рисков, так и создание универсальных методов очистки загрязнённых сред [16–18].

Географическая специфика играет ключевую роль в персистенции нефтяных загрязнителей в окружающей среде. Наибольшая устойчивость загрязнения наблюдается в регионах с неблагоприятными условиями самоочищения, таких как Тимано-Печорский и Западно-Сибирский бассейны, где низкие температуры и процессы мерзлотного оглеения способствуют длительному сохранению токсикантов. В чернозёмных зонах с оптимальными условиями для биохимического окисления процессы естественной деградации протекают значительно интенсивнее [19, 20].

Химический состав нефти и особенности загрязнения почв

Нефть представляет собой сложную поликомпонентную смесь, в которую входят газообразные, жидкие и твёрдые углеводороды (алифатические, нафтеновые, ароматические), а также их производные и гетероатомные органические соединения других классов (смолы, асфальтены, серо- и азотсодержащие соединения) [21]. В зависимости от преобладания тех или иных фракций нефти классифицируют на парафиновые, парафино-нафтено-ароматические, нафтено-ароматические и ароматические, что отражает их физико-химические свойства и определяет потенциальную опасность для объектов окружающей среды [22]. Важной характеристикой является удельный вес, по которому нефти подразделяют на лёгкие (0,831–0,85 г/см³), средние (0,851–0,87 г/см³) и тяжёлые (0,871–0,895 г/см³) [23, 24].

В пористой среде нефть и нефтепродукты могут находиться в нескольких формах:

При попадании на поверхность почвы нефть претерпевает процессы трансформации: легколетучие ароматические углеводороды (бензол, толуол, ксилол, этилбензол – БТЭК) способны к активной вертикальной и латеральной миграции, что формирует вторичные очаги загрязнения сопредельных сред – атмосферного воздуха и грунтовых вод. В высоких концентрациях эти соединения оказывают острый токсический эффект, подавляя ферментативную активность (дегидрогеназ, каталаз, целлюлаз) и численность углеводородокисляющих микроорганизмов, тем самым блокируя механизмы естественной детоксикации [26–28], обладают выраженным наркотическим, мутагенным и канцерогенным действием. Токсичность компонентов в целом убывает в ряду: ароматические углеводороды > нафтены (циклопарафины) > олефины > парафины [29].

Тяжёлые фракции нефти (мазут, смолы, асфальтены) хотя и обладают меньшей прямой токсичностью, но характеризуются высокой устойчивостью в почве, вызывают долговременные нарушения её физико-химических и биологических свойств (гидрофобизация, цементация, нарушение воздухообмена) [30]. Их приоритетность определяется способностью вызывать необратимые изменения почвенной экосистемы.

Особую опасность представляют соединения, способные накапливаться в трофических цепях по схеме «почва – растение – животное – человек». Наиболее выраженной способностью к биоаккумуляции отличаются отдельные полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) и тяжёлые металлы, которые часто встречаются в составе нефти в виде примесей [31].

Воздействие на почвенные экосистемы и здоровье человека

Поступление нефтепродуктов в почву вызывает склеивание её структурных элементов, резко ухудшает водно-воздушный режим и физико-химические свойства. Формирование воздухонепроницаемой корки из высокомолекулярных компонентов (асфальтенов, смол) и инфильтрация лёгких фракций в глубь профиля нарушают аэрацию, создают анаэробные условия и блокируют доступ влаги и питательных веществ к корням растений. Происходят существенные нарушения окислительно-восстановительного потенциала и поглотительной способности почвы, изменяется соотношение углерода и азота, снижается содержание нитратного азота, подвижного фосфора и обменного калия. В результате плодородие почвы нарушается, а его восстановление после значительных разливов может занимать несколько лет [32]. Нефтяное загрязнение оказывает избирательное токсическое действие на почвенные организмы. Быстрее всего гибнут крупные беспозвоночные (дождевые черви, насекомые), более устойчивы микроартроподы и простейшие. Подавляются нитрификационная способность и общая биологическая активность почвы. В условиях высоких концентраций нефти происходит обеднение видового разнообразия микробиоценоза с доминированием углеводородокисляющих микроорганизмов [33]. Именно они обеспечивают процесс естественной биодеградации нефти. Бактериальная составляющая таких консорциумов представлена в основном родами Pseudomonas, Flavobacterium, Acinetobacter, Aeromonas, Arthrobacter, Rhodococcus [34, 35]. Наряду с бактериями значительный вклад в биоразрушение вносят многочисленные грибы (Alternaria, Aspergillus, Penicillium, Fusarium и др.) [36–38]. Одновременно наблюдается стимуляция развития токсинообразующих условно патогенных и аллергенных микромицетов, споры которых способны распространяться на значительные расстояния, представляя дополнительную угрозу [39].

Поступление нефтяных загрязнителей в организм человека происходит по трём основным каналам.

Прямой контакт. Непосредственный контакт с загрязнённой почвой происходит при сельскохозяйственных и земляных работах, строительстве, рекреационной деятельности. Это может приводить к дерматитам, аллергическим реакциям и иным местным поражениям кожных покровов [40].

Оральный путь. Является одним из наиболее значимых. Употребление в пищу сельскохозяйственной продукции, выращенной на загрязнённых территориях (в том числе в городских и пригородных зонах), приводит к накоплению в организме токсикантов и их метаболитов. Особую опасность представляют липофильные компоненты нефти, способные аккумулироваться в тканях растений и животных и далее по трофическим цепям поступать к человеку. Заражение кормов микотоксинами усугубляет риск попадания вредных веществ в продукцию животноводства [40, 41].

Ингаляционный путь. Летучие и легко испаряющиеся компоненты нефти и нефтепродуктов (бензол, толуол, ксилол, ПАУ) поступают в атмосферный воздух с поверхности загрязнённой почвы. Дальнейшая их миграция с пылевыми частицами создаёт риск хронической ингаляционной экспозиции для населения, проживающего вблизи загрязнённых территорий, АЗС и нефтеперерабатывающих предприятий [40].

Нормативное регулирование и методы контроля

Нормирование химических веществ в почве – это сложный многофакторный процесс. В настоящее время установление нормативов в почве осуществляется в основном для пестицидов или для различных веществ, используемых в узких областях промышленности [42, 43]. В отличие от других компонентов природной среды (вода, воздух), где контроль поступления химических веществ ведётся по более широкому спектру нормативов, почва в практике санитарно-эпидемиологического надзора контролируется только по тем веществам, которые указаны для оценки санитарного состояния в рамках социально-гигиенического мониторинга.

Действующие СанПиН 2.1.3684–21 «Санитарно-эпидемиологические требования к содержанию территорий городских и сельских поселений, к водным объектам, питьевой воде и питьевому водоснабжению населения, атмосферному воздуху, почвам, жилым помещениям, эксплуатации производственных, общественных помещений, организации и проведению санитарно-противоэпидемических (профилактических) мероприятий», определяющие требования для оценки санитарного состояния почв территорий населённых мест в зависимости от их функционального назначения, не устанавливают предельно допустимых концентраций (ПДК) ряда гигиенически значимых загрязнителей, в частности нефти и нефтепродуктов, что не позволяет объективно оценить уровень загрязнения ими почвенного покрова.

В настоящее время на территории России для почв установлены 62 ПДК для химических веществ, в том числе взрывчатых веществ и компонентов пороха, и 8 ОДК [44]. Это ничтожно мало по сравнению с тем спектром веществ, которые являются современными загрязнителями и могут потенциально нанести вред здоровью населения. Из-за отсутствия утверждённых нормативов практика санитарно-эпидемиологического надзора вынуждена опираться на сравнительный анализ с фоновыми уровнями содержания веществ. Однако данная методология условна ввиду сложности и неоднозначности самого понятия «фоновый уровень», требующего чёткого определения и учёта природной геохимической изменчивости.

На территориях, подведомственных ФМБА России, расположены многие предприятия – потенциальные источники загрязнения почвы. Натурные исследования образцов почв, отобранных на пилотных территориях, а также анализ загрязнения атмосферного воздуха токсикантами на объектах позволили определить список приоритетных веществ, для которых необходимо разработать нормативы содержания в почве. В число таких соединений вошли нефтяные углеводороды. При выборе приоритетных загрязняющих веществ оценивали следующие факторы: токсичность соединения; физико-химические свойства загрязняющего вещества, определяющие его поведение в почвах и в большинстве случаев определяющие степень возможного накопления (скорость трансформации, способность к миграции в растения и природные воды); соотношение между фоновым содержанием вещества в почве и предполагаемыми объёмами его поступления за счёт антропогенных источников.

Выбор веществ для нормирования в почве определяется особенностями промышленных производств, расположенных на подведомственных ФМБА России территориях, где при контроле загрязнения почвы в первую очередь учитываются приоритетные для конкретного объекта токсиканты. Следует отметить, что в каждом конкретном случае приоритетность элементов для разработки нормативов в почве может изменяться в зависимости от состава и мощности выбросов, поэтому в каждом случае имеется свой ряд контролируемых веществ. Однако проведённый анализ результатов натурных исследований, данных о приоритетных загрязняющих веществах по объектам, изучение мирового опыта нормирования веществ в почве позволили составить список наиболее значимых токсикантов для проведения работ по установлению нормативов в почве на территориях, подведомственных ФМБА России.

Для сопредельных сред гигиеническое нормирование нефти представлено следующими показателями (СанПиН 1.2.3685–21*):

Методы определения нефтяных углеводородов. Сложность химического состава нефти, содержащей до 1000 индивидуальных веществ, требует при организации мониторинга загрязнения почвы не только разработки многокомпонентных методов, ориентированных на идентификацию с количественным определением широкого спектра компонентов нефти, но и усовершенствования аналитических методов контроля суммарного содержания нефти. Основными недостатками существующих методов суммарного определения нефти в почве (газохроматографический, флуориметрический, люминесцентно-капиллярный, весовой) являются их неселективность, так как все они не учитывают мешающее влияние гуминовых соединений и поэтому дают завышенные результаты по отношению к нефтяным углеводородам, а также большую погрешность определения. Кроме того, некоторые из них ограничены анализом только легко- или высококипящих фракций нефти. Эти методы в подавляющем большинстве не аттестованы метрологически и не могут быть использованы в гигиенических исследованиях и при контроле качества почвы [45, 46].

Заключение

Для эффективного противодействия негативным последствиям нефтяного загрязнения необходима консолидация усилий по нескольким направлениям: разработка и внедрение адекватных гигиенических нормативов, учитывающих специфику различных нефтепродуктов; совершенствование методов мониторинга и оценки экологического ущерба; внедрение научно обоснованных технологий ремедиации загрязнённых территорий с учётом региональных географических особенностей [47]. Комплексный подход к решению данной задачи является условием обеспечения экологической безопасности и сохранения здоровья населения в нефтедобывающих и промышленно развитых регионах страны.

* СанПиН 1.2.3685–21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания».