1 подписчик

Последствия воздействия гексахлорбензола на экоистему города Калуш

5 декабря 20205 дек 2020

14 мин

Оглавление

1. Теоретическая часть
1.1. Определение и характеристика гексахлорбензола
1.2. Санитарно-гигиенические нормативы

Солдатова В.В., Антонова О.М., Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю.А., Саратов, 2020 г.

Интенсивная деятельность человечества на современном этапе развития науки, технологии и техники привела к появлению в объектах окружающей среды огромного количества химических веществ, которые одновременно обладают биологической активностью и вызывают множество экологических изменений. Особенную опасность для окружающей среды составляет самый большой в Европе полигон токсических отходов в г. Калуш Ивано-Франковской области, производились химические вещества с высоким содержанием токсиканта гексахлорбензола. В связи с этим, исследование концентраций ГХБ в окружающей среде и влияние их на человека очень актуально.

Цель исследования: определить влияние экотоксиканта гексахлорбензола на экосистему города Калуш Ивано-Франковской области Украины.

Задачи исследования:

i) Охарактеризовать случай антропогенного загрязнения окружающей среды ГХБ в г. Калуш

ii) Дать определение экополлютанту

iii) Рассмотреть физические, токсикологические, токсикокинетические характеристики ГХБ

iv) Найти санитарно-гигиенические нормативы для данного соединения

v) Проследить пути миграции, трансформации, накопления вредного вещества в окружающей среде

vi) Выявить последствия для человека и других живых организмов

vii) Сделать выводы по проделанной работе

1. Теоретическая часть

1.1. Определение и характеристика гексахлорбензола

Гексахлорбензол – один из 12 СОЗ, в отношении которых действует Стокгольмская конвенция о СОЗ, использовался в качестве инсектицида и фунгицида. Гексахлорбензол смеси с другими препаратами применялся для протравливания семян зерновых культур. Гексахлорбензол также использовался в качестве промышленного продукта (как и ПХБ).

Кроме того, гексахлорбензол может присутствовать в качестве промышленных отходов и в выбросах ряда производств.

Химическое название: Гексахлорбензол (С6Cl6)

Регистрационный номер CAS: 118-74-1

1.2. Санитарно-гигиенические нормативы

1.3. Миграция и биотрансформация ГХБ в окружающей среде, влияние на организмы

Некоторые процессы, происходящие в окружающей среде, способствуют элиминации ксенобиотиков из региона, изменяя их распределение в компонентах среды. Загрязнитель с высоким значением давления пара может легко испаряться из воды и почвы, а затем перемещаться в другие регионы с током воздуха. Это явление лежит в основе повсеместного распространения относительно летучих хлорорганических инсектицидов, таких как линдан и гексахлорбензол.

Хлорированные бензолы - это группа химических соединений, используемых в качестве органических растворителей, пестицидов, фунгицидов, компонентов химического синтеза. Они представляют собой молекулу бензола, в которой атомы водорода замещены 1 - 6 атомами хлора.

Как правило, воздействию веществами люди подвергаются в производственных условиях, однако в последнее время достаточно высокое количество веществ стали обнаруживать в окружающей среде: воздухе, почве, продовольствии, воде. Чем выше степень хлорирования молекулы, тем ниже растворимость в воде, летучесть веществ.

При массовом использовании отмечены случаи попадания их в продукты растениеводства, животноводства и даже в женское молоко.

Хлорорганические соединения алифатического ряда разлагаются значительно быстрее, основными реакциями их разложения являются гидролиз и окисление. Кроме того, хлорсодержащие алифатические соединения более летучи, и большая их часть попадает в атмосферу и подвергается фотохимическому разложению [7].

Хлорорганические производные являются малополярными органическими веществами, поэтому обладают кумулятивным токсическим эффектом - накапливаются в жировых тканях. Для атома хлора характерны реакции нуклеофильного замещения и этим объясняется высокая биологическая активность таких веществ. Они могут вступать в реакции с аминогруппами белков и нуклеиновых кислот, вызывая их необратимое поражение [8].

Термически и химически устойчив, поэтому может длительное время сохраняться в почве и попадать в пищевые цепи человека и животных и даже в женское молоко. Так, было установлено, что в планктоне Гданьского залива содержание ГХБ составляет 11 мкг/кг, в балтийской сельди, питающейся планктоном, - 41 мкг/кг, у дельфинов - 200 мкг/кг.

ГХБ влияет на развитие плода, функционирование печени, иммунной системы, почек. Наиболее чувствительны к его воздействию печень и нервная система [9].

ГХБ очень токсичен для водных организмов. Это может вызвать длительные неблагоприятные эффекты в водной среде . Таким образом, выпуск в водные пути следует избегать. Это сохраняется в окружающей среде. Экологические исследования обнаружили, что биомагнификация имеет место в пищевой цепи. Гексахлорбензина имеет период полураспада в почве между 3 и 6 лет. Вещество токсично для гидробионтов. В пищевой цепи имеет значение для человека, наблюдается биоаккумуляция, в особенности в растениях и рыбах. Вещество может вызвать долговременные изменения в водной экосистеме. Избегать попадания в окружающую среду в обстоятельствах, не связанных с нормальным использованием.

Стойкость и судьба: Имеет высокий биоаккумулирующий потенциал и длительный период полураспрада в биоте. По данным исследований: время полураспада ГХБ в почве - 2,7-5,7 лет, а в воздухе - 0,5-4,2 года [4].

1.4. Описание техногенной аварии в г. Калуш, повлекшей утечку ГХБ в ОС

Во время инвентаризации, которая проводилась в рамках проекта ГЭФ/ЮНЕП «Обеспечение мероприятий по разработке Национального плана выполнения в Украине Стокгольмской конвенции о СОЗ» были получены данные о захоронении на территории полигона токсичных отходов ООО «Ориана - Галев» (Ивано-Франковская область) 11087,6 тонн гексахлорбензола (1-й класс опасности).

На этом предприятии гексахлорбензол образовывался в качестве побочного продукта при производстве четыреххлористого углерода и полиэтилена и складировался на полигоне токсичных отходов. Этот полигон площадью 5,15 га эксплуатировался с 1973 по 2000 гг. Производство, в результате которого образовывался гексахлорбензол, полностью остановлено в 1999 г. Последнее захоронение гексахлорбензола на полигоне токсичных отходов было проведено в ноябре 2000 г.

Для защиты подземных и поверхностных вод от загрязнения в грунте около полигона, в соответствии с разработанным проектом, сооружена вертикальная глиняная диафрагма шириной 0,7 м и глубиной 10 м (до водоупора) с образованием водонепроницаемого котлована. В соответствии с технологическим регламентом эксплуатации полигона, гексахлорбензол захоронен в герметичных металлических бочках и засыпан слоем грунта высотой 1 м. Следов изъятия металлических элементов (бочек) на полигоне не обнаружено.

Система контроля за состоянием полигона и его влиянием на природную среду включает:

• 10 скважин наблюдения за состоянием грунтовых вод;

• 2 постоянных створа наблюдения за состоянием поверхностных вод потока Сапогив;

• точки наблюдения за состоянием грунтов (в границах полигона, санитарно-защитной зоне, жилой зоне);

• точки наблюдения за состоянием атмосферного воздуха.

Контроль осуществляется Калушской районной санитарно-эпидемиологической станцией. Превышение уровня ПДК загрязняющих веществ в отобранных пробах не обнаружено.

После реконструкции концерна «Ориана» и проведения процедуры санации в 2000 г. целостный имущественный комплекс «Завод «Фитон», в том числе полигон токсичных отходов для захоронения гексахлорбензола было передано в уставной фонд ООО «Ориана - Галев».

В результате введения в эксплуатацию в 1973 г. на территории бывшего Калушского химико-металлургического комбината технологической линии по производству четыреххлористого углерода и перхлорэтилена с производственной мощностью 30 тыс. т в год, до 1998 г. образовались твердые отходы (осмолы), которые отнесены к І классу опасности (рисунок 2).

Их количество составляло 540 т/год, с содержанием гексахлорбензола свыше 90 %, а выбросы в атмосферу доходили до 0,12 т/год.

В 2014 г. территориальное управление Госгорпромнадзора в Ивано-Франковской обл. сообщило об исключении полигона твердых токсических отходов в г. Калуш с Государственного реестра объектов повышенной опасности на основании выполненных работ с вывоза захоронений гексахлорбензола на утилизацию. Однако на сегодняшний день не существует научного подтверждения гарантий безопасности полигона для жизнедеятельности. И если антропогенно индуцированные изменения, возникающие на уровне экосистем, отдельных биоценозов, связанные с исчезновением или сокращением представителей естественной фауны и флоры, проявляются сразу и могут эффективно регистрироваться с помощью контактных или дистанционных методов, то изменения, вызванные повреждением генетических структур и возникающие на клеточном и молекулярном уровнях, могут проявляться значительно позже, иногда в следующих поколениях. Это ставит вопрос о целесообразности проведения мониторинговых исследований территорий полигона токсических отходов, что позволит дать адекватную оценку генетических рисков для живых организмов, в том числе, и человека.

С целью определения мутагенной активности загрязнений почвы полигона в г. Калуш токсическими отходами, были изучены частота и спектр видимых мутаций озимой пшеницы, выращенной на данной территории. Растения озимой пшеницы сорта Альбатрос одесский на протяжении 2012– 2013 гг. выращивались на территории полигона и его рекультивированного участка. Контролем являлась территория исследовательского хозяйства Института физиологии растений и генетики НАН Украины (пгт. Глеваха Васильковского р-на Киевской обл.), где на протяжении многих лет изучается спонтанный уровень мутационной изменчивости у озимой пшеницы. Первое поколение растений (М1) выращивали на загрязненных территориях сплошным посевом. Растения поколений М2 и М3 выращивали четко семьями, что давало возможность определять макро- и микромутации, а также проводить их правильный учет. За разные случаи мутирования принимали растения, отличающиеся по фенотипу от исходной формы в пределах одной семьи. Растения с измененными признаками выделяли тщательным осмотром всех семей во время прохождения ими основных фаз роста и развития.

1. По данным Украинской лаборатории качества и безопасности продукции АПК Национального университета биоресурсов и природопользования, концентрации гексахлорбензола в почве хранилища и его рекультивированного участка составляли 550,5 мг/кг и 292,0 мг/кг, при ПДК 0,03 мг/кг. Изучая мутагенную активность загрязнения почвы полигона в месте захоронения гексахлорбензола и на рекультивированном участке, установлено, что частота видимых мутаций в поколениях М2-М3 растений озимой пшеницы сорта Альбатрос одесский статистически достоверно превышала спонтанный уровень в контроле. Так, в условиях выращивания первого поколения растений на территории захоронения токсических отходов, частота мутаций составляла 5,51±1,03 %, что в 5,6 раза превышало контроль.

2. Остатки гексахлорбензола, выявленного в почве рекультивированных площадей хранилища, сохраняли мутагенные свойства. Об этом свидетельствует высокий уровень (3,32±0,79 %) видимых мутаций у растений М2-М3, превышающий контроль в 3,4 раза. Среди типов мутаций выявлено типичные, возникающие сравнительно с невысокой частотой, но характеризующие реакцию генома пшеницы на действие химического загрязнения почвы.

Таким образом, загрязнение почвы полигона токсическими отходами приводит к существенному возрастанию частоты мутаций у озимой пшеницы, превышающей в 3,4–5,6 раза их спонтанный уровень. Спектр типов мутаций преимущественно включает формы высокорослые, низкорослые, с интенсивным ростом и поздними сроками созревания. Типичной реакцией генотипа пшеницы на загрязнение почвы гексахлорбензолом является индуцирование полукарликов и карликов, которые могут использоваться как биоиндикаторы загрязнения почвы хлорсодержащими токсическими отходами. Проведенная работа по вывозу гексахлорбензола на утилизацию и дальнейшая рекультивция территории полигона не решают проблемы мутагенного загрязнения почвы в г. Калуш и требует сохранения за полигоном статуса объекта повышенной опасности.

Исследования 2010 года показали, что 200-литровые стальные бочки, в которых и хранился гексахлорбензол, подверглись коррозии. Специалисты ООН, которые побывали в Калуше, сделали неутешительные выводы: если в течение 4-5 месяцев не извлечь их из земли, то последствия катастрофы отразятся на здоровье людей. Ведь всего лишь в 50 метрах от полигона протекает речушка Сапогив, которая впадает в Днестр, и страшно представить, что произойдет, если все эти отходы попадут в воду.

Совместная комиссия ООН и ЕС посетила Калуш по просьбе украинских властей и пришла к выводу, что экологическая ситуация в Калуше – критическая [19].

Международные эксперты, в частности, указывают на засоленность грунта и поверхностных вод, необходимость соблюдения безопасного уровня дамб, а также на высокую вероятность прорыва Домбровского открытого карьера в речку Сивка и опасность распространения в окружающую среду гексахлорбензола. Сначала могильник вскроют, а сам гексахлорбензол поместят в новые бочки и перевезут на железнодорожный вокзал, откуда опасный груз отправят в одесский порт. В итоге, в ходе очистных операций в 2011—2013 гг. С Калушского полигона вывезли почти 25 тыс. т опасных отходов гексахлорбензола на нейтрализацию в Великобританию [20].

1.5. Последствия для экосистемы и человека:

1. Заражение почвы, что привело к мутациям растений и заражению пищевой продукции, которая впоследствии могла стать угрозой здоровью населения (Cогласно статистике, смертность от рака в Калушском районе выше, чем в других регионах Украины.). Потребляя аккумулировавшие ГХБ растения травоядные животные, возможно, приобретали репродуктивные дисфункции, снижалась численность популяций из-за сокращения срока жизни и болезней.

2. Попадание токсиканта в грунтовые воды, аккумуляция в живых организмах водотоков и водоемов благодаря липофильности, как итог – попадание по пищевой цепи к человеку в максимальной концентрации

3. Под действием повышенной летней температуры усиленное испарение с поверхности почвы и воды, распространение на значительные расстояния (выход за пределы города, области, возможно, даже страны) преобразование под действием ультрафиолета, оказание негативного воздействия при ингаляционном попадании в организм живых организмов.

Заключение

В ходе исследования были рассмотрены основные характеристики гексахлорбензола, пути поступления и трансформации в окружающей среде, его воздействие на различных живых организмов и человека. Эти этапы способствовали осознанию серьезности катастрофы в г. Калуш и важности своевременного принятия мер по ликвидации последствий утечки, а также качественного планирования захоронения либо обезвреживания опасных отходов и мониторинга состояния захоронений.

Список использованных источников

1. Интернент-ресурс http://stoppcb.ru/ru/pages/geksahlorbenzol(режим доступа 18.04.2020)

2. Интернент-ресурс http://www.medline.ru/public/monografy/toxicology/p8-ecotoxicology/p1.phtml (режим доступа 18.04.2020)

3. Интернент-ресурс https://www.safework.ru/content/cards/RUS0895.HTM (режим доступа 18.04.2020)

4. Интернент-ресурс https://chemdb.net/ru/compound/a9DrWdwR5k/ (режим доступа 18.04.2020)

5. Интернент-ресурс HYPERLINK "https://www.safework.ru/content/cards/RUS0895.HTM" https://www.safework.ru/content/cards/RUS0895.HTM (режим доступа 18.04.2020)

6. Интернент-ресурс http://www.infosait.ru/norma_doc/44/44434/index.htm (режим доступа 18.04.2020)

7. Интернент-ресурс https://studme.org/279482/tovarovedenie/galogenproizvodnyv_aromaticheskih_uglevodorodov (режим доступа 18.04.2020)

8. Интернент-ресурс https://pandia.ru/text/81/505/85473.php (режим доступа 18.04.2020)

9. Интернент-ресурс https://m.studref.com/530513/ekologiya/fiziko_himicheskie_svoystva_prioritetnyh_zagryazniteley_soderzhanie_prirodnyh_sredah_zhivyh_organizmah (режим доступа 18.04.2020)

10. Бондар Л.С. Моніторинг генотоксикологічного забруднення деяких чинників навколишнього середовища / Л.С. Бондар, А.В. Мацях, В.В. Беляєв // Генетика і селекція в Україні на межі тисячоліть. – К.: Логос, 2001. – С. 219–225.

11. Клименко М.О. Моніторинг довкілля: підручник (для студентів вищих навчальних закладів) / М.О. Клименко, А.М. Прищепа, Н.М. Вознюк – К.: Видавничий центр «Академія», 2006. – 360 с.

12. Лазоришин І. Невмирущий полігон / І. Лазоришин // Галичина. – 30 жовтня 2014 р.

13. Лакин Г.Ф. Биометрия / Г.Ф. Лакин – М.: Высшая школа, 1990. – 350 с.

14. Мамедова А.О. Биоиндикация качества окружающей среды на основе мутационной и модификационной изменчивости растений / А.О. Мамедова // Цитология и генетика. – 2009. – Т. 43, № 2. – С. 61–64.

15. Моргун В.В. Генетичні наслідки аварії на Чорнобильській АЕС / В.В. Моргун, Р.А. Якимчук – К.: Логос, 2010. – 400 с.

16. Національний план виконання Стокгольмської конвенції про стійкі органічні забруднювачі. – Київ, 2011. – 253 с.

17. Петрук Р.В. Екологічна безпека складів і сховищ отрутохімікатів і відновлення земель навколо них / Р.В. Петрук, В.Г. Петрук, А.П. Березюк // Вісн. КрНУ імені Михайла Остроградського. – 2013. – Т. 80, № 3. – С. 197– 202

18. Швидь С.Ф. Динаміка залишкових концентрацій пестицидів у грунтах Полтавської області / С.Ф. Швидь, Л.М. Швидь, В.О. Наталочка, С.К. Ткаченко // Вісник Полтавської державної аграрної академії. – 2010. – № 3. – С. 26–31.

19. Интернент-ресурс https://zn.ua/business/gryaznyy-god-iz-ukrainy-prekratilsya-vyvoz-na-utilizaciyu-opasnyh-toksichnyh-othodov-_.html(режим доступа 20.04.2020)

20. Интернент-ресурс https://kp.ua/life/245897-yadovytyi-polyhon-unychtozhat-za-try-mesiatsa(режим доступа 20.04.2020)