Scientific journal

Scientific Review. Biological science

ISSN 2500-3399

ПИ №ФС77-57454

Бытовые отходы, поступавшие в почвенный покров, претерпевают различные изменения, при этом вместе с полезными компонентами в почве образуются различные вредные соединения, которые участвуют в биологических, химических и физических процессах в почве. Это приводит к ухудшению свойств почвы, в том числе плодородности почвенного покрова. В результате накопления, переработки и сжигания отходов сельскохозяйственные поля и плодородные почвы становятся непригодными для использования. В результате сжигания отходов в составе почв территорий, прилегающих к полигонам твердых бытовых отходов, обнаружены органические углеводородные соединения, такие как нафталин, тетрафен, хризен, флуорен, а также невысокие содержания пирена и пиримидина [1, 2]. Средняя концентрация полициклических ароматических углеводородов в торфяных почвах северо-востока Европы составляет 150–3700 нг/г [3].

Повышение содержания полициклических ароматических углеводородных соединений, таких как бензантрацен, 3,4-бензо(а)пирен, 7,12-диметилбензантрацен, входящих в состав газов, вызывает развитие опасных опухолей в организме человека. Эти соединения накапливаются не только в воздухе, но и в почве, сельскохозяйственных продуктах и попадают в организм человека, поражая его [4, 5].

Рис. 1. Накопление органических загрязнителей в почве

Различные органические соединения, полициклические ароматические углеводородные соединения, свободные углеводородные газы в больших количествах содержатся в почвах, расположенных вокруг полигонов бытовых отходов и различных промышленных зон. В почвах зон, удаленных от промышленных предприятий, количество этих соединений уменьшается [6, 7]. Накопление бытовых отходов на сельскохозяйственных землях и их сжигание приводят к накоплению в почве различных органических загрязнителей, в результате чего сельскохозяйственные земли начинают приходить в негодность (рис. 1) [8].

N-тридекан, гексан оксилол обладают токсичными свойствами и при попадании в почву нарушают ее структуру, отрицательно влияют на ее биологическую активность. Загрязнение почв этими веществами приводит к фитотоксическому воздействию на рост и биомассу растений; внесение аммиачных удобрений в почву и накопление отходов также приводят к более сильному загрязнению почв вышеуказанными веществами [5].

Полициклические ароматические углеводороды – эти высокомобильные органические соединения бензольного ряда, обладающие способностью диспергироваться в биосфере, образуются в результате естественного и техногенного загрязнения [9]. Исследование городских почв Москвы выявило шестикратное увеличение количества бенз(а)пирена, содержание которого в фоновых почвах составляет 10–740 мкг/кг. В почвах европейских стран этот показатель в 2–6 раз выше [10]. Из-за различных органических летучих соединений и водных отходов, образующихся в процессе разложения бытовых отходов, создается благоприятная среда для развития различных вредных насекомых, грызунов, переносчиков инфекционных заболеваний и патогенов. Это представляет серьезную угрозу для здоровья человека [11].

Полициклические ароматические углеводороды в почвах тесно связаны с сельскохозяйственной, жилищной, транспортной и промышленной деятельностью [12]. Ученые считают, что почвы, загрязненные летучими органическими соединениями, можно очистить до 70,8% с помощью окислителя Fe2+, активированного оксидом кальция (CaO2) и персульфат оксалат кислотой (S2O82-) [13].

Результаты изучения почв, находящихся вокруг полигона твердых бытовых отходов города Ташкента, показали загрязнения этих почв тяжелыми металлами и изменение их агрохимических свойств [14, 15].

Исходя из вышеизложенного, были проведены лабораторные исследования проб почв, находящихся вокруг полигона твердых бытовых отходов города Ташкента, с целью изучения изменения летучих соединений в составе органических составляющих почвы в результате влияния бытовых отходов.

Материалы и методы исследования

Район исследования представляет собой типичные орошаемые серые почвы, распространенные вокруг полигона бытовых отходов г. Ташкента в Ахангаранском районе Ташкентской области. Этот полигон работает с 1968 года. В 2012 году к полигону добавлено еще 30 га в соответствии с решением Кабинета Министров Республики Узбекистан. Образцы почвы для исследования были отобраны по следующим координатам (рис. 2): 41°05'32.5"N 69°28'48.8"E, 41°08'15.0"N 69°26'35.0"E.

Рис. 2. Снимок с высоты 200 м исследуемой территории

Рис. 3. Хроматограмма летучих органических соединений в органическом веществе почвенной пробы № 1, отобранной с полигона бытовых отходов

Рис. 4. Хроматограмма летучих органических соединений в органическом веществе фонового образца почвы (Проба № 2)

Отбор и хранение почвенных образцов для изучения органических свойств почв, загрязненных бытовыми отходами, осуществлялись в соответствии с Межгосударственным стандартом (ГОСТ: 17.4.4.02-84). Первая проба была отобрана с поверхности (0–20 см) полигона бытовых отходов в Ахангаранском районе Ташкентской области, вторая проба – на расстоянии 9 км (фон) от полигона с глубины 0–20 см. Общее количество органического вещества в пробах определено по ГОСТ-26213-91 с помощью спектрофотокалориметра, а количество летучих соединений в органическом веществе почвы – с помощью газовой хроматографии (Agilent 8890 GC da SIM, SCAN va Electron Impact (EI), методом режима ионизации (Agilent 5977B Series GC / MSDс).

Результаты исследования и их обсуждение

Плодородие почвы напрямую связано с ее физико-химическими свойствами, гумусовым покровом, содержащимися в ней органическими и минеральными веществами и особенно с количеством различных полезных микроорганизмов в них и их биологической активностью.

Воздействие загрязнителей почвы на азотобактерии очень невелико, и увеличение их количества приводит к снижению уровня загрязнения почвы. Другая группа микроорганизмов, функция которых заключается в поддержании и восстановлении плодородия почвы в почве, очень чувствительна к загрязнению бытовыми отходами. Помимо микроорганизмов, органический состав почвы также является одним из важных показателей почвы. Увеличение и уменьшение содержания органических веществ также негативно сказываются на растениях, на активности микроорганизмов, обитающих в почве. При изучении органических загрязнителей почв исследуемой территории было обнаружено, что отходы почвы содержат алкановые углеводороды, различные эфирные вещества и кислоты (рис. 3–5).

Рис. 5. Количество летучих органических соединений в почвах: пробы № 1 (загрязненная почва) и пробы № 2 (фоновая почва)

Количество летучих соединений органических веществ в почвах, загрязненных бытовыми отходами (проба № 1)

Результаты анализов показали, что почвы пробы № 1, распространенные вокруг территории полигона бытовых отходов, содержали о-ксилол, оксаликовую кислоту, алканы, олеамид, пиредин, карбоновую, карбонатовую кислоту и др. Исследование показало, что количество почти всех органических соединений в загрязненных почвах было выше, чем в образце фоновой почвы. Летучие органические соединения различными путями попадают в почву и загрязняют ее. Олеамид и Di-n-Десилсульфон, карбонатовая кислота в фоновом образце (проба № 2) накапливаются за счет выброса этих веществ в атмосферу при сжигании отходов. Кроме того, в образцах почвы, отобранных вблизи полигона, определено наличие таких органических соединений, как пентафторпропионовая кислота (9,71%) и бензофуран (14,1 %), которые не были обнаружены в фоновом образце почвы.

Также результаты анализов показали, что органические соединения, обнаруженные в пробах почвы, загрязненных бытовыми отходами, отсутствовали во 2-й пробе почвы (таблица).

Заключение

По результатам проведенного исследования можно сделать вывод о том, что обнаруженные органические соединения состоят в основном из алканов, сложных эфиров, полициклических ароматических углеводородов, которые образовывались в результате сжигания бытовых отходов в течение многих лет. В сравнении с фоновыми почвами установлены повышенные содержания следующих летучих органических соединений в составе почв, распространенных вокруг полигона бытовых отходов г. Ташкента: О-ксилол, щавелевая кислота, нонан, карбоновая кислота, пиридин, негексаконтановая кислота, нонеамид, бензофуран и др. Установлено повышенное содержание некоторых органических летучих компонентов, таких как олеамид, Di-n-Десилсульфон, угольная кислота, в фоновом образце, что вызвано выбросом этих веществ в атмосферу при сжигании отходов.