Агроекологічна оцінка забруднення компонентів трофічних ланцюгів стійкими органічними забруднювачами

Abstract

Україна ратифікувала Стокгольмську конвенцію про стійкі органічні забруднювачі (СОЗ) у 2001 р., і нині є стороною цієї Конвенції. Спочатку до додатків конвенції було внесено 12 СОЗ, дев’ять з яких – пестициди, а на сьогодні цей перелік налічує 21 високонебезпечну хімічну речовину, що створюють глобальну загрозу для здоров’я людини і навколишнього природного середовища. Оскільки СОЗ накопичуються саме в жирових тканинах живих організмів, людина, як представник верхнього щабля харчового ланцюга, виявляється найбільш уразливою до впливу СОЗ. Метою досліджень було наукове обґрунтування агроекологічного оцінювання забруднення ґрунту та компонентів трофічних ланцюгів стійкими органічними забруднювачами. Дослідження проводились на базі відділу екотоксикології Інституту агроекології і природокористування НААН. Польові досліди проводили протягом 2012–2014 рр. на територіях навколо недіючих складів отрутохімікатів та на сільськогосподарських угіддях, що розміщаються навколо недіючих складів отрутохімікатів, які розташовані в межах господарств ТОВ «Інтерагроінвест» Ставищенського району та ТЗдВ «Шамраївський цукровий завод» Сквирського району Київської області. Складські приміщення знаходяться у незадовільному стані, будівлі напівзруйновані, не замикаються, подекуди відсутні стіни та стеля, від деяких складів залишились тільки рештки будівель, а це свідчить про те, що опади вільно надходять в середину будівель, що сприяє міграції токсичних сполук у об’єкти довкілля. Ґрунт санітарно-захисних зон складів отрутохімікатів Ставищенського та Сквирського районів містить значні кількості (22 – 145 ГДК) залишків стійких ХОП і виступає потужним джерелом надходження у наступні ланки трофічних ланцюгів. З метою встановлення просторої міграції хлорорганічних пестицидів від джерела забруднення проаналізовано зразки ґрунту, відібрані на відстані 1, 5, 15, 25, 50 та 100 м від складу отрутохімікатів. Всі зразки ґрунту містять залишкові кількості ДДТ, що значно перевищують встановлені гігієнічні нормативи. Так, вміст суми ізомерів та метаболітів ДДТ у зразках ґрунту, відібраних у північному напрямку від складу становить 2,18 – 30,38 мг/кг ґрунту, що перевищує ГДК у 21,8 – 303,8 разів. Загалом, спостерігається тенденція поступового зниження забруднення залишками хлорорганічних пестицидів по мірі віддалення від складу, проте, навіть на відстані 100 м вміст суми ізомерів та метаболітів ДДТ перевищує встановлені гігієнічні нормативи, що вимагає додаткових обстежень території з метою встановлення меж забрудненої зони. У зразку ґрунту, відібраному безпосередньо біля будівлі складу (на відстані 1 м) ідентифіковано 2,4-ДДТ та в усіх зразках виявлено значні кількості (3-54 ГДК) 4,4-ДДТ, що є вихідною, неметаболізованою пестицидною речовиною. Високі концентрації у ґрунті 4,4-ДДТ свідчать про потужність забруднення території стійкими хлорорганічними пестицидами і, як наслідок, токсичної дії на мікрофлору ґрунту, що спричиняє пригнічення процесу мікробіологічного розкладу ксенобіотика. Основну частину (близько 62%) від загальної кількості суми ізомерів та метаболітів ДДТ складає найбільш стійкий метаболіт 4,4-ДДЕ. Його вміст у зразках ґрунту коливається в межах від 1,32 мг/кг ґрунту на відстані 100 м від складу до 18,42 мг/кг ґрунту на відстані 25 м від складу отрутохімікатів. Аналогічна ситуація щодо забруднення ґрунту хлорорганічними пестицидами спостерігається і у південному напрямку. Поліхлордифеніли – сполуки, які надзвичайно стійкі у довкіллі. ПХД належать до числа розповсюджених у глобальному масштабі забруднюючих речовин через їхню високу персистентність і значний обсяг застосування. В орному (0 – 20 см) шарі грунту знайдено ПХД у концентрації 0,04 мг/кг на відстані 50 м від складу, до 0,37 мг/кг на відстані 5 м від складу. У зразках підорного (20 – 40 см) шару ґрунту мінімальні значення (0,01 мг/кг) зафіксовано на відстані 50 м від складу, максимальне значення (0,10 мг/кг) на відстані 5 м. Знайдені кількості ПХД свідчать про застосування у минулому пестицидів, до складу яких входили поліхлоровані дифеніли. Таким чином, ґрунти санітарно-захисних зон складу отрутохімікатів Ставищенського району мають комплексне забруднення небезпечними стійкими органічними забруднювачами (хлорорганічними пестицидами та поліхлорованими дифенілами). Ukraine ratified the Stockholm Convention on Persistent Organic Pollutants (POPs) in 2001, and is now a party to this Convention. First, 12 POPs were introduced into the annexes to the Convention, nine of which are pesticides, and today the list includes 21 highly hazardous chemicals, posing a global threat to human health and the environment. Since POPs accumulate precisely in the fatty tissues of living organisms, people, as representatives of the upper stages of the food chain, are most vulnerable to the effects of POPs. The purpose of the research was to provide scientific substantiation of the agroecological assessment of soil contamination and components of the trophic chains by persistent organic pollutants. The research was conducted based on the Department of Ecotoxicology of the Institute of Agroecology and Nature Management of the National Academy of Sciences of Ukraine. Field experiments were carried out during 2012-2014 in the territories around non-operational warehouses of pesticides and on agricultural land located around the non-operational warehouses of poison chemicals located within the farms of Intergroinvest LLC Stavishchensky District and TzdV Shamraievsky Sugar Plant in the Skvirsky District of the Kyiv Oblast. Warehouses are in unsatisfactory condition, the buildings are partially destroyed, they are not closed, walls and ceilings are sometimes lacking; only some remnants of buildings remain in some warehouses, which indicates that the precipitates are freely entering the middle of buildings, which facilitates the migration of toxic compounds into objects the environment. The soil of the sanitary-protective zones of the poisons of Stavishchensky and Skvirsky districts contains significant amounts (22 - 145 MAC) of the remains of stable HOPs and serves as a powerful source of income for the following units of the trophic chains. To establish a large migration of organochlorine pesticides from the source of pollution, samples of soil, selected at 1, 5, 15, 25, 50, and 100 m from the composition of pesticides, were analyzed. All soil samples contain residual amounts of DDT that significantly exceed the established hygiene standards. Thus, the content of the sum of isomers and DDT metabolites in soil samples taken in the northern direction from the composition is 2.18 - 30.38 mg / kg of soil, which exceeds the MPC by 21.8 - 303.8 times. In general, there is a tendency for a gradual reduction of contamination by organochlorine pesticide residues as far as the separation from the composition, however, even at 100 m the content of the sum of isomers and metabolites of DDT exceeds the established hygienic norms, which requires additional inspections of the territory to establish limits of the contaminated zone. 2,4'-DDT was identified in a sample of soil, selected directly near the building of the warehouse (at 1 m), and significant samples (3-54 MAC) of 4,4'-DDT were found in all samples, which is a source, non-metabolized pesticide substance. High concentrations in the soil of 4,4'-DDT indicate the potential for pollution of the territory by persistent organochlorine pesticides and, consequently, toxic effects on the soil microflora, which causes inhibition of the microbiological decay of xenobiotics. The main part (about 62%) of the total amount of isomers and metabolites of DDT is the most stable metabolite of 4,4'-DDE. Its content in soil samples ranges from 1.32 mg / kg of soil at 100 m from the composition to 18.42 mg / kg of soil at 25 m from the composition of the pesticides. A similar situation regarding soil contamination with organochlorine pesticides is observed in the southern direction. Polychlorobiphenyls are compounds that are extremely stable in the environment. PCBs are among the globally distributed pollutants because of their high persistence and high utilization rates. In a layer of soil (0-20 cm), PCB was found at a concentration of 0.04 mg / kg at 50 m from the composition, to 0.37 mg / kg at 5 m from the composition. In the samples of the subterranean (20-40 cm) soil layer, the minimum values (0,01 mg / kg) were recorded at 50 m from the composition, the maximum value (0,10 mg / kg) at 5 m. The amounts of PCBs found indicate application in the past pesticides, which included polychlorinated biphenyls. Thus, the soils of the sanitary-protective zones of the composition of poison chemicals in the Stavishchensky district have a complex contamination with dangerous persistent organic pollutants (organochlorine pesticides and polychlorinated biphenyls).