RUDN Journal of Ecology and Life SafetyRUDN Journal of Ecology and Life SafetyВестник Российского университета дружбы народов. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности2313-23102408-8919Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba (RUDN University)2564010.22363/2313-2310-2020-28-2-112-130GeoecologyГеоэкологияResearch ArticleHazard indicators of urban soil contamination with polycyclic hydrocarbons on the example of monitoring results of the RUDN campusПоказатели опасности загрязнения городских почв полициклическими углеводородами на примере результатов мониторинга кампуса РУДНRedinaMargarita M.РединаМаргарита Михайловна

Dr.Sc. (Econ.), Associate Professor, Head of the Department of Applied Ecology

доктор экономических наук, доцент, заведующая кафедрой прикладной экологии

redina-mm@rudn.ruKhaustovAlexander P.ХаустовАлександр Петрович

Honored Worker of the Higher School of the Russian Federation, Dr.Sc.(Geol.), Professor of the Department of Applied Ecology

заслуженный работник высшей школы Российской Федерации, доктор геолого-минералогических наук, профессор кафедры прикладной экологии

khaustov-ap@rudn.ruLiXiangkaiЛиСянкай

Doctor of Biology, Professor at the School of Life Sciences

доктор биологии, профессор Школы наук о жизни

xkli@lzu.edu.cnKenzhinZhandos D.КенжинЖандос Даудович

postgraduate student of the Department of Applied Ecology

аспирант кафедры прикладной экологии экологического факультета

kenzhin-zhd@rudn.ruSilaevaPolina Yu.СилаеваПолина Юрьевна

senior lecturer of the Department of Applied Ecology

старший преподаватель кафедры прикладной экологии

silaeva-pyu@rudn.ruPeoples' Friendship University of Russia (RUDN University)Российский университет дружбы народовLanzhou University15122020282VOL 28, NO2 (2020)ТОМ 28, №2 (2020)11213009022021Copyright ©; 2020, Redina M.M., Khaustov A.P., Li X., Kenzhin Z.D., Silaeva P.Y.Copyright ©; 2020, Редина М.М., Хаустов А.П., Ли С., Кенжин Ж.Д., Силаева П.Ю.2020Redina M.M., Khaustov A.P., Li X., Kenzhin Z.D., Silaeva P.Y.Редина М.М., Хаустов А.П., Ли С., Кенжин Ж.Д., Силаева П.Ю.https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0https://journals.rudn.ru/ecology/article/view/25640

The characteristics of the hazard of urban soils pollution by polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are considered: naphthalene (Naph), anthracene (An), phenanthrene (Phen), pyrene (Py), fluoranthene (Flu), chrysene (Chr), benzo(a)anthracene (BaA), benzo[a]pyrene (BaP), benzo[b]fluoranthene (BbFlu), benzo[k]fluoranthene (BkFlu), dibenzo[ah]antracene (DBa), benzo[ghi]perylene (Bghi), indeno[1,2,3-c,d]pyrene). On the example of monitoring data on the RUDN University campus and the adjacent South-West Forest Park, modern approaches to assessing the hazard of pollution levels and the environmental risk of soil pollution are demonstrated: RQ indicators, total relative toxicity in comparison to BaP, carcinogenic risk, behavior of the representative PAHs. On the basis of a critical analysis of the pollution indicators, the optimal approaches to assessing the danger of the presence of polyarenes in the soils of urban areas are demonstrated. The leading sources of pollution (influence of vehicles) were identified. Different levels of environmental hazard of polyarene soil contamination in different functional zones of the analyzed territory are demonstrated: relatively clear territory in the middle zone of the park and a specific configuration of the pollution field on the rest of the territory. The necessity of developing ecosystem standards for urban natural complexes is justified, taking into account the individual characteristics of soils, the role of soil microbiota, the specificity of the use of the territory and the characteristics of pollution sources.

Рассмотрены характеристики опасности загрязнения городских почв полициклическими ароматическими углеводородами (нафталин (Naph), антрацен (An), фенантрен (Phen), пирен (Py), флуорантен (Flu), хризен (Chr), бенз(а)антрацен (BaA), бенз(а)пирен (BaP), бенз(b)флуорантен (BbFlu), бенз(k)флуорантен (BkFlu), дибенз(ah)- антарцен (Dba), бенз(ghi)перилен (Bghi), индено(1,2,3-cd)пирен). На примере данных мониторинга территории кампуса РУДН и прилегающего Юго-Западного лесопарка демонстрируются современные подходы к оценке опасности уровней загрязненности и экологического риска загрязнения почв (показатели RQ , суммарная относительная токсичность по BaP, канцерогенный риск, репрезентативные ПАУ). На основе критического анализа показателей загрязненности предлагаются оптимальные подходы к оценкам опасности присутствия полиаренов в почвах городских территорий. Идентифицированы ведущие источники загрязнения. Описываются различные уровни экологической опасности загрязнений почв полиаренами в различных функциональных зонах анализируемой территории. Обосновывается необходимость разработки экосистемных нормативов для городских природных комплексов с учетом индивидуальных особенностей почв, роли почвенной микробиоты, специфики использования территории и особенностей источников загрязнения.

environmental risksoilpollutionpolycyclic aromatic hydrocarbonsэкологический рискпочвызагрязнениеполициклические ароматические углеводородыKhaustov AP, Redina MM. Geochemical Markers Based on Concentration Ratios of PAH in Oils and Oil-Polluted Areas. Geochemistry International. 2017;55(1):98-107.Boeva DV, Khaustov AP. Assessment of the vehicles impact on the RUDN University campus. RUDN Journal of Ecology and Life Safety. 2018;26(4):419-430. (In Russ.)Боева Д.В., Хаустов А.П. Оценка влияния автотранспорта на территорию кампуса Российского университета дружбы народов // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности. 2018. № 4. С. 419-430.Khaustov AP, Redina MM, Aleinikova AM, Mamadzhanov RKh, Silaeva PYu. The project of environmental monitoring of the campus of the Peoples' Friendship University of Russia. RUDN Journal of Ecology and Life Safety. 2017;25(4):562-584. (In Russ.)Хаустов А.П., Редина М.М., Алейникова А.М., Мамаджанов Р.Х., Силаева П.Ю. Проект экологического мониторинга кампуса Российского университета дружбы народов // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности. 2017. Т. 25. № 4. С. 562-584.Khaustov A, Redina M. Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in the Snow Cover of Moscow (Case Study of the RUDN University Campus). Polycyclic Aromatic Compounds (p. 1-13). Available from: https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/104 06638.2019.1645707 (accessed: 29.07.2019).Khaustov A, Redina M, Aleinikova A, Mamadzhanov R. Green campus of the green university: the RUDN University experience. Proceedings of 17th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM2017 (29 June - 5 July, 2017). 2017;17(54):65-72.Silaeva PYu, Khaustov AP. Transport load on the RUDN University campus. Potapov Readings - 2019. Moscow: MISI - MGSU Publ.; 2019. p. 142-146. (In Russ.)Силаева П.Ю., Хаустов А.П. Транспортная нагрузка на кампус РУДН // Потаповские чтения - 2019. М.: Изд-во МИСИ - МГСУ, 2019. С. 142-146.Khaustov AP, Redina MM, Yakovleva EV. Groundwater occurrences as geochemical system-forming objects (interpretation based on PAH distribution). Geoecology. Engineering geology. Hydrogeology. Geocryology. 2018;(3):3-17. (In Russ.)Хаустов А.П., Редина М.М., Яковлева Е.В. Водопроявления подземных вод как геохимические системообразующие объекты (интерпретация на основе распределения ПАУ) // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. 2018. № 3. C. 3-17.Khaustov A, Redina M, Kenzhin Zh, Gabov D, Yakovleva E. Identification of the state of the soil-plant systems on the RUDN University campus (based on PAH concentrations). E3S Web of Conferences. EDP Sciences. 2020;169(01015):1-6.Maliszewska-Kordybach B. Polycyclic aromatic hydrocarbons in agricultural soils in Poland: preliminary proposals for criteria to evaluate the level of soil contamination. Appl. Geochem. 1996;11:121-127.Rovinsky FYa, Teplitskaya TA, Alekseeva TA. Fonovyi monitoring politsiklicheskikh aromaticheskikh uglevodorodov [Baseline monitoring of polycyclic aromatic hydrocarbons]. Leningrad: Gidrometeoizdat Publ.; 1988. (In Russ.)Ровинский Ф.Я., Теплицкая Т.А., Алексеева Т.А. Фоновый мониторинг полициклических ароматических углеводородов. Л.: Гидрометеоиздат, 1988.Sakari M. Depositional History of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons: Reconstruction of Petroleum Pollution Record in Peninsular Malaysia. In: Puzyn T, Mostrag-Szlichtyng A (eds.) Organic Pollutants Ten Years After the Stockholm Convention - Environmental and Analytical Update. 2012. Available from: http://www.intechopen.com/ books/organic-pollutants-ten-years-after-the-stockholm-conventionenvironmental-and-analytical-update/depositional-history-of-polycyclic-aromatic-hydrocarbons-reconstructionofpetroleum-pollution-recor (accessed: 20.12.2019).Soclo HH, Garrigues P, Ewald M. Origin of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) in Coastal Marine Sediments: Case Studies in Cotonou (Benin) and Aquitaine (France) areas. Mar. Pollut. Bull. 2000;40:387-396.Ţigănuş D, Coatu V, Lazăr L, et al. Identification of the Sources of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Sediments from the Romanian Black Sea Sector. Cercetări Marine. 2010;43:187-196.Yunker MB, Macdonald RW, Vingarzan R, et al. PAHs in the Fraser River Basin: a Critical Appraisal of PAH Ratios as Indicators of PAH Source and Composition. Organic Geochemistry. 2002;33:489-515.Kalf DF, Crommentuijn T, Van De Plassche EJ. Environmental quality objectives for 10 polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). Ecotoxicol. Environ. Saf. 1997;36:89-97.Cao ZG, Liu JL, Luan Y, et al. Distribution and ecosystem risk assessment of polycyclic aromatic hydrocarbons in the Luan River, China. Ecotoxicology. 2010;19:827-837.Han H, Rafiq MK, Zhou T, Xu R, Mašek O, Li X. A critical review of clay-based composites with enhanced adsorption performance for metal and organic pollutants. Journal of Hazardous Materials. 2019;369:780-796.Huang H, Wu K, Khan A, Jiang Y, Ling Z, Liu P, et al. A novel Pseudomonas gessardii strain LZ-E simultaneously degrades naphthalene and reduces hexavalent chromium. Bioresource technology. 2016;207:370-378.Kalf DF, Crommentuijn GH, Posthumus R. Integrated environmental quality objectives for polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). Report no. 679101018. Bilthoven: National Institute of Public Health and the Environment; 1995.Priority Pollutant List. Available from: https://www.epa.gov/sites/production/files/2015- 09/documents/priority-pollutant-list-epa.pdf (accessed: 10.01.2020).Liao CM, Chiang KC. Probabilistic risk assessment for personal exposure to carcinogenic polycyclic aromatic hydrocarbons in Taiwanese temples. Chemosphere. 2006;63:1610-1619.Wang Z, Chen JW, Qiao XL, Yang P, Tian FL, et al. Distribution and sources of polycyclic aromatic hydrocarbons from urban to rural soils: a case study in Dalian, China. Chemosphere. 2007;68:965-971.Peng C, Chen WP, Liao XL, Wang ME, Ouyang ZY, et al. Polycyclic aromatic hydrocarbons in urban soils of Beijing: status, sources, distribution and potential risk. Environmental Pollution. 2011;159:802-808.USEPA. Provisional Guidance for Quantitative Risk Assessment of PAHUS Environmental Protection Agency. EPA/600/R-93/089. 1993.Normativy kachestva okruzhayushchei prirodnoi sredy. Predel'no dopustimye kontsentratsii zagryaznyayushchikh veshchestv v atmosfernom vozdukhe zon proizrastaniya lesoobrazuyushchikh drevesnykh porod [Environmental quality standards. Maximum permissible concentration of pollutants in the air of the growing zones of forest-forming tree species]: approved on May 10, 1995, by Rosleskhoz and Ministry of Natural Resources. Available from: https://base.garant.ru/2155840/ (accessed: 22.12.2019). (In Russ.)Нормативы качества окружающей природной среды. Предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе зон произрастания лесообразующих древесных пород: утв. 10.05.1995 г. Рослесхозом и Минприроды. URL: https://base.garant.ru/2155840/ (дата обращения: 22.12.2019).Vorobeychik EL. Ekologicheskoe normirovanie toksicheskikh nagruzok na nazemnye ekosistemy [Ecological regulation of toxic loads on terrestrial ecosystems] (Abstract of the Dissertation of the Candidate of Biological Sciences). Yekaterinburg; 2003. (In Russ.)Воробейчик Е.Л. Экологическое нормирование токсических нагрузок на наземные экосистемы: автореф. дис.. д. б. н. Екатеринбург, 2003.Orecchio S. Contamination from polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in the soil of a botanic garden localized next to a former manufacturing gas plant in Palermo (Italy). Journal of Hazardous Materials. 2010;180(1-3):590-601.Slezakova K, Castro D, Pereira MC, Morais S, et al. Influence of Traffic Emissions on the Carcinogenic Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Outdoor Breathable Particles. Journal of the Air & Waste Management Association. 2010;60(4):393-401.Wang Z, Fingas M, Shu YY, Sigouin L, Laudriault M, Lambert P, Turpin R, Campagna P, Mullin J. Quantitative characterization of PAHs in burn residue and soot samples and differentiation of pyrogenic PAHs from petrogenic PAHs - the 1994 mobile burn study. Environmental Science and Technology. 1999;33:3100-3109.Atanassova I, Brummer GW. Polycyclic aromatic hydrocarbons of anthropogenic and biopedogenic origin in a colluviated hydromorphic soil of Western Europe. Geoderma. 2004;120:27-34.Thiele S, Brummer GW. Bioformation of polycyclic aromatic hydracarbons in soil under oxygen deficient conditions. Soil Biology and Biochemistry. 2002;34:733-735.Shestova EV, Nikiforov EM, Kosheleva NE, Timofeev IV. Contamination of soils of Severobaikalsk City with polycyclic aromatic hydrocarbons. Reports of Russian Scientific and Technical Society of Radio Engineering, Electronics and Communication named after A.S. Popov. Moscow; 2019. p. 281-285. (In Russ.)Шестова Е.В., Никифорова Е.М., Кошелева Н.Е., Тимофеев И.В. Загрязнение полициклическими ароматическими углеводородами почв города Северобайкальска // Доклады Российского научно-технического общества радиотехники, электроники и связи имени А.С. Попова. М., 2019. С. 281-285.