ШЛЕЙФ НЕФТЯНЫХ МЕТАБОЛИТОВ В ПОДЗЕМНЫХ ВОДАХ:

ФОРМИРОВАНИЕ, ЭВОЛЮЦИЯ, ТОКСИЧНОСТЬ

© 2018 г. В. С. Путилина1,*, И. В. Галицкая1,**, Т. И. Юганова1,***

1Институт геоэкологии им. Е. М. Сергеева РАН,

Уланский пер., 13, стр.2, Москва, 101000, Россия

*E-mail: vputilina@yandex.ru,

**E-mail: galgeoenv@mail.ru,

***E-mail: tigryu@gmail.com

Поступила в редакцию 20.01.2019 г.

Трансформация нефтяных углеводородов в подземных водах связана в основном с про­цессами биодеградации. На участках, где присутствует загрязнение в виде остаточной сырой нефти или нефтяного углеводородного топлива, в результате реакций биодеградации фор­мируются продукты частичного окисления — метаболиты. Эти продукты трансформации более легко растворяются, чем исходные нефтяные углеводороды, благодаря своей высокой полярности и низкой летучести. При распределении в водной фазе метаболиты легко фор­мируют шлейф загрязнения в подземных водах. Содержание метаболитов зависит от разви­тия окислительно-восстановительных условий и присутствия конечных акцепторов элек­тронов, а также от строения исходных углеводородных соединений. В статье рассмотрены условия образования метаболитов, их деградация, миграция в подземные воды и форми­рование шлейфа, токсичность метаболитов. Приводится пример моделирования миграции метаболитов в насыщенной зоне.

Ключевые слова: нефтяные углеводороды, метаболиты, трансформация, акцепторы элек­тронов,   аэробные процессы, анаэробные процессы, миграция, токсичность.

DOI: https://doi.org/10.31857/S0869-78092019138-45

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Baedecker M.J., Cozzarelli I.M., Eganhouse R.P. Crude oil in a shallow sand and gravel aquifer - III. Biogeochemical reactions and mass balance mode­ling in anoxic groundwater // Applied Geochemistry. 1993. V. 8. №6. P. 569-586.

2. Bekins B.A., Cozzarelli I.M., Erickson M.L., Steenson R.A., Thorn K.A. Crude oil metabolites in groundwa­ter at two spill sites // Groundwater. 2016. V. 54. №. 5 P. 681-691.

3. Chaplin B.P., G.N. Delin, M.A. Lahvis, R. Baker. Long term evolution of biodegradation and volatilization rates in a crude-oil-contaminated aquifer // Biore­mediation Journal. 2002. V. 6. №3. P. 237-255.

4. Cozzarelli I.M., Baedecker M.J., Eganhouse R.P., Goerlitz D.F. The geochemical evolution of low-mo­lecular-weight organic acids derived from the degra­dation of petroleum contaminants in groundwater // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1994. V. 58. №2. P. 863-877.

5. Cozzarelli I.M., Bekins B.A., Baedecker M.J., Aiken G.R., Eganhouse R.P., Tuccillo M.E. Progression of natural attenuation processes at a crude-oil spill site:

6. Geochemical evolution of the plume // J. of Con­taminant Hydrology. 2001. V. 53. №3-4. P. 369-385.

7. Delin G.N., Essaid H.I., Cozzarelli I.M., Lahvis M.H., Bekins B.A. Ground water contamination by crude oil near Bemidji, Minnesota: U.S. Geological Survey Fact Sheet 084-98. USGS, 1998. http://pstrust.org/ docs/usgs_doc1.pdf (дата обращения 9.07.2018).

8. Essaid H.I, Bekins B.A., Herkelrath W.N., Delin G.N. Crude oil at the Bemidji site: 25 years of monitoring, modeling, and understanding // Groundwater. 2011. V. 49. № 5. P. 706-726.

9. Lewan M.D., Warden A., Dias R.F., Lowry Z.K., Han­nah T.L., Lillis P.G., Kokaly R.F., Hoefen T.M., Swayze G.A., Mills C.T., Harris S.H., Plumlee G.S. Asphaltene content and composition as a measure of Deepwater Horizon oil spill losses within the first 80 days // Or­ganic Geochemistry. 2014. V. 75. P. 54-60.

10. Lundegard P.D., Sweeney R.E. Total petroleum hy­drocarbons in groundwater - Evaluation of nondis­solved and nonhydrocarbon fractions // Environ­mental Forensics. 2004. V. 5. №2. P. 85-95.

11. Mao D., Lookman R., van de Weghe H., Weltens R., Vanermen G., de Brucker N., Diels L. Combining HPLC-GCXGC, GCXGC/ToF-MS, and selected ecotoxicity assays for detailed monitoring of petro­leum hydrocarbon degradation in soil and leaching water // Environmental Science & Technology. 2009. V. 43. №20. P. 7651-7657.

12. Melbye A.G., Brakstad O.G., Hokstad J.N., Gregersen I.K., Hansen B.H., Booth A.M., Rowland S.J., Tollef- sen K.E. Chemical and toxicological characterization of an unresolved complex mixture-rich biodegraded crude oil // Environmental Toxicology & Chemistry. 2009. V. 28. №9. P. 1815-1824.

13. Ng G.-H.C., Bekins B.A., Cozzarelli I.M., Baedecker M.J., Bennett P.C., Amos R.T. A mass balance ap­proach to investigating geochemical controls on sec­ondary water quality impacts at a crude oil spill site near Bemidji, MN // J. of Contaminant Hydrology. 2014. V. 164. P. 1-15.

14. Rojo F. Degradation of alkanes by bacteria // Envi­ronmental Microbiology. 2009. V. 11. №10. P. 2477­2490.

15. Scott A.C., Mackinnon M.D., Fedorak P.M. Naph­thenic acids in Athabasca oil sands tailings waters are less biodegradable than commercial naphthenic acids // Environmental Science & Technology. 2005. V. 39. №21. P. 8388-8394.

16. Steenson R., Hellmann-Blumberg U., Elias D., Brown K., Fry N., Naugle A., Meillier L., Prowell C. Petrole­um Metabolites. Literature Review and Assessment Framework: Technical Resource Document / San Francisco Bay Regional Water Quality Control Board. 2016. 56 p. http://www.waterboards.ca.gov/sanfrancis- cobay/publications_forms/documents/SF_WB_Pe- troleum_Metabolites.pdf (дата обращения 9.07.2018)

17. Thorn K.A., Aiken G.R. Biodegradation of crude oil into nonvolatile organic acids in a contaminated aq­uifer near Bemidji, Minnesota // Organic Geochem­istry. 1998. V. 29. №4. P. 909-931.

18. Watson J.S., Jones D.M., Swannell R.P.J., van Duin A.C.T. Formation of carboxylic acids during aerobic biodegradation of crude oil and evidence of microbial oxidation of hopanes // Organic Geochemistry. 2002. V. 33. №10. P. 1153-1169.

19. Zemo D.A., O'Reilly K.T., Mohler R.E., Tiwary A.K., Magaw R.I., Synowiec K.A. Nature and estimated hu­man toxicity of polar metabolite mixtures in ground­water quantified as TPHd/DRO at biodegrading fuel release sites // Groundwater Monitoring & Remedia­tion. 2013. V. 33. №4. P. 44-56.

20. Zemo D.A., O'Reilly K.T., Mohler R.E., Magaw R.I., Devine C.E., Ahn S., Tiwary A.K. Life cycle of petrole­um biodegradation metabolite plumes, and implica­tions for risk management at fuel release sites // Inte­grated Environmental Assessment and Management. 2017. V. 13. № 4. P. 714-727.