Polutanti naftnog tipa i teški metali kao indikatori antropogenog uticaja na akvifer reke Save u blizini termoenergetskog postrojenja na Novom Beogradu

Abstract

Ciljevi istraživanja ove doktorske disertacije bili su usmereni na sagledavanje celokupnog stanja urbanog akvifera nadomak reke Save, u urbanom delu Novog Beograda sa oko 200000 stanovnika, u čijoj se neposrednoj blizini nalazi termoenergetsko postrojenje. Bioremedijacija, kao metoda sanacije, primenjena je u cilju eliminisanja zagađenja naftnog tipa (TPH) u podzemnim vodama istraživanog lokaliteta. Ovaj pristup pokazao se kao veoma uspešan, jer je efikasnost bioremedijacije bila približno 100 %. U uzorcima zemljišta/sedimenata istraživanog lokaliteta urađenja je identifikacija, prostorna distribucija i definisanje porekla potencijalno toksičnih teških metala, odnosno elemenata u tragovima. Takođe su procenjeni i ekološki rizici ovih elemenata s obzirom da se radi o urbanom delu životne sredine. Dobijeni rezultati su pokazali da neki od analiziranih teških metala potiču od saobraćaja (Pb, Cd i Zn), zatim od termoenergetskog postrojenja (V), dok je za neke ustanovljeno geogeno poreklo (Ni, Cr). Cd, Pb, Zn i V pokazali su veći potencijalni ekološki rizik u poređenju sa ostalim elementima. Svi utvrđeni indeksi, određeni u odnosu na prisustvo teških metala, ukazali su da je na nekim mestima uzorkovanja istraživanog lokaliteta prisutan umeren ekološki rizik za životnu sredinu. Rutinskom kontolom podzemnih voda istraživanog lokaliteta, nakon tretmana bioremedijacije, ustanovljeno je prisustvo ,,novog” zagađenja, tj. vrste zagađujućih supstanci. To je bio dovoljan povod da se nastavi sa istraživanjem u cilju identifikacije ,,novih” zagađujućih supstanci, kao i da se uradi procena njegovog rizika po zdravlje ljudi. Rezultati su pokazali da se radi o zagađujućim supstancama naftnog tipa. Analitičkim metodama potvrđeno je prisustvo sirovog benzina, ali i ostalih jedinjenja u analiziranim uzorcima podzemnih voda. VOC/BTEX jedinjenja su se pokazala kao dominantna jedinjenja u analiziranim uzorcima podzemnih voda, a s obzirom da je poznato da su potencijalno i toksična, urađene su i procene zdravstvenih rizika. Zdravstveni rizici BTEX jedinjenja su razmatrani sa dva aspekta, uzimajući u obzir rezidencijalni (stambeni) scenario, sa dve vrste recipijenata - odrasli stanovnici i deca, i industrijski scenario kojim su razmatrani negativni uticaji ovih jedinjenja po zdravlje radnika koji su radili na istraživanom lokalitetu tokom trajanja ove studije (godinu dana). Kod stambenog scenarija procenjene vrednosti indeksa opasnosti za decu bile su dvostruko veće u poređenju sa indeksima opasnosti kod odraslih, tokom istog period izlaganja BTEX jedinjenjima. Procenjeni kancerogeni rizik za benzen kod dece bio je manji od kancerogenog rizika za odrasle. U industrijskom scenariju, nekancerogeni rizik i rizik od kancera usled izloženosti radnika BTEX jedinjenjima iz kontaminirane podzemne vode, uglavnom nastaju putem dermalnog kontakta, i oko deset puta su veći od rizika usled slučajnog gutanja (ingestije). Procenjeni rizici u ovom istraživanju tumače se uglavnom kao neprihvatljivi nivoi rizika ili rizici visokog prioriteta koji zahtevaju hitno razmatranje mera sanacije. Rezultati su pokazali da u oba scenarija postoje nezanemarljivi zdravstveni rizici i da se u skladu sa tim moraju sprovesti mere sanacije istraživanog lokaliteta kako bi se sprečile veće posledice. Mere sanacije (bioremedijacija) kao i preventivne mere (BTEX filteri za pijaću vodu, zaštitna oprema za radnike) koje bi štitile od negativnih efekata ovih jedinjenja po zdravlje ljudi ali i životnu sredinu, takođe su predložene u ovoj disertaciji.

The research goals of this doctoral dissertation were aimed at reviewing the overall state of the urban aquifer near the Sava River, in the urban part of New Belgrade with about 200000 inhabitants, in the immediate vicinity of a thermal power plant. Bioremediation, as a method of remediation, was applied in order to eliminate oil - type pollution (TPH) in the groundwater of the investigated location. This approach proved to be very successful, as the efficiency of bioremediation was approximately 100 %. In the soil/sediment samples of the investigated site, the identification, spatial distribution and definition of the origin of potentially toxic heavy metals, i.e. trace elements, was included. Considering the fact that this is an urban part of the environment, the ecological risks of these elements have also been assessed. The obtained results showed that some of the analysed heavy metals originate from traffic (Pb, Cd and Zn), then from the thermal power plant (V), while the geogenic origin (Ni, Cr) has been established for some of them. Cd, Pb, Zn and V showed a higher potential environmental risk compared to other elements. All indices, determined in relation to the presence of heavy metals, indicated that at some sampling points of the investigated locality there is a moderate ecological risk for the environment. Routine control of groundwater at the investigated site, after bioremediation treatment, established the presence of a "new" source of pollution, i.e. pollutants. This was a sufficient reason to continue the research in order to identify the "new" pollutant, as well as to assess its risk to human health. The results showed that it was an oil-type pollutant. Analytical methods confirmed the presence of crude gasoline, but also other compounds in the analyzed groundwater samples. VOC/BTEX compounds had proven to be the dominant compounds in the analyzed groundwater samples, and since they are known to be potentially toxic, health risk assessments had been implemented. The health risks of BTEX compounds were considered from two aspects, taking into account the residential scenario, with two types of recipients - adults and children, and the industrial scenario which considered the negative effects of these compounds on the health of workers at this location (period of one year). In the residental scenario, the estimated values of the hazard index for children were twice higher than the hazard indices for adults, during the same period of exposure to BTEX compounds. The estimated carcinogenic risk from benzene to children was lower than the carcinogenic risk for adults. In the industrial scenario, the non-carcinogenic risk and the risk of cancer due to BTEX worker exposure to contaminated groundwater compounds were mainly through dermal contact, and were approximately ten times higher than the risk due to the accidental ingestion. The assessed risks in this investigation were interpreted mainly as unacceptable levels of risk or high priority risks that require urgent consideration of remedial measures. The results showed that in both scenarios the health risks were not negligible and that, accordingly, mitigation measures must be taken to rehabilitate the investigated location in order to prevent greater consequences. Mitigation measures (bioremediation) as well as preventive measures (BTEX filters for potable water, protective equipment for workers) that would protect against the negative effects of these compounds on human health and the environment, are also proposed in this dissertation.