ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ И ГЕОЭКОЛОГИЯ
УДК 911.8:502.2
СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ (ПЫЛЕАЭРОЗОЛЬНЫХ) АТМОСФЕРНЫХ ВЫПАДЕНИЙ ПРИДОРОЖНЫХ ТЕРРИТОРИЙ Г. МОСКВЫ1
© 2015 г. Т.В. Прокофьева*, В.А. Шишков**, А.В. Кирюшин*, И.Ю. Калушин***
* Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, факультет почвоведения, Россия; tatianaprokofieva@yandex.ru, akiriushin@front.ru ** Институт географии РАН, Москва, Россия; vshishkov@yandex.ru *** гпБУ "Мосэкомониторинг", Москва, Россия; vanokalushin@mail.ru
Поступила в редакцию 11.07.2014 г.
В городе есть и различные источники, и метеорологические условия для повышенной запыленности воздуха, как за счет техногенных выбросов, так и за счет распыления рыхлого материала находящегося на дневной поверхности. Изучены образцы твердых атмосферных выпадений на придорожных территориях.
Аэральные выпадения участвуют в формировании городских почв. Твердые атмосферные выпадения способствуют относительному обогащению почвы соединениями углерода, кальция, магния, серы, хлора и тяжелых металлов. Преимущественную часть объема образцов составляют зерна силикатов разных размеров - от песчаного до тонкопылеватого. В составе всех образцов обнаружены карбонаты и высокоуглеродистые частицы, органические остатки разной степени раз-ложенности, а также гифы и конидии грибов. Встречаются частицы искусственных материалов. Аэральные выпадения лишь в небольшой степени можно признать ответственными за экстремальный характер городских почв.
Образцы агрегированы с преимущественным размером микроагрегатов 10-50 мкм, что сильно снижает риск вторичного загрязнения тяжелыми металлами за счет сорбции тонких частиц содержащих тяжелые металлы на поверхности силикатных зерен и органического материала.
Введение. Загрязнение атмосферы твердыми частицами связано с такими глобальными проблемами, как ветровая эрозия и пыльные бури, эвтрофикация мирового океана и донных отложений, трансграничный перенос загрязнителей, возникновение тепловых островов над урбанизированными территориями.
Уличная пыль может оказывать значительное влияние на компоненты городской экосистемы, изменяя параметры глобального и приземного городского климата, являться источником загрязнения почв и атмосферы, а также наносить прямой вред здоровью человека, попадая в легкие при вдыхании, и растениям, оседая на листьях. Взвешенные частицы, попадая на поверхность почвы, привносят нефтепродукты, тяже-
1 Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 15-04-04702 - химический и гранулометрический анализ почв, постановка задачи и концептуальное обобщение), а также при поддержке РНФ (проект № 14-27-00133 -проведение микроскопических исследований и микроанализа).
лые металлы, а также патогенные микроорганизмы [4, 5, 27].
Известно, что одной из особенностей городской экосистемы является постоянное аккумулирование твердого вещества, что приводит к формированию культурного слоя. Поступление на дневную поверхность города твердых атмосферных выпадений не так значительно, как объемы техногенных отложений в результате строительства, но, все же, эоловые осадки вносят свой вклад в формирование геохимических особенностей городских экосистем и почв. С осадками или ветровым переносом взвешенные частицы попадают из атмосферы на поверхность почв, являясь, таким образом, не только загрязнителем городской среды, но и материалом для почвообразования [4, 11].
В городской среде в атмосферу поступают частицы как естественного (природного), так и антропогенного происхождения, их соотношение и происхождение связано с природными особенностями территории и локальными источниками
загрязнения атмосферы [25-27]. Основными источниками поступления взвешенных частиц в атмосферный воздух Москвы являются: автотранспорт, предприятия машиностроения, производство строительных материалов, процессы сжигания жидких топлив (дизельное топливо, масла), открытые места хранения строительных и сыпучих материалов (песок, соль и т.д.), станции перегрузки мусора, дробильно-сортировочные комплексы по переработке строительных отходов, строительные площадки, работы по сносу зданий, землеройные работы, незадернованные участки почв.
Масса атмосферных выпадений в городе даже в парках в 3-5 раз выше фоновых пригородных значений, а вблизи промзон и автомагистралей с интенсивным движением, в 10-35 раз выше, чем на фоновых участках [16]. Пылевая нагрузка вблизи городских улиц и магистралей Москвы непосредственно вблизи дорожного полотна (в пределах метровой зоны) на 1 м2 поверхности ежесуточно в среднем 1.77 г пыли (в 262 раза выше фоновых значений), а на расстоянии 5 м - 0.47 г (в 67 раз выше фона). По мере удаления от проезжей части пылевая нагрузка резко снижается - в 15 и 30 м от дорог среднее поступление пыли составляет 0.09 г/м2 в сутки (в 13 раз выше фона) [3].
Запыленность вблизи автомагистралей также велика и в связи с активизацией здесь воздушных потоков. Ветра умеренной силы (>10 м/с) способны переносить частицы размером 1 мм по воздуху и даже более крупные, а также ненадолго поднимать и транспортировать их в воздушном потоке (сальтация). Частицы <0.05 мм могут переноситься даже слабыми ветрами. При небольшой скорости ветра 2-3 м/с наиболее мелкие частицы поднимаются с поверхности почвы в результате действия турбулентных вихрей вблизи поверхности земли. При указанной скорости ветра частицы размером до 1-2 мкм не оседают под действием силы тяжести [9, 19, 21]. Английские исследователи, изучая педоседименты в долине Темзы для палеоклиматических реконструкций, обнаружили морфологические признаки современного интенсивного накопления пыли в поро-вой системе почв, что связывают с деятельностью аэропорта Хитроу [28].
В атмосферном аэрозоле происходят различные химические реакции и межфазные взаимодействия. Атмосферные частицы состоят из растворимых неорганических солей, нерастворимого минерального материала, и углистого материала. Почвенные частицы являются неотъемлемой частью атмосферного аэрозоля. Твердые мине-
ральные частицы, морские аэрозоли, биогенная органика (споры, пыльца) находятся во фракции <2.5 мкм. От 1.2 до 31% от этой фракции пыли составляют углистые вещества, однако, в более тонком аэрозоле их 17-48% [16, 27]. По мнению тех же авторов, до 4-32% аэрозольной массы <2.5 мкм представляет собой сульфат и нитрат ионы. Углеродный материал представлен органическим углеродом, элементарным углеродом (black carbon) и неорганическими соединениями углерода (карбонаты).
Таким образом, можно отметить, что в городе есть и различные источники, и метеорологические условия для повышенной запыленности воздуха, как за счет техногенных выбросов, так и за счет распыления рыхлого материала находящегося на дневной поверхности. Химический и вещественный состав городской пыли изучается в основном при исследовании загрязнения снежного покрова. Далеко не во всех исследованиях сообщается гранулометрический размер исследуемого материала. Сведения о вещественном составе пы-леаэрозольных выпадений редки. В различных литературных источниках присутствуют данные, указывающие на почвенно-породное происхождение твердых частиц выпадающих из атмосферы, однако более распространенным является убеждение, что городская атмосфера загрязнена частицами техногенного происхождения.
Аэрозольные частицы диаметром до 101мкм оседающие в бронхах человека в основном и контролируются в отечественной экологической практике (показатель ПМ10). Но кроме этого, в воздухе находятся и более крупные частицы. Однако их состав и количество менее изучены.
Цель работы - изучение состава и морфологии придорожных аэрозольных частиц различных районов г. Москвы для выявления их роли в формировании городских почв.
Объекты и методы. Летние периоды 2010 и 2011 гг. были особенно сухими и жаркими. В подобных метеорологических условиях особенно обращает на себя внимание запыленность городской территории. Для изучения свойств твердых атмосферных выпадений были отобраны образцы рыхлого, выпавшего из атмосферы материала, с различных придорожных конструкций (в летний период), а также с прошлогодней травы придорожного газона в период сразу после весеннего снеготаяния, когда твердые частицы, накопившиеся за зиму в снеге, сосредоточились на дневной поверхности. Участки исследования расположены вблизи крупных автомагистралей в разных частях г. Москвы.
Участок 1 расположен на проспекте Андропова 200 м южнее выходов со станции метро "Коломенская". Отбор образцов в летний период 2011 г. производился с внутренней стороны металлического отбойника (смешанная проба), на котором было накоплено большое количество пылевого материала. В весенний период 2011 г. отбор производился с растительности в 1 м от дорожного полотна в местах, где отбойник отсутствует. Проспект испытывает огромную автотранспортную нагрузку. Также в этом районе расположены несколько предприятий топливно-энергетического профиля, фармацевтического и др., вклад которых в загрязнение воздуха также возможен. В непосредственной близости от участка исследования в период предшествующий отбору проб проводились земельно-строительные работы.
Участок 2 расположен на Ломоносовском проспекте, на расстоянии нескольких десятков метров восточнее пересечения с Менделеевской улицей. В весенний период отбор производился с растительности на разном расстоянии от главного автодорожного полотна. В летний период образец был отобран с внутренней стороны отбойника.
Участок 3 располагался в непосредственной близости от Третьего Транспортного кольца (ТТК) между Москва-Сити и платформой Тестовская Окружной Железной Дороги.
Образцы были взяты с металлического отбойника, с придорожных конструкций и с пластиковой отделки здания. Описание образцов и условий их сбора содержится в табл. 1.
Таблица 1. Характеристика исследованных образцов
В процессе исследования были определены морфологические, физические и химические характеристики собранного материала. Определение морфологического состава образцов проводилось с помощью бинокулярной лупы МБС-1 при увеличении х4 - х56, поляризационного микроскопа ЛОМО-ПОЛАМ Л-213М и на элект
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.