научная статья по теме ВЫСОКОТОКСИЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ В СНЕЖНОМ ПОКРОВЕ НА ТЕРРИТОРИИ Г. БЛАГОВЕЩЕНСКА Геология

Текст научной статьи на тему «ВЫСОКОТОКСИЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ В СНЕЖНОМ ПОКРОВЕ НА ТЕРРИТОРИИ Г. БЛАГОВЕЩЕНСКА»

ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ, 2015, № 1, с. 27-35

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ

УДК 550.462

ВЫСОКОТОКСИЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ В СНЕЖНОМ ПОКРОВЕ НА ТЕРРИТОРИИ г. БЛАГОВЕЩЕНСКА

© 2015 г. Л. М. Павлова*, В. И. Радомская*, Д. В. Юсупов**

* Институт геологии и природопользования ДВО РАН, пер. Рёлочный, д.1, Благовещенск, 675000 Россия. E-mail: pav@ascnet.ru ** Национальный исследовательский Томский политехнический университет, пр-т Ленина, д. 30, Томск, 634050 Россия. E-mail: yusupovd@mail.ru

Поступила в редакцию 19.03.2014 г.

Снеговое опробование урбанизированной территории на примере Дальневосточного г. Благовещенска со слабо развитой промышленностью позволило оценить не только качество воздушной среды на современном этапе, но и количественно-качественный состав будущих мигрантов - нерастворимых соединений высокотоксичных элементов (As, Se, Sb, Te, Tl, Bi, Th, U), поступающих в подстилающие почвы с атмосферной пылью.

Ключевые слова: снеговое опробование, урбанизированная территория, высокотоксичные элементы, радионуклиды, загрязнение атмосферы.

ВВЕДЕНИЕ

Изменения геохимических свойств окружающей среды, связанные не с естественными природными процессами, а с деятельностью человека, считаются загрязнением [21]. В результате техногенного вмешательства меняется направленность и интенсивность естественных геохимических процессов, приближая последствия этих процессов подчас к катастрофическому уровню. Транзит и рассеивание значительных объемов далеко не безвредных отходов различных промышленных производств и выбросов автотранспорта идет через атмосферу. Поэтому одним из путей миграции элементов и соответственно загрязнения окружающей среды считаются пылевые выпадения из атмосферы, которые под действием сил гравитации и с выпадающими атмосферными осадками поступают в депонирующие среды (почву, снег) и миграционные потоки (воды). В почвах, донных отложениях происходят фиксация и накопление различных поллютантов, которые впоследствии отмечаются в растительном покрове, живых организмах. Поэтому вопрос качества атмосферного воздуха весьма актуален не только для России, но и для стран всего мира. И если в России очистка воздушных выбросов от стационарных источников достигла заметных успехов в последние два десятка лет, то в азиатских промышленных странах

(Китай, Казахстан) аэральные выбросы по-прежнему остаются значительными [4, 13]. Согласно литературным данным [24], причина ежегодной смерти более двух миллионов человек во всём мире - загрязненный атмосферный воздух. Таким образом, атмосфера - это наиболее динамичная составляющая окружающей среды, чистота которой обеспечивает здоровье населения.

Для изучения природы аэрогенных выпадений из атмосферы снежный покров - почти идеальная депонирующая среда, особенно в районах с длительным его экспонированием; он обладает рядом свойств, делающих его информативным и удобным индикатором загрязнения воздуха, вод, почв. Результаты снегового опробования достаточно представительны, поскольку исключают вариации (направление ветра, непостоянство выбросов) и дают величину загрязнения, усредненную естественным путем за продолжительный период времени - с момента снегостава до момента пробоотбора [3], а также позволяют смоделировать дальнейшую трансформацию поступающих элементов с экстраполяцией потенциального негативного воздействия на население [19]. Среди элементов, изучаемых в снеговом покрове урбанизированных территорий, нет достаточно полной картины об источниках, механизмах и путях распространения элементов из группы высокотоксичных, к которой по экогеохимическим

особенностям отнесены Т1, РЬ, 8е, Те, Лб, 8Ь, Б1, Яи и радионуклиды [12].

Дальневосточные города, в большей мере считающиеся малопромышленными из-за незначительного количества предприятий, их малой мощности, тем не менее зачастую позиционируются в первой десятке самых загрязненных городов по разным показателям [7, 8]. Кроме того, природные экосистемы Дальневосточного региона испытывают интенсивный антропогенный прессинг, обусловленный высокой пирогенной составляющей, а также трансграничным переносом поллютантов с территории соседнего Китая [13]. Поэтому целью выполненных исследований было изучение высокотоксичных элементов тория и урана в снежном покрове на территории г. Благовещенска. Благовещенск - дальневосточный город со слабо развитой промышленностью площадью 57.8 км2, компактно расположенный

в междуречье крупных рек - Амура и Зеи на юго-западной окраине Нижне-Зейской равнины. Он граничит через р. Амур с китайским г. Хэйхэ с населением около 170 тыс. человек.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Для снегового опробования на территории г. Благовещенска в 2012 г. было отобрано 35 проб перед началом снеготаяния. Точки отбора закладывали по радиальной сетке от ТЭЦ (теплоэлектроцентрали) с шагом 500-1000 м, охватывая всю территорию города (рис. 1) и располагая их не только на различном расстоянии от ТЭЦ (т.т. Ам-1 - Ам-10, Ам-13 - Ам-15, Ам-19, Ам-23, Ам-24, Ам-29 - Ам-32), которая была выбрана в качестве основного репера, но и в различных направлениях с учетом влияния автодорог (т.т. Ам-10, Ам-17, Ам-24, Ам-28 - Ам-32)

з

4 [т

5

6 ® 7 (5

| Ам-11 8

Рис. 1. Карта-схема г. Благовещенска (Амурская область) с точками отбора проб снега: 1 - селитебная территория; 2 - территория промышленных предприятий, 3 - государственная граница России с Китаем; 4 - железная дорога; 5 - ТЭЦ и подфа-кельные направления выбросов; 6 - объекты промышленного назначения; 7 - котельные; 8 - места отбора снеговых проб и их номера. Врезка - роза ветров в осенне-зимний период.

и железнодорожных магистралей (т.т. Ам-11, Ам-25 - Ам-27), выбросов мясоперерабатывающего комбината (т. Ам-28), элеватора (мельзавод) (т. Ам-18), опытно-промышленного завода ЗАО "УК Петропавловск" по переработке руды (т. Ам-23), судостроительного завода (т. Ам-22), завода "Амурский металлист" (т. Ам-21), ООО "Амурский хлеб" (т. Ам-11), нефтебазы (т. Ам-12). Также были заложены точки отбора проб снега в селитебных районах с печным отоплением (т.т. Ам-16, Ам-17, Ам-20, Ам-28). Фоновая выборка была на участке с предполагаемой низкой техногенной нагрузкой в 35 км северо-восточнее города по Новотроицкому шоссе.

Отбор снега проводили методом шурфа на всю глубину снежного покрова, за исключением 2-сантиметрового слоя над поверхностью почвы [10]. Пробу снега весом до 10 кг собирали в новые полиэтиленовые пакеты, переводили в талую воду при комнатной температуре в полиэтиленовых емкостях. После растапливания талую воду фильтровали через бумажные фильтры "синяя лента" с диаметром пор 1 мкм, фиксировали объемы исходной и профильтрованной снеговой воды, сушили фильтр с взвесью при 105°С, взвешивали. Методами ИСП-МС (Аналитический сертифицированный испытательный центр Института проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов РАН, г. Черноголовка) исследовали твердую и жидкую фазы снеговых проб.

На основе количества взвеси в каждой пробе снега рассчитывали среднесуточную пылевую нагрузку на территории города, а также нагрузку, создаваемую каждым из исследуемых элементов [18]. Показатель среднесуточной пылевой нагрузки (Рп) отражает приток пыли в мг (или кг) на поверхность городской территории площадью 1 м2 (или км2) за период в 1 сут. Расчет нагрузки, создаваемой поступлением элемента в окружающую среду с пылью (Ртв), и коэффициенты относительного увеличения общей нагрузки элемента относительно фона (Кр) рассчитывали по следующим формулам:

Р = СхР

х тв ^ х П

где С - концентрация элемента в снеговой пыли (мг • кг-1); РП - среднесуточная пылевая нагрузка (кг • км-2 • сут-1);

Кр = Ртв/Рф при Рф = Сф х Рпф ,

где Рф - фоновая нагрузка исследуемого элемента; Сф - фоновое содержание исследуемого элемента, (мг • кг-1); Рпф - фоновая пылевая нагрузка (кг • км-2 • сут-1).

Для определения уровня загрязнения снегового покрова рассчитали коэффициенты концентрации элементов (Кс), их медиану, а также суммарные показатели загрязнения снегового покрова Zc = Е Кс - (п-1) и, согласно [21], суммарную нагрузку группой исследуемых элементов с пылью Zр = Е Кр - (п-1).

Рассчитывали коэффициенты фазового распределения (Кфрн - соотношение нерастворимой и растворимой форм соединений элемента) среднесуточной нагрузки для каждого исследуемого элемента на окружающую среду [17], градация которого подразделяется:

Ртв/Рраст > 10 - очень высокое преобладание взвешенной формы элемента;

Ртв/Рраст = 5-10 - высокое преобладание взвешенной формы;

Ртв/Рраст = 2-5 - умеренное преобладание взвешенной формы;

Ртв/Рраст ~ 1 - примерное равенство взвешенной и растворенной форм;

Ртв/Рраст < 0.5 - преобладание растворенной формы элемента.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Аэротехногенные ореолы рассеяния поллю-тантов на урбанизированных территориях обусловлены наложением выбросов промышленных и топливно-энергетических предприятий, автотранспорта. Локализация топливно-промышлен-ных объектов на территории Благовещенска носит вкрапленно-зональный характер. Основные источники аэрогенных выбросов - теплоэлектроцентраль (ТЭЦ), расположенная несколько обособленно на северо-западной окраине города. Малые топливосжигающие установки отдельных промышленных предприятий (заводы "Амурский металлист", судостроительный, мельзавод, мясоперерабатывающий комбинат и др. - всего 37 котельных) и частного жилого сектора находятся преимущественно в центральной части города и на восточной окраине по правобережью р. Зея. Основной вид используемого топлива - бурый уголь. Автотранспорт, количество единиц которого в Благовещенске на 2011 г. оценивалось в 68295 шт., тоже вносит свою лепту в загрязнение воздушной среды города. Только Благовещенская ТЭЦ, работающая на буром угле, выбрасывает в атмосферу города и сопредельных территорий до 32-33 тыс. т загрязняющих веществ в год [8, 11], а суммарный вклад всех выбросов в атмосферу города оценивается в 41.9 тыс. т [9]. Нет данных о

Точки отбора проб снега

Рис. 2. Диаграмма пылевой нагрузки по анализу снегового покрова на территории Благовещенска. Точки отбора пр

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.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Геология»