научная статья по теме ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА АЭРОТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ УРБАНИЗИРОВАННОЙ ТЕРРИТОРИИ ПО СОСТОЯНИЮ СНЕЖНОГО ПОКРОВА Геология

Текст научной статьи на тему «ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА АЭРОТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ УРБАНИЗИРОВАННОЙ ТЕРРИТОРИИ ПО СОСТОЯНИЮ СНЕЖНОГО ПОКРОВА»

ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ, 2012, № 5, с. 422-435

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ

УДК 502.64

ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА АЭРОТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ УРБАНИЗИРОВАННОЙ ТЕРРИТОРИИ ПО СОСТОЯНИЮ СНЕЖНОГО ПОКРОВА

© 2012 г. Н.Г. Куимова*, **, А.Г. Сергеева*, Л.П. Шумилова**, Л.М. Павлова*,

И.Г. Борисова**

* Институт геологии и природопользования ДВО РАН, пер. Релочный, 1, г. Благовещенск, 675000, Россия; ** Амурский филиал Ботанического сада-института ДВО РАН, Игнатьевское шоссе, 2-км, г. Благовещенск, 675000, Россия. E-mail: ngkuimova@mail.ru

Поступила в редакцию 28.02.2011 г.

Изучено техногенное загрязнение снежного покрова г. Благовещенска (Амурская область), на основании чего выявлены районы с максимальной пылевой нагрузкой, построены карты техногенного рассеяния тяжелых металлов. Аэротехногенное загрязнение территории зависит не только от размещения источников выбросов, но и от географического положения города в пойме двух крупных рек Амура и Зеи, в результате чего формируется особая термогидродинамическая модель воздушных потоков, определяющая широкие ореолы рассеяния токсикантов. Одной из причин атмотехногенного загрязнения может быть трансграничный перенос загрязнителей с воздушными массами со стороны Китая.

Ключевые слова: урбанизированные территории, снежный покров, тяжелые металлы, техногенное загрязнение.

Геохимия городской среды определяется как природными условиями, так и техногенными источниками загрязнения (производственные, бытовые отходы, транспорт), их мощностью, расположением на городской территории, качественным составом загрязняющих веществ. Многочисленные выбросы в атмосферу (оксиды серы, азота, тяжелые металлы, полициклические ароматические углеводороды, пыль, сажа и т.д.) приводят к накоплению поллютантов в компонентах городского ландшафта и отрицательно влияют на здоровье человека. Автотранспорт и теплоэнергетика занимают одно из ведущих мест по объему выбросов загрязнителей в атмосферу городов [2].

При эколого-геохимической оценке состояния урбанизированных территорий применяются различные методические подходы. Один из современных методов, используемых для оценки атмотехногенного загрязнения городских территорий, - мониторинг снежного покрова [3, 5, 8, 12]. Этот метод считается относительно дешевым и информативным индикатором сезонного загрязнения выбросами промышленных предприятий, автотранспорта. Снег обладает высокой сорбционной способностью и является носите-

лем не только влажных, но и сухих выпадений, поэтому дает объективную оценку всех атмосферных загрязнений за зимний период. Одно из ограничений его применения - неустойчивость снежного покрова на некоторых территориях РФ, особенно на территориях с развитой промышленностью [15]. В настоящее время широкое применение указанный метод получил на территории Среднего Урала, где образуется устойчивый снежный покров продолжительностью до 6 месяцев. Изучено распределение тяжелых металлов (ТМ) в снежном покрове Санкт-Петербургского региона [8], средней полосы России [11]. Эколого-геохимическое состояние городов Дальневосточного региона изучено недостаточно. Цель выполненных исследований - изучение степени техногенного загрязнения снежного покрова г. Благовещенска (Амурская область), выявление ореолов рассеяния ТМ на городской территории.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Отбор проб снега проводили по радиальной сетке от основного источника выбросов - Благовещенской ТЭЦ. Снеговым опробованием были

Условные обозначения:

- горизонтали рельефа

- малые реки

- железная дорога

- автомобильная дорога

- грунтовая дорога

- полевая дорога

- граница города

- крупные реки

- озера

- острова

- селитьба

- государственная граница

- точки отбора проб снега с номерами:

«] ■ _ промышленные предприятия с трубами

Промышленная зона

1-ТЭЦ

12 - Астрахановка (Астр-ка)

Селитебно-транспортная

2 - Амурский гос. университет (АмГУ)

3 - кольцевая автомагистраль в микрорайоне (М)

4 - ул. Богдана Хмельницкого - ул. Рабочая (Б-Хм - Рабочая)

5 - ул. Калинина - ул. Октябрьская (Калин - Окт)

6 - роддом

7 - авторынок (А-рынок)

8 - ул. Гражданская - 50 лет Октября (Гр - 50 Окт)

9 - ул. Конная - ул. Шимановского (Конная - Шим)

10 - автовокзал (А-вокзал)

13 - судоверфь (С) _

Парково-рекреационная

11 - Городской парк (ГГП

14 - первомайский парк (1111)

15 - ботанический сад (Ботсад)

16 - памятник природы "Урочище Мухинка" (Мухинка)

Рис. 1. Карта г. Благовещенска с точками отбора проб снега на городской территории. геОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ № 5 2012

охвачены основные функциональные зоны центральной части города: промышленная, селитебно-транспортная, парково-рекреационная (рис. 1). В качестве условно фоновой выбрана территория, расположенная в 40 км к северу от города, - памятник природы "урочище Мухинка".

Опробование снега проводили перед началом снеготаяния в марте (03.03.10 г.) на всю глубину снежного покрова, за исключением припочвен-ного слоя 2-3 см, методом конверта со стороной 10 м (4 керна по углам и 1 в центре). Пробы снега весом до 6 кг каждая отбирали в полиэтиленовые мешки.

Снег растапливали при комнатной температуре и фильтровали. Фильтрат концентрировали упариванием в 40 раз. Валовое содержание элементов в твердом осадке снеговой воды определяли после разложения его смесью концентрированных кислот HF, HNO3 и HCl с последующим растворением осадка горячим раствором 1 н HCl [10]. Определение элементов проводили на атом-но-абсорбционном спектрофотометре "Hitachi 180-50".

Для оценки содержания тяжелых металлов в растворимой фракции и твердом осадке снега использовали коэффициенты техногенной концентрации (Кс) по сравнению с фоном [4, 9]: Кс = Ct/СК, где Кс - коэффициент концентрации; Ct - концентрация элемента в твердом осадке снега, отобранного в черте города; CKi - концентрация элемента в твердом осадке снега фоновой территории (К1).

Для определения геохимической трансформации снегового покрова использовали суммарный показатель загрязнения (Zc), который показывает степень полиэлементного загрязнения относительно фона [14]:

Zc = ^ Кс - (n - 1), где Zс - показатель суммарного загрязнения, Кс - коэффициенты концентрации элементов, n - число определяемых тяжелых металлов.

Построение карт выполняли в программе ArcView 3,2.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ОБСУЖДЕНИЕ

Город Благовещенск, областной центр Амурской области, расположен на границе с Китаем в пойме двух крупных рек Амура и Зеи. Территория города входит в структуру Амуро-Зейско-го междуречья, которое находится на границе

хвойно-широколиственных и широколиственных лесов и относится к зоне неморальной растительности [16]. По гидрометеорологическим характеристикам город располагается в теплом и влажном подрайоне с резко континентальным климатом (диапазон разницы температур достигает 80 °С) и муссонной циркуляцией воздушных масс. Преобладающее влияние зимой азиатских антициклонов, а летом - дальневосточных муссонов обусловливает неравномерное распределение осадков по сезонам года. Среднегодовое количество осадков составляет 580 мм, наибольшее их количество выпадает в теплый период года (до 90%) и лишь 10% - в холодный период (ноябрь -март). Продолжительность периода с устойчивым снежным покровом 135-140 дней, высота снежного покрова в среднем достигает 14-17 см [1].

В движении воздушных потоков преобладают ветра северо-западного направления. Однако в переходные сезоны, особенно весной, активизируется циклоническая деятельность, и происходит смена сезонной циркуляции. В весенний период преобладают ветра юго-западного направления, достигающие 15-20 м/с. Потоки воздушных масс юго-западного направления приносят со стороны Китая и Монголии большое количество пыли, выпадающей на территории Амурской области с осадками, что свидетельствует о возможном трансграничном переносе загрязнителей.

Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу г. Благовещенска составляют 32.724 тыс. т в год, из них на твердые отходы приходится 13.207 тыс. т - это зола угольная, сажа, пыль (зерновая и неорганическая), взвешенные минеральные соединения [7]. В составе выбросов присутствуют также оксиды серы, углерода, азота, углеводороды и т.д. Благовещенская ТЭЦ выбрасывает в среднем 18.8 тыс. т загрязняющих веществ в год, причем выбросы рассеиваются в направлении господствующих ветров с северо-запада на юго-восток (по розе ветров) на жилые кварталы города и тем самым определяют химический состав техногенных потоков загрязнения. Наибольшую нагрузку на природно-ресурсный потенциал области оказывает топливно-энергетическая отрасль (ТЭЦ, котельные предприятия коммунального хозяйства, печное отопление частного жилого сектора) - 61% от общего объема выбросов и автотранспорт - 20%.

Снег обладает высокой сорбционной способностью и поглощает из атмосферы значительную часть продуктов техногенеза: оксиды серы, азота, углерода, полициклические углеводороды (ПАУ), пыль. Чистые атмосферные осадки (снеговая,

Таблица 1. Физико-химические показатели снеговой воды

Функциональные зоны города № точек отбора проб рН Обменные, мг-экв/100 г Сумма обменных оснований, мг-экв/100 г Твердый осадок, %

Са2+ Mg2+

Промышленная 1 5.9 8.3 1.6 9.9 0.0656

12 6.7 6.5 1.2 7.7 0.0297

13 5 7.7 1.4 9.1 0.1048

Селитебно-транспорт- 2 6.1 9.4 1.2 10.6 0.0080

ная 3 6.2 6.4 0.8 7.2 0.0334

4 6.3 8.9 1.2 10.1 0.0844

5 6.2 11.4 1.9 13.3 0.1981

6 6.2 10.9 1.4 12.3 0.0425

7 6.1 4.4 0.6 5.0 0.0425

8 6.1 15 2.5 17.5 0.5964

9 6.2 7.3 2.2 9.5 0.2072

10 5.8 10 2.1 12.1 0.4713

Парково-рекреационная 11 6.3 8 0.9 8.9 0.0059

14 5.9 7.1 1.4 8.5 0.1646

15 5.4 5.5 0.9 6.4 0.0029

16 6.0 9.3 1.2 10.5 0.0030

дождевая вода) имеют рН 5.6. Слабокислая реакция обусловлена присутствием в воздухе С02, который образует Н2С03, подкисляя атмосферные выпадения. Если в воздухе содержится много оксидов серы и азота, то происходит еще большее подкисление среды (рН < 5.6). Значительную часть пылевых выбросов в атмосферу составляют оксиды металлов, карбонаты кальция, в связи с чем проис

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»