Экология
Бородина Н.А.
(Институт геологии и природопользования Дальневосточного отделения Российской академии наук)
ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ СНЕЖНОГО ПОКРОВА В Г. БЛАГОВЕЩЕНСКЕ
Исследован химический состав снеготалой воды г. Благовещенска. Главные источники загрязнения - автотранспорт и предприятия топливно-энергетического комплекса.
Ключевые слова: снеговой покров, коэффициент концентраций, тяжелые металлы, химическое загрязнение, снеготалая вода.
ESTIMATION OF POLLUNION OF SNOW COVER IN BLAGOVESCHENSK TOWN
The chemical snow melting water of Blagoveschensk town area was investigated. The main pollution sources are motor transport and fuel and energy complex.
Keywords: snow cover, concentration coefficient, heavy metals, chemical pollution, snow melting water.
Введение
Урбанизация территорий, являясь естественным процессом, сопровождается обострением экологических проблем. Дальневосточные регионы с низкой плотностью населения остаются практически вне зоны действия комплексного экологического исследования.
Одним из методов, позволяющим оценить степень техногенной нагрузки на окружающую среду городов является мониторинг загрязнения атмосферных осадков. Наиболее удобным в изучении видом осадков является снег, т. к. снежный покров накапливает все загрязняющие вещества из атмосферы за зимний период и дает количественную величину параметров загрязнения. Вследствие того, что в зимних условиях процесс ветровой эрозии почв приглушен смерзанием поверхностных частиц и наличием закрывающего почву снега, то накапливаемые в снеге вещества должны иметь, в основном, антропогенное происхождение [5].
Целью данной работы являлось исследование химического состава снегового покрова в г. Благовещенске для оценки состояния и степени загрязнения окружающей среды.
Объекты и методы исследования
Отбор проб снега проводили марте 2010 с 30 пробных площадок в разных точках города на всю глубину снежного покрова. В качестве фона была выбрана территория заповедного урочища Мухинка, расположенная в 38 км северо-восточнее г. Благовещенска.
В растворимой части снега определяли рН, содержание минеральных азотсодержащих веществ, фторидов, хлоридов, сульфатов, гидрокарбонатов, кремнекислоты, ортофосфатов [3] и тяжелых металлов (ТМ). Нерастворимая часть снега анализировалась на содержание ТМ.
Массовые доли Cu, Zn, Cr, Mn, Co, Ni определяли атомно-абсорбционным методом на спектрофотометре 1 класса «Хитачи»-180-50, a Pb и Cd на вольт-амперометрическом анализаторе ТА-4.
Для оценки накопления загрязняющих веществ в снеге использовали геохимический показатель - коэффициент концентрации, который выражается формулой: Кс= С^ф^ где Кс -коэффициент концентрации; Q - концентрация загрязняющего вещества в снеге, отобранном в черте города; Cфi - его концентрация в фоновом районе. Суммарный показатель химиче-
ского загрязнения (2с) рассчитывали по формуле: 2с=ЕКс. - (п-1), где п - число определяемых загрязнителей.
Результаты и обсуждение
В г. Благовещенске рН снега варьирует от 5,15 до 10,10. На фоновом участке рН=6,9. По критериям оценки степени химического загрязнения объектов окружающей среды в зависимости от кислотности воды [6] 77 % исследуемых территорий имеют относительно удовлетворительную ситуацию (рН>7), 16 % - чрезвычайную экологическую ситуацию (рН=5,7-
6.5). В основном, это придорожные зоны. К территориям экологического бедствия (рН=5,0-
5.6) относятся ТЭЦ (рН=5,15) и территория, прилегающая к золоотвалу (рН=5,3).
В табл. 1 представлены данные по содержанию загрязняющих веществ в растворимой части снега. Промышленные предприятия оказывают влияние на содержание определенных показателей в снеге. Так, самые высокие концентрации НС0з" были обнаружены в Белогорье в 200 м от силикатного завода (67,1 мг/дм3 ) и в районе ЖБИ (95,16 мг/дм3), что привело к смещению рН снега в щелочную область до 8,35 и 10,1 соответственно.
Таблица 1
Концентрация загрязняющих веществ в растворимой части снега (мг/дм3)
Показатель Мт-шах Среднее значение Фон
рН снега 5,15-10,10 6,6 6,9
Нитриты 0,03-0,56 0,21 0,023
Нитраты 0,22-3,85 1,73 0,27
Фториды 0-0,32 0,14 0,03
Хлориды 2,80-8,34 4,31 2,55
Ортофосфаты 0,010-0,66 0,09 0,006
Кремне -кислота 0,20-4,82 0,89 0,17
Сульфаты 5,13-68,46 21,94 2,54
НС03- 10,98-95,16 34,21 12,53
ад+КН/ 0,65-5,74 2,65 0,64
Кислая реакция снега обусловлена, в основном, содержанием сульфат-ионов, максимальное содержание которых 68,46 мг/дм3 обнаружено в районе ТЭЦ. При сжигании твердого и жидкого топлива выделяется сернистый ангидрид, который окисляется в атмосфере до серного ангидрида, а при его взаимодействии с влагой воздуха образуются растворы серной кислоты. Реагируя с ионами металлов, находящимися в атмосферной влаге, серная кислота переходит в соответствующие сульфаты. Образование сульфатов происходит и в процессе окисления на поверхности твердых частиц, взвешенных в воздухе [7].
Содержание нитрат-ионов в снеготалой воде не превышает ПДК для поверхностных вод. Наибольшее содержание нитрат-ионов в снеготалой воде обнаружено в районе Судоремонтного завода - 3,85 мг/дм3 и ЗАО «Асфальт» - 3,0 мг/дм3. Повышенные концентрации нитрат-ионов содержатся также вблизи автомагистралей.
Преобладание содержания сульфатов над нитратами объясняется более эффективным вымыванием из атмосферы оксидов серы, чем оксидов азота. Для выделения территорий с наибольшим техногенным воздействием [1, 8] были рассчитаны соотношения молярных концентраций эквивалентов [Б04 ]/[К03"] и [804 ]/[СГ]. Содержание в снеготалой воде Б04" превышает концентрацию С1- по городу в 2-14 раз, на фоновой территории это отношении ниже и равно 1,4 (табл. 2). Согласно выборочных данных, приведенных в табл. 2, наибольшее воздействие испытывает район ТЭЦ.
Таблица 2
Соотношение молярных концентраций эквивалентов в растворимой части снега
Место отбора [804-2]/[С1-]
Транспортное агентство 36,27 2,41
Угол Зейской-50 лет - Зейской 55,60 4,47
ТЭЦ 59,0 14,89
Моховая падь 37,50 3,30
ЖБИ 20,7 7,38
Ж/д вокзал 37,95 5,25
Фон 12,0 1,40
Суммарное содержание аммиака и ионов аммония в снеготалой воде почти во всех точках города превышает ПДК для поверхностных вод. Аммиак и ион аммония являются бытовыми загрязнителями и отражают санитарное состояние окружающей среды. Максимальное их содержание было обнаружено в Моховой Пади - 5,74 мг/дм3, где близко расположена городская свалка. Повышенное содержание аммиака и ионов аммония также наблюдалось в снеге придорожных территорий. При таянии снега эти все загрязнители окажутся в поверхностных водах и почве.
Анализ снега на содержание ортофосфатов показал, что максимальная их концентрация (0,66 мг/дм3) отмечена в Моховой Пади. Ортофосфаты образуются вследствие минерализации остатков животного и растительного происхождения и, вероятно, высокое значение данного показателя обусловлено расположенной неподалеку городской свалкой. На остальных участках города содержание ортофосфатов минимальное. Что касается содержания фторид-ионов, кремнекислоты и нитритов, их концентрации в снеготалой воде города незначительны и не оказывают неблагоприятного влияния на окружающую среду
Содержания ТМ в растворимой части снега и твердом осадке приведены в табл. 3.
Таблица 3
Разброс (числитель) и среднее (знаменатель) содержание ТМ в снеге
Показатель Концентрация ТМ в растворимой части снега, мкг/дм3 Концентрация ТМ в твердом осадке снега, мг/кг
шт-шах Фон шт-шах Фон
Си 1,1-22,5 3,80 0,5 31,0-129,0 10,22 25,2
2п 1,0-80,0 14,40 1,2 106,0-647,0 345,0 86,7
Мп 3,5-249,0 81,63 4,65 557,0-6022,0 1960,0 241,0
Сг 5,1-12,1 8,31 7,55 17,4-91,8 42,17 17,0
N1 2,8-10,0 6,02 1,2 7,5-115,2 67,77 46,0
Со <2,0-6,0 1,90 0,55 <2,0-86,0 30,79 <2,0
РЬ 0,22-1,72 0,76 0,14 37,1-143,0 84,37 5,0
са <0,2-0,12 0,035 0,001 <0,2-2,55 0,36 <0,2
Полученные результаты исследования снеготалой воды на содержание тяжелых металлов свидетельствуют, что для территории г. Благовещенска характерно повышение концентраций ТМ по сравнению с фоновым участком, хотя превышений ПДК для поверхностных вод, за исключением марганца, не отмечено.
По суммарному показателю загрязнения растворимой части снега г. Благовещенска тяжелыми металлами можно сказать, что 51,72 % исследуемых территорий имеют низкий уровень загрязнения (Ze < 64), 44,83 % - средний уровень загрязнения (Ze = 64-128) и 3,45 % -высокий уровень загрязнения (Ze = 128-256). К самым загрязненным участкам по содержанию ТМ в растворимой части снега можно отнести следующие территории: угол улицы Зей-ской - 50 лет Октября (Ze = 203,19), ТЭЦ (Ze = 183,12) и Транспортное агентство (Ze = = 118,82). Эти районы характеризуются высоким уровнем загрязнения по Mn, Cu, Zn и Cd, что, несомненно, связано с влиянием автотранспорта и выбросами ТЭЦ.
Результаты исследования твердого осадка в снеговом покрове г. Благовещенска показали, что пылевая нагрузка в исследуемых точках города (в % от общего количества снега) в 2-30 раз больше, чем на фоновом участке (0,003 %). В пыли, осажденной со снегом, почти на всех точках отбора наблюдается содержание Zn и Mn, превышающее ОДК для почв [2]. По цинку превышение составляет 1,5-3 раза, по марганцу в 1,5-4 раза. Максимальное содержание Pb в твердом осадке снега отмечено в районе Ж/Д вокзала (117,4 мг/кг), Ni - ЗАО «Асфальт» (110,0 мг/кг). Для этих районов отмечено также повышенное значение кобальта -52,8 и 86,0 мг/кг, соответственно. Наибольшее количество кадмия обнаружено в районе зо-лоотвала (2,55 мг/кг) и Ж/Д вокзала (0,75 мг/кг).
Сравнительный анализ концентраций ТМ в растворимой части снега и твердом осадке позволяет предположить, что суммарное поступление и, соответственно, накопление элементов в геосистеме происходит больше за счет твердых выпадений, т.к. значительная часть ТМ поступает в окружающую среду в нерастворимой форме.
Согласно полученным результатам элементного состава снеготалой воды можно сделать вывод, что Cd, Zn и Cu находятся, в основном, в растворенном виде, а Pb, Cr и Mn больше концентрируется в твердом осадке. Исходя из этих данных можно предположить, что кадмий, цинк и мед
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.