ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ, 2012, № 4, с. 326-335
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ
УДК 504.064.2.001.18:551.578.4
ПРОСТРАНСТВЕННАЯ СТРУКТУРА ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ СНЕГОВОГО ПОКРОВА ПРОМЫШЛЕННОГО ГОРОДА И ЕГО ОКРЕСТНОСТЕЙ РАСТВОРИМЫМИ И НЕРАСТВОРИМЫМИ ФОРМАМИ МЕТАЛЛОВ © 2012 г. Е. М. Баглаева, А. П. Сергеев, А. Н. Медведев
Учреждение Российской академии наук Институт промышленной экологии УрО РАН, ул. С.Ковалевской, 20, Екатеринбург, 620990 Россия. E-mail: sem@ecko.uran.ru
Поступила в редакцию15.06.2010 г. После исправления 28.04.2011 г.
Представлен анализ пространственной структуры техногенного загрязнения снегового покрова территории г. Новоуральска и территории, приуроченной к автодороге Новоуральск - Кировград, растворимыми и нерастворимыми формами металлов по данным снеговой съемки. Обнаружено, что загрязнение снегового покрова территории промышленного города нерастворимой формой хрома неравномерно. Показано, что растворимость загрязняющего вещества оказывает существенное влияние на пространственное распределение загрязнений.
Ключевые слова: пространственная структура, техногенное загрязнение, снеговая съемка, нерастворимая форма, растворимая форма.
ВВЕДЕНИЕ
Уровень загрязнения снегового покрова - информативный показатель общего сезонного техногенного загрязнения выбросами промышленных предприятий атмосферного воздуха, осадков и последующего загрязнения воды и почвы.
В настоящее время известно большое число работ по определению зон влияния источников загрязнения окружающей среды и аномалий накоплений загрязняющих веществ в снеговом покрове, как по результатам натурных снеговых съемок [3, 4, 7, 8], так и по модельным полям загрязнений снегового покрова [1, 5, 6]. Однако, несмотря на интерес со стороны исследователей окружающей среды и большой спрос со стороны государственных органов регулирования воздействия на окружающую среду, существующие общие методики мониторинга снегового покрова и диагностики его загрязнения часто ограничены в применении и не отвечают современным требованиям экологического анализа [4-9]. Прежде всего, это обусловлено сложностью структуры снегогеохимического поля как объекта исследования [9, 11], поэтому часто возникают трудности с интерпретацией полученных данных. Результаты зависят от способности образования устойчивого снегового покрова на территориях с развитой промышленностью, методики проведения снего-
вой съемки, ландшафтно-географических и климатических условий и других факторов.
Для старопромышленных районов Среднего Урала, где устойчивый снеговой покров держится до полугода, изучение зон загрязнения снегового покрова продуктами выбросов предприятий, характеризующих интегральное за несколько месяцев воздействие источников загрязнения на окружающую среду, представляет интерес для оценки как региональных фоновых параметров загрязнения окружающей среды, так и влияния конкретных производств [9-13].
Цель настоящей работы - выявить особенности пространственной структуры загрязнения снегового покрова территории г. Новоуральска и территории, приуроченной к автодороге Ново-уральск - Кировград, а также оценить возможное влияние на состояние снегового покрова выбросов крупных промышленных производств, в частности, медеплавильного комбината, расположенного в г. Кировграде.
СНЕГОВАЯ СЪЕМКА
В настоящей работе использованы результаты снеговой съемки, проведенной по инициативе администрации г. Новоуральска Свердловской области Институтом промышленной экологии
Рис. 1. Картосхема расположения точек отбора проб снега.
УрО РАН в период с 25.02.2004 по 02.03.2004 г., на территории города и его окрестностей.
Всего отобрано 80 проб снега на территории Новоуральска (группа U), 20 проб - на территории, приуроченной к автодороге Новоуральск -Кировград (группа Road) и 1 фоновая проба - на берегу оз. Аятское. Картосхема расположения точек отбора проб снега приведена на рис. 1. Снеговая съемка проведена в соответствии с действующими нормативными и методическими документами (РД 52.04.186-89). Отбор проб проводился на участках с ненарушенным снеговым покровом, предпочтительно в скверах, парках, лесопарках, на газонах, на удалении не менее 1015 м от проезжей части автодорог. Привязка точек опробования в г. Новоуральске осуществлялась по кварталам, строениям, дорогам с использованием градостроительной схемы.
Пробы на территории, приуроченной к автодороге Новоуральск - Кировград, отбирались при удалении от г. Новоуральска с переменным шагом от 160 м до 3 км, как показано на рис. 1, для получения необходимой пространственной
информации при ограниченном количестве точек опробования. Для повышения достоверности результатов обследования территории, приуроченной к автодороге, пробы отбирались парами для дальнейшего усреднения и располагались на линии, перпендикулярной оси автодороги по обеим сторонам от нее на расстоянии 50 м от края проезжей части.
В каждой точке опробования с целью усреднения и увеличения достоверности получаемых результатов пробы снега отбирались методом квадратного конверта (4 керна по углам конверта и 1 в центре) стандартным весовым снегомером ВС-43. Размеры сторон конверта изменялись от 2 до 5 м в зависимости от размеров участка с ненарушенным снеговым покровом. При необходимости доведения массы пробы до величины, достаточной для проведения химического анализа (не менее 3 кг), отбирали дополнительные керны снега внутри конверта.
Пробы снега упаковывали в двойные полиэтиленовые пакеты и регистрировали в полевом журнале с указанием ситуационных особенностей
Результаты химического анализа
L<J
к>
ОО
№ п/п Показатель (Вещество) Форма Обозначение Группа Фоновая интенсивность накопления (оз.Аятское), мг/м2сут Метод химического анализа
Город и Городской фон ив Road
Кол-во проб (кол-во проб с содержанием выше порога обнаружения), шт u ± СКО, мг/м2сут Кол-во проб (кол-во проб с содержанием выше порога обнаружения), шт u ± СКО, мг/м2сут Кол-во проб (кол-во проб с содержанием выше порога обнаружения), шт Во сколько раз наблюдается увеличение интенсивности накопления
1 Никель н ISF 028Ni и 73(73) 0,029 ± 0,003 56(56) 0,017 ±0,005 19(19) 3 0,016 АА
2 Медь н ISF_029Cu_u 73(73) 0,15 ±0,02 56(56) 0,07 ±0,01 19(19) И 0,10
3 Кадмий н ISF_048Cd_u 73(73) 0,0049 ± 0,0003 56(56) 0,0032 ± 0,0006 19(19) 6 0,0032
4 Свинец н ISF_082Pb_u 73(73) 0,22 ± 0,02 56(56) 0,13 ±0,02 19(19) 6 0,12
5 Ванадий* н ISF_023V_u 73(73) 0,013 ± 0,001 56(56) 0,012 ± 0,002 19(19) 9 0,005 MC
6 Хром* н ISF_024Cr_u 73(73) 0,032 ± 0,004 56(56) 0,011 ±0,002 19(19) 10 0,004
7 Марганец* н ISF_025Mn_u 73(73) 0,13 ± 0,01 56(56) 0,08 ± 0,02 19(19) 10 0,04
8 Железо* н ISF_026Fe_u 73(73) 5,1 ± 0,5 56(56) 2,8 ±0,6 19(19) 9 1,0
9 Кобальт* н ISF_027Co_u 73(73) 0,0028 ± 0,0003 56(56) 0,0014 ± 0,0003 19(19) 6 0,0008
10 Цинк* н ISF_030Zn_u 73(73) 0,48 ± 0,04 56(56) 0,24 ± 0,04 19(19) 6 0,19
И Мышьяк* н ISF_033As_u 73(73) 0,018 ±0,002 56(56) 0,009 ± 0,002 19(19) 13 0,014
12 Сурьма* н ISF_051Sb_u 73(73) 0,0031 ± 0,0005 56(56) 0,0015 ± 0,0006 19(19) 13 0,0029
13 Кадмий Р SF_048Cd_u 80(63) 0,00049 ± 0,00003 62(47) 0,00034 ± 0,00005 20(20) 8 0,00034
14 Цинк* Р SF_030Zn_u 80(80) 0,048 ±0,003 62(62) 0,033 ±0,005 20(20) 6 0,030
15 р-* Р SF_F-_u 80(13) 0,0274 ± 0,0009 62(8) 0,020 ± 0,003 20(20) 13 0,038 П
16 Взвешенные вещества* н ISFSumu 80(80) 29 ±4 62(62) 29 ± 6 20(20) 7 8 Г
£
К> О
Примечание. 1) показатели, отмеченные символом*, не входят в область аккредитации лаборатории. 2) формы: р- растворимая, н- нерастворимая. 3) и - средневзвешенная интенсивность накопления (выпадения), кг/км2сут, СКО - среднеквадратическое отклонение и, мг/(м2сут). 4) методы химического анализа: МС - масс-спектрометрический с индуктивно-связанной плазмой; АА - атомно-абсорбционный по РД 52.04.186-89; Г - гравиметрический; Т - титриметрический; П - потенциометр ический.
Согласно ГОСТ 27384-2002 оценка погрешности содержания загрязняющих веществ не превышает 50%.
положения точки отбора. Для обеспечения сохранности проб от таяния при возможном повышении температуры воздуха их плотно укладывали в коробки из гофрокартона, которые маркировали и передавали для проведения аналитических исследований в химико-аналитическую лабораторию Уральского электрохимического комбината (ЦЗЛ УЭХК), г. Новоуральска. Лаборатория ЦЗЛ УЭХК аккредитована на техническую компетентность и независимость и зарегистрирована в государственном реестре. Основные определяемые показатели, участвующие в дальнейшем исследовании, и методы химического анализа приведены в таблице.
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
Основные показатели, позволяющие охарактеризовать средний за период наблюдения уровень загрязнения атмосферы на данной территории, -интенсивности накопления различных загрязняющих веществ в снеговом покрове, которые были рассчитаны следующим образом
с ■ V ■ с ^
для нерастворимой формы u :
для растворимой формы u
n ■ s ■ t
cSF • V
n ■ s ■ t
(1)
(2)
где u, u - средняя интенсивность накопления загрязняющего вещества для нерастворимой и растворимой форм соответственно мг/(м2сут); c - концентрация нерастворимой формы в талой воде, кг/л талой воды; v - объем талой воды, л; cISF - концентрация загрязняющего вещества в нерастворимой форме, мг/кг; cSF - концентрация растворимой формы загрязняющего вещества в талой воде, мг/л; n - количество кернов в пробе, шт; s - площадь поперечного сечения керна снега, м2; t - время залегания снегового покрова, сут.
Средневзвешенная по группам U и Road интенсивность накопления каждого загрязняющего вещества вычислена следующим образом:
N
/ uini
N
i =1
(3)
где иг - интенсивность накопления загрязняющего вещества в г-й пробе, мг/(м2сут); п1 - количест-
во отобранных кернов в г-й пробе, шт; N - число проб в группе, шт.
Полученные значения средних интенсивно-стей накопления загрязняющих веществ на территории г. Новоуральска были использованы для построения картины загрязнения снегового покрова в пакете ArcGIS методом кригинга с параметрами по умолчанию. Для нерастворимой фор
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.