Магистрантка Даутбаева Н.Б.., к.в.н.
Хусайынова Н.Т., д.с/х.н. Жанадилов А.Ю.
Государственный
университет имени Шакарима города Семей, Казахстан
Анализ исследования химического
состава снега в разных функциональных
зонах города Семей
В последнее время в
качестве интегрального показателя загрязненности атмосферы в зимний период для
территорий, которые характеризуются наличием устойчивого снежного покрова в
течение длительного времени, предлагается использовать снег [4].
Содержание
поллютантов в нем на 2-3
порядка выше по сравнению с атмосферным воздухом, что обусловлено, во-первых,
формирования влажных кристалликов в воздухе и выпадения их на землю и,
во-вторых, процессом сухого осаждения загрязняющих веществ из атмосферы [3]. Благодаря такому естественному процессу концентрирования содержания
загрязняющих веществ можно определять относительно простыми методами с высокой
степенью достоверности. Всего лишь одна проба по всей толщине снежного покрова
дает объективные и представительные данные о загрязнении за весь зимний период:
от образования устойчивого зимнего покрова до момента отбора пробы в начале
процесса снеготаяния. До весеннего миграционного цикла загрязняющие вещества
оказывеатся законсервированными в снежном покрове. В период весеннего половодья
эти вещества поступают в природные среды, в основном в воду и почву, загрязняя
их. Следовательно, химический анализ снега позволит предсказать состав будущих
мигрантов в различных природных объектах городских ландшафтов. Снег как объект
мониторинга незаменим при установлении источников загрязнения, а также при
определении области влияния этих загрязнений. Основные поллютанты (пыль,
сульфаты, хлориды, азотсодержащие соединения, карбонаты, катионы металлов, полициклические
ароматические углеводороды, диоксины и т.д.) загрязняют территории городов, но
их распределение в снежном покрове мало изучено, поскольку количество и
интенсивность осадков год от года меняется и использовать абсолютные значения
поллютантов не представляется возможным [5].
Цель нашей работы
заключалась в исследовании химического состава снежного покрова различных
функциональных зон г.Семей, испытывающих разные виды техногенного воздействия.
Материалы и методика исследований
Для количественного
определения накопленных поллютантов отбор снежных проб проводили единовременно:
в период максиального влагозапаса перед началом таяния снега – ориентировочно с
середины до конца марта 2014 года, в зависимости от температурных условий.
Отобранная проба должна с заданной степенью точности отображать среднюю
концентрацию загрязнений на выбранном участке, что достигали за счет отбора
нескольких частных проб:
1.Выбрали площадку для отбора проб, на которой
можно построить треугольник со сторонами не менее 10 м.
2.В вершинах треугольника разместили квадраты со
сторонами 1 м. Получается три таких квадрата.
3.Снег отбирали методом конверта, то есть пробы
берут по углам квадрата (4 штуки) и в центре печати на конверте. Всего собирали
5 проб с квадрата. Три квадрата дают 15 проб.
4.Снег берут почти на всю глубину снежной толщи.
В дворовых пространствах мощность снежных наносов составляла порядка 25-30 см.
Проезжие части магистралей и основных проездов свободны от снега, газоны,
примыкающие к проезжей части, имели небольшую плотную обледеневшую корку
мощностью 5 – 15 см. Высота снежного покрова измерялись при отборе с помощью
линейки. Керны снега отбирались на всю толщу снежного покрова без тонкого (2-3
см) приземного слоя, чтобы исключить попадание в пробу частиц почвы. Снег
отбирали пластмассовой бутылкой без дна с диаметром свыше 100 мм. Выделенный
снеговой блок из 15 проб переносили совком в подготовленные полиэтиленовые
пакеты или чистые банки, плотно закрывали для транспортировки в лабораторию. На
пакете или банке обозначали маркировку места отбора пробы.
5. Банки со снегом помещали в кабинете при
температуре 20°С. Талую воду фильтровали и использовали для анализа.
6. При мониторинге снежного покрова изучалась
одна фаза: в фильтрате определяли содержание основных растворимых макро- и
микрокомпонентов талой воды.
Поскольку пробы должны быть репрезентативными и
отражать не только средние, но и максимальные уровни загрязнения, пробоотбор
снега проводили в нескольких точках различных городских зон города Семей с
учетом розы ветров: рядом с ТОО «Силикат», ТОО «Хлебокомбинат Восток» и ТЭЦ – 2
(промышленная зона), рядом с частными домостроениями на 20-м квартале и
высотными жилыми домами по улице Шугаева, а также возле лицея «Жасулан» имени
Ч.Валиханова, расположенного на автотрассе с умеренной транспортной нагрузкой
(селитебная зоны) и рядом с супермаркетом «Мегастрой» по улице Обувная,
перегруженной транспортом (транспортная зона). Для отбора снежных проб нами
были выбраны 3 городские функциональные зоны, отличающиеся как по степени
интенсивности, так и по видам техногенного воздействия (таблица 1). Фоновый
участок выбирали на территории, испытывающей его в минимальной степени – улица
Западная на Красном Кордоне, расположенная на окраине города.
При исследовании химического состава талой воды
возможно использование методик,
применяемых при анализе вод. Химические анализы выполнялись по стандартным
методикам. Для исследования химического состава талых вод использовали метод
прямой потенциометрии при измерении рН; качественный анализ – при определении
содержания хлоридов, сульфатов, нитратов, гидрокарбонатов, иона аммония;
колориметрии – при определении содержания тяжелых металлов.
Таблица
1- Местоположение точек пробоотбора в городе Семей
|
Функциональные зоны
города Семей |
№ пробы |
Местоположение точек
отбора исследуемых проб |
|
Промышленная
зона |
1 |
ТОО
«Силикат» |
|
2 |
ТЭЦ
№2 |
|
|
3 |
ТОО
«Хлебокомбинат Восток» |
|
|
Селитебная
зона |
4 |
Частные
дома (20-й квартал) |
|
5 |
Многоэтажные
благоустроенные дома (ул.Шугаева) |
|
|
6 |
Красный
Кордон (ул. Западная окраина города, фоновой участок) |
|
|
7 |
Специализированная
мужская школа-лицей-интернат «Жас улан» имени Ч. Валиханова для одаренных
детей (район с умеренной транспортной нагрузкой) |
|
|
Транспортная
зона |
8 |
Супермаркет
«Мегастрой» (район, перегруженный транспортом) |
Результаты и их обсуждение
Согласно данным
Департамента статистики Восточно-Казахстанской области «О состоянии охраны
атмосферного воздуха в Восточно-Казахстанской области за 2014 год» загрязнение атмосферы происходит
преимущественно за счет пыли, соединений тяжелых металлов, газообразных
выбросов: оксидов углерода, азота и серы, формальдегида. Результаты
качественного, количественного химического анализа талых вод представлены в
таблицах 3-4.
Таблица 2 – рН проб
снега различных функциональных зон города Семей
|
Функциональные зоны
города Семей |
№ пробы |
Местоположение точек
отбора исследуемых проб |
рН |
|
Промышленная
зона |
1 |
ТОО
«Силикат» |
6 |
|
2 |
ТЭЦ №2 |
2 |
|
|
3 |
ТОО
«Хлебокомбинат Восток» |
4 |
|
|
Селитебная
зона |
4 |
Частные
дома (20-й квартал) |
5 |
|
5 |
Многоэтажные
благоустроенные дома (ул. Шугаева) |
5 |
|
|
6 |
Красный
Кордон (ул.Западная окраина города, фоновой участок) |
5 |
|
|
7 |
Специализированная
мужская школа-лицей-интернат «Жас улан» имени Ч.Валиханова для одаренных
детей (район с умеренной транспортной нагрузкой) |
5 |
|
|
Транспортная
зона |
8 |
Супермаркет
«Мегастрой» (район, перегруженный транспортом) |
4 |
|
ПДК [12] |
|
|
6-9 |
Таблица 3 – Классификация вод по рН [12]
|
Группа
воды |
Значение
рН |
|
Сильно
кислая |
до
3,0 |
|
Кислая |
3,0-5,0 |
|
Слабо
кислая |
5,0-6,5 |
|
Нейтральная |
6,5-7,5 |
|
Слабо
щелочная |
7,5-8,5 |
|
Щелочная |
8,5-9,5 |
|
Сильно
щелочная |
более
9,5 |
Величина рН снега
обусловлена попаданием из атмосферы не только твердых частиц, но и газообразных
загрязняющих веществ: SO2, CO, CO2, N2O, NO, NO2. Этот
показатель очень важен, так как может сильно повлиять на реакцию среды почвы
после таяния снега (подкислить или
подщелочить). По значению рН исследуемая талая вода транспортной, селитебной и
промышленной зон города относится к кислой и слабокислой группам (рН = 4,5,6).
Исключение составили пробы снега с территории ТЭЦ-2
(рН=2), так как они были отобраны в непосредственной близости от источника
загрязнения (рядом с трубами). Если в воздухе много оксидов азота, диоксида
серы и других кислотных оснований, то снег будет иметь величину рН<5,6 (снег кислый).
Если снег имеет значение рН выше 5,6 - щелочной и загрязнён оксидами металлов,
автомобильными выхлопами. Это подтверждают и данные наших исследований.
Заключение
Основное воздействие на
окружающую среду оказывают промышленные предприятия и транспорт. Существенную
роль в загрязнении играют теплоисточники города Семей с устаревшим котельным
оборудованием, низкоэффективными системами очистки газов от зоны и отсутствием
газоочистных установок, в настоящее время они формируют повышенный уровень
загрязнения атмосферного воздуха. Выбросы из дымовых труб рассеиваются на
значительные расстояния, и их влияние прослеживается на территории города.
Литература:
1.
О состоянии охраны атмосферного воздуха вВосточно-Казахстанской области за 2011 год// Департамента
статистики Восточно-Казахстанской области. – 2011. – Б. 4-17.
2.
Панин М.С., ДюсенбаеваД.А.,
ГалямоваГ.К. Пылевые выбросы промышленных предприятий –источник поступления
химических элементов в природные компоненты/ Материалы II Международной
научно-практической конференции «Природное наследие России в 21 веке». – Уфа,
25-27 сентября 2008 г. – Б.
321-323.
3.
Систер В.Г., Корецкий В.Е.
Инженерно-экологическая защита водной системы северного мегаполиса в зимний
период. М.: Изд-во МГУЭИ, 2004. – Б. 158-159.
4.
Тентюков М.П. Особенности
формирования загрязнения снежного покрова: морозное конденсирование техногенных
эмиссий (на примере районов нефтедобычи в большеземельской тундре) // Криосфера
Земли. - 2007. - Т. 11. - №4. - С. 31-41.
5.
Шумилова М.А., Садиуллина О.В.,
Петров В.Г. Исследование загрязненности снежного покрова на примере города
Ижевска // Вестн. Удм. ун-та. Сер. Физика и химия. - 2012. - Вып. 2. - Б. 83-89.