Сельское хозяйство
ЦЕНКА ТЕХНОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ГОРОДСКУЮ СРЕДУ ПО ЗАГРЯЗНЕННОСТИ СНЕЖНОГО ПОКРОВА
Лента новостей
ГК «КОРТРОС» намерена до конца года запустить новый проект сотрудничества с риелторами
Свыше 100 представителей ФПК «Гарант-Инвест» поучаствовали в Московском велофестивале
Дети сотрудников «СУЭК-Кузбасс» проведут летние каникулы в загородных лагерях
Проект «Южный порт»: застройщики сообщили об объединении в ассоциацию
Исполнительная надпись нотариуса поможет разгрузить судебную систему
Участники конференции «Российский фондовый рынок 2023» обсудили основные направления развития рынка
Для мониторинга воздушной среды можно использовать различные методы анализа, каждый из которых имеет свои ограничения и достоинства. В настоящее время наиболее востребованными являются экспрессные методы контроля качества окружающей среды, которые позволяют произвести относительно быструю оценку эколого-геохимической обстановки. Один из таких методов основан на использовании снежного покрова. Снег обладает высокой сорбционной способностью и осаждает из атмосферы на земную поверхность значительную часть продуктов техногенеза. Многолетний мониторинг снежного покрова позволяет выявить пространственно-временные особенности распределения элементов, выявить очаги загрязнения и определить тенденцию в изменении качества окружающей среды [1, 2].
Цель работы заключалась в исследовании химического состава снежного покрова в различных функциональных зонах г. Воронежа и выявлении зависимостей между наличием загрязняющих веществ и уровнем техногенного воздействия.
В период, предшествующий снеготаянию, 11.02.2015 г. были отобраны 47 проб снега в различных функциональных зонах г. Воронежа с разной степенью техногенного воздействия: 11 проб в жилой зоне, 9 — в промышленной зоне, 9 — в транспортной зоне, 6 — в зоне рекреации, 10 – районы перспективной застройки (жилые) и 2 фоновые пробы [3].
Репрезентативные пробы «лежалого» снега отбирались по всей толще снежного покрова [4]. Пробы снега растапливались при комнатной температуре, талую воду фильтровали. По осадку, полученному на фильтре, определяли количество взвешенных частиц в отобранной пробе (весовым методом), а в фильтрате определяли следующие показатели: NH4+, NO3-, NO2- (колориметрический метод); общая жесткость, Са2+, Cl-, SO42-, HCO3- (титриметрический); рН (потенциометрический); минерализация и Mg2+ (расчетный) [5,6].
Исследования химического состава снега выполнены на базе учебной эколого-аналитической лаборатории факультета географии, геоэкологии и туризма Воронежского госуниверситета.
Для более объективной характеристики геохимической индикации загрязнения снежного покрова за основу принимается сопоставление концентраций поллютантов городских проб снега с соответствующими значениями их фонового аналога. Это достигается расчетом коэффициента концентрации химических элементов (Кс) [7]. В качестве фона были выбраны 2 пробы: № 34 — находится в черте города на территории санатория им. Горького; № 47 — расположена в северном направлении в 15 км от города. Результаты анализа показывают, что пробу снега в черте города (№34) только условно можно считать фоновой, так как содержание загрязняющих веществ в ней существенно выше, чем в пробе снега, отобранной за городом (№47). Таким образом, для расчета коэффициентов концентрации в качестве фоновой будем считать пробу снега №47, которая расположена в Рамонском районе, СТ «Северный бор».
С целью выявления степени техногенной нагрузки на различные районы г. Воронежа, был сделан сравнительный анализ полученных результатов:
1) по данным фактического присутствия загрязняющих веществ в атмосферных осадках для исследуемых функциональных зон;
2) по рассчитанным коэффициентам концентрации химических элементов для исследуемых проб снега.
Результаты анализа химического состава талой воды указывают на повышенный техногенный уровень загрязнения снежного покрова во всех исследуемых функциональных зонах г. Воронежа [8, 9]. Так, например, содержание минеральной пыли в пробах снега варьирует от 34,81 до 620,08 мг/л. Низкие значения взвешенных веществ (от 34,0 до 93,22 мг/л) отмечаются в пробах снега, отобранных преимущественно в зонах перспективной застройки (точки 36,39,40,41,42) и рекреации (точки 15,19,20,26,47).
Высокие значения взвешенных веществ (более 204 мг/л) отмечаются в пробах снега, отобранных в промышленной (точки 12,28,29,31) и еще больше в транспортной зонах (точки 6,7,10,16,21). Это объясняется повышением уровня загрязненности атмосферы городских ландшафтов. В промышленных городах запыленность воздуха увеличивается в 5-10 раз по сравнению с фоном и ведет к возрастанию роли взвешенных частиц как носителей химических элементов [10,11,12].
Значения минерализации снежных проб варьируют от 30,5 (фон) до 190,69 мг/л. Наибольшие значения минерализации (более 150 мг/л) характерны для шести проб снега:
— точка 17 и 33 – транспортная зона (171,4 и 172,9 мг/л соответственно);
— точка 22 и 23 – жилая застройка (161,01 и 167,87 мг/л соответственно);
— точки 36 и 39 – перспективная застройка (190,69 и 159,7 мг/л соответственно).
Минимальные значения минерализации снеговых вод (менее 100 мг/л) за некоторым исключением прослеживаются, в основном, для жилой зоны (точки 1,3,9,13,18,24); зоны рекреации (точки 4,15,19,20,30,34) и для 3-х точек перспективной застройки (точки 38,41,42).
Об антропогенном загрязнении атмосферы также свидетельствует увеличение концентрации катионов Ca2+ и Mg2+ в атмосферных осадках и соответственно жесткости. Величина общей жесткости снежных проб варьирует от 0,053 до 1,172 мг-экв/л. Минимальные значения жесткости (менее 0,1 мг-экв/л) отмечаются в точках 26,34,47 (зона рекреации) и в точках 40,43 (перспективная застройказона). Максимальные значения (более 0,20 мг-экв/л) отмечены для точек транспортной (6,7,10,16,21,33), промышленной (28,29,31) и жилой зоны (13,18,45).
Присутствие хлоридов в снеге напрямую связано с интенсивностью применения антигололедных средств для дорожных покрытий в зимний период. В г. Воронеже для этих целей используется песчано-соляная смесь. Содержание Cl—ионов в пробах снега варьирует от 3,09 мг/л (фон) до 40,15 мг/л. Максимальные концентрации (более 10 мг/л) отмечаются в пробах снега транспортной зоны (точки 7,10,16,21,33); по одной пробе в зоне рекреации и жилой СП (точки 26 и 45 соответственно), а также в двух точках перспективной застройки (точки 39 и 44).
Содержание сульфат-ионов в талой воде большинства промышленных и транспортных зон превышает фоновые показатели в среднем от 2 до 4 раз. Максимальные концентрации (более 32 мг/л) отмечаются в точках промышленной зоны (2,5,14,27) и транспортной зоны (11,17,21). Это можно объяснить загрязненностью воздуха диоксидом серы.
Наличие азотсодержащих соединений в воде определяется деятельностью бактерий, но в зимний период в снежном покрове их присутствие невозможно, поэтому все содержание NO3-, NO2-, NH4+-ионов в талой воде обусловлено только антропогенным воздействием, к которому можно отнести, в первую очередь, выбросы от промышленных предприятий и автотранспорта (оксиды азота). Так, например, значения NO3- — аниона изменяются от 1,46 до 49,88 мг/л. Максимальные значения нитратов (более 27 мг/л) отмечаются в пробах снега транспортной (точки 6,7,8,16,21,33), жилой (точки 13,24,25,45) и промышленной зоны (точки 5,12,31). Минимальные значения NO3- — аниона (менее 5 мг/л) – в зонах рекреации (4,15,19,26) и перспективной застройки (точки 40, 42).
Следует отметить, что в преобладающем числе исследуемых проб содержание всех форм азота (NH4+, NO2-, NO3- ) значительно выше их содержания в фоне.
Величина рН снежных проб изменяется в интервале от 5,3 до 8,12. Наиболее высокие значения рН (7,0-7,3) отмечаются в пробах снега, отобранных преимущественно в транспортной зоне (точки 6,8,10,33), а также в промышленной зоне (точки 5,12,14,29).
По степени минерализации и содержанию пыли в снеге можно судить о «техногенном давлении» на среду. Поэтому сравнительный анализ степени загрязненности снега в различных функциональных зонах города проводили по двум показателям химического состава – общая минерализация и взвешенные частицы (пыль).
Для проб снега, отобранных в зоне рекреации, значения минерализации составляют от 61,41 до 143,27 мг/л, а содержание взвешенных веществ от 35 (точка 19) до 220,5 мг/л (точка 30). Наиболее «чистой» парковой зоной является точка 19 (ул. Маршала Одинцова, 11). Наиболее «загрязненная» зона рекреации отмечена точка 30 (ул. 9 Января,262/1). В среднем величина минерализации для точек рекреации составляет 90,0 мг/л, а взвешенных частиц – 103 мг/л. Многие зоны рекреации располагаются вблизи крупных автодорог (например, ул. Набережная Масалитинова, ул. 9 Января), поэтому они также загрязнены продуктами выбросов автотранспорта.
В жилой зоне было выделено 3 подзоны: центральная историческая часть города (жилая ЦИ); кварталы с современной многоэтажной застройкой (жилая СП) и частный сектор (жилая ЧС). Анализ показал, что наибольшая минерализация и содержание пыли наблюдается в зонах жилая ЧС и жилая СП [13].
Среди проб жилой ЦИ наиболее «чистая» точка 9 (ул. Ворошилова,30), наиболее «загрязненная» – точка 3 (ул. Героев Стратосферы,8), для них содержание взвешенных веществ возрастает от 107,3 до 290,4 мг/л соответственно.
Для проб жилая ЧС наиболее «чистая» точка 24 (ул. Шишкова,53). Наиболее «загрязненные» – точки 13 (ул. Циолковского) и 25 (ул. Нагорная,25), для них минерализация достигает 161 мг/л, а количество взвешенных частиц — 373,6 мг/л.
Для проб жилой СП трудно выделить наиболее «чистую» зону. Однако, очевидно, что наиболее «загрязненная» – точка 45 (ул. Грамши,70), которая характеризуется высокими значениями минерализации (95,3 мг/л) и взвешенных частиц (367 мг/л).
Для проб снега, отобранных в промышленной зоне, величина минерализации изменяется незначительно от 94,1 до 128,7 мг/л, а содержание взвешенных веществ варьирует в широком диапазоне — от 40,39 до 351,4 мг/л. Большинство проб превышают фоновую минерализацию в 3,1 – 4,2 раза. Из полученных результатов трудно выделить наименее загрязненную пробу. В то время как к наиболее «загрязненной» промышленной зоне по содержанию взвешенных частиц и азотистых соединений можно отнести сразу несколько проб снега:
— точка № 12 (ул. Ленинградская, 98а) — взвешенные вещества превышают фон в 9,5 раза; минерализацию – в 3,1 раза; нитраты – в 19,8 раза;
— точка № 28 (проспект Труда, 111) — взвешенные вещества превышают фон в 9,8 раза; минерализацию – в 3,3 раза; нитраты – в 17 раз;
— точка № 29 (ул. 9 Января, 180)- взвешенные вещества превышают фон в 10,1 раза; минерализацию – в 3,2 раза; нитриты и нитраты – в 23,5 и 17 раз соответственно;
— точка № 31(ул. Дорожная,15) — взвешенные вещества превышают фон в 7,7 раза; минерализацию – в 4,2 раза; нитриты и нитраты – в 24 и 22 раза соответственно.
Величина минерализации для проб снега, отобранных в транспортной зоне, варьирует от 93,1 до 172,9 мг/л, а содержание взвешенных частиц – от 94,7 до 620,08 мг/л. Наименее загрязненная проба № 11 (ул. Саврасова) . К наиболее «загрязненной» транспортной зоне относятся сразу несколько проб снега:
— точка №6 (ул. Московский проспект,36) – взвешенные вещества превышают фон в 15,1 раза; жесткость – в 6,9 раза; нитриты и нитраты – в 30 и 31 раз соответственно;
— точка №16 (ул. Брусилова-Ленинский проспект) — взвешенные вещества превышают фон в 17,7 раза; минерализация – в 5,6 раза; нитриты и нитраты – в 13 раз;
— точка №33 (ул. Скрибиса,16)- ) — взвешенные вещества превышают фон в 7,8 раза; минерализация – в 5,7 раза; нитраты – в 23,5 раза; хлориды – в 13 раз;
— точка №21 (бульвар Победы-ул. 60 лет Армии) — взвешенные вещества превышают фон в 5,9 раза; минерализация – в 4,7 раза; нитриты и нитраты – в 18,8 и 23,2 раза соответственно;
— точки № 7 (ул. 9 Января) — взвешенные вещества превышают фон в 8,8 раза; минерализация – в 3,7 раза; нитраты – в 26,7 раза;
— точки №10 (ул. Матросова,6) — взвешенные вещества превышают фон в 8,8 раза; минерализация – в 3,3 раза; нитраты – в 18,5 раза.
Из 10 проб снега перспективной застройки, 2 точки (36 и 39) по состоянию снежного покрова характеризуются как «загрязненные». В них обнаружены существенные превышения по минерализации в 6,2 и 5,2 раза соответственно. Проба №36 (ул. Московский проспект, 90/1) характеризуется наибольшим коэффициентом концентрации по содержанию сульфатов в снеге (Кс= 10,3) по сравнению с остальными пробами. А в пробе №39 (ул. Осрогожская, 148) обнаружено значительное превышение фона по содержанию всех форм азота (NH4+, NO2-, NO3-) – в 14,4; 23,5 и 34,2 раза соответственно.
Результаты анализа показали, что по качественным и количественных характеристикам проведенных исследований к наиболее «чистым» можно отнести четыре точки перспективной застройки (точки 40, 41, 42, 43), расположенные в пос. Шилово и Отрадное.
Таким образом, исследования химического состава снежного покрова в различных функциональных зонах г. Воронежа позволили сделать следующие выводы.
1. Содержание минеральной пыли и величина минерализации снеговых вод характеризуют интенсивность техногенного пресса на городскую среду, а состав талых вод указывает на характер ее загрязнения.
2. В пробах снега всех городских зон г. Воронежа преобладающее место занимают NO3-, NO2-, Cl- — ионы, что косвенно отражает состав техногенных выбросов в атмосферу.
3. По степени загрязненности исследуемые городские зоны можно расположить в следующий убывающий ряд: транспортная > промышленная > жилая и рекреация > перспективная застройка> фоновая.
4. По степени загрязненности исследуемые жилые подзоны можно расположить в следующий убывающий ряд: жилая ЧС > жилая СП > жилая ЦИ.