1

• Авторы
• Файлы

Ларина Н.С. Куранова М.Н. Палецких Н.С. Статья в формате PDF 143 KB Состояние окружающей среды крупных городов обычно оценивается по состоянию отдельных ее составляющих: атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, почв и растительного покрова, здоровья горожан. Наиболее динамичной и поэтому наиболее сложной для анализа является атмосфера, которая оказывает существенное влияние на состояние всех компонентов экосистемы. Для мониторинга атмосферы можно использовать различные объекты и методы анализа, каждый из которых имеет свои ограничения и достоинства. Наиболее активно используемый метод контроля официальными органами - непосредственный анализ воздуха приземной атмосферы, который проводится либо на стационарных станциях контроля (обычно автоматический контроль), либо с использованием разового или периодического отбора проб воздуха в наиболее подверженных загрязнению районах города. Данный метод, особенно в автоматическом режиме, при достаточно большом количестве станций имеет несомненные преимущества. К наиболее важным из которых можно отнести оперативность оценки состояния атмосферы и, соответственно, возможность быстрого реагирования при аварийных ситуациях, а также возможность автоматической компьютерной обработки и обобщения получаемой информации. Однако, это дорогостоящий метод мониторинга, т.к. требует полного охвата исследуемой территории такими станциями. Кроме того, затруднено получение интегральных показателей загрязненности, которые позволили бы говорить об экологическом состоянии того или иного микрорайона города и суммарном воздействии загрязняющих показателей на состояние окружающей среды, в том числе и человека. В этом случае рациональнее использовать другие объекты анализа, которые позволяют проводить сезонный (снег, листья, лишайники), многогодовой (по кольцам деревьев) и многовековой мониторинг (по верховым торфяникам, донным отложения). Такое разнообразие объектов анализа позволяет решать различные задачи мониторинга с разной степенью интеграции результатов, их относительной независимостью.

Целью нашей работы являлась разработка комплексного подхода к мониторингу атмосферного воздуха с использованием различных объектов анализа и извлечением разного рода информации о состоянии атмосферы и загрязняющих ее компонентов, источников их поступления и области распространения.

Объективным показателем качества атмосферного воздуха в городе в зимний период времени является содержание различных загрязнителей в снежном покрове. Концентрация загрязняющих веществ в снеге на 2 - 3 порядка выше, чем в атмосферном воздухе, измерения содержания веществ могут производиться достаточно простыми методами анализа, а легкий отбор проб, не требующий специального сложного оборудования, делает метод снегосъемки еще более универсальным.

Пробы снега в различных районах города, а также фоновая точка были отобраны в 2004-2006 годах согласно руководству по контролю загрязнения атмосферы. Все пробы снега анализировались на содержание тяжелых металлов, железа, сульфатов и нитратов по стандартным методикам. В таблице 1 приведены средние значения и интервалы колебаний общих показателей в снеге за 2004-2006 гг.

Таблица 1. Средние значения и интервалы общих показателей в пробах снега

Показатель	2004 год (n=16)	2005 год (n=24)	2006 год (n=33)
рН	5,52±0,31 5,09 - 6,45	6,52±0,37 5,17 - 7,30	7,61±0,43 7,09 - 8,15
HCO3¯, мг/дм3	22,88±3,21 9,80 - 46,40	26,26±3,68 6,50 - 105,10	55,93±7,83 26,45 - 100,52
NO3¯, мг/дм3	2,92±0,53 0,78 - 4,84	2,57±0,46 0,38 - 10,87	2,94±0,53 1,00 - 22,03
SO42-, мг/дм3	9,91±1,98 3,80 - 20,30	12,64±2,53 4,70 - 33,00	13,39±2,68 6,15 - 41,01
ПО, мг О/дм3	12,6±1,3 3,0 - 17,0	8,34±0,83 0,40 - 49,00	4,36±0,44 3,41 - 6,70
Э/провод, мкСм/см	74,1±1,5 21,8 - 183,5	81,9±1,6 25,0 - 233,2	205,2±4,1 83,0 - 640,0

Надежным индикатором влияния хозяйственной деятельности является величина показателя относительной кислотности (pH/pNH₄) [1]. В центральных районах города величина показателя относительной кислотности составляет от 2,0 до 4,5, что свидетельствует о высоком уровне загрязнения атмосферы. В удаленных от центра районах, неподверженных или слабо подверженных воздействию промышленных газопылевых выбросов, величина pH/pNH₄ составляет 1,0 - 1,81.

Для интегральной оценки загрязнения атмосферы часто используют суммарную плотность загрязнения воздуха[2], которая показывает суммарное количество загрязняющих веществ в снежном покрове. Однако рассчитать эту величину можно с использованием как абсолютных, так и относительных концентраций (табл. 2).

Таблица 2. Суммарная плотность загрязнения воздуха

Год	Q, моль/дм3*10-3	Q, мг/дм3	Zc*
2004	0,52	26,49	45,15
2005	0,51	25,64	43,25
2006	0,58	27,97	47,74

Zc*- суммарная плотность загрязнения, которая равна сумме коэффициентов концентраций химических элементов-загрязнителей и выражается формулой: Zc = ∑(К_сi +...+ К_сn) - (n - 1), где n - число определяемых суммируемых вещества; К_ci - коэффициент концентрации i-го компонента загрязнения.

Сравнивая полученные данные можно отметить, что хаpaктер изменения этих величин аналогичен, но наиболее достоверными являются относительные величины, т.к. они отнесены к фоновым содержаниям, полученным в каждом году, с учетом количества выпавших осадков и времени снегонакопления, которые от года к году могут меняться значително.

Для анализа уровня загрязнения отдельных районов города рассчитывают относительную плотность загрязнения воздуха (I), которая рассчитывается как отношение суммарной плотности загрязнения в исследуемом районе к суммарной плотности загрязнения в городе или по отношению к фоновому содержанию. По данному показателю все точки отбора проб снега можно разделить на три группы: с высокой (более 1), средней (0,5 - 1) и низкой (0 - 0,5) степенью загрязнения. К районам с высокой степенью загрязнения относятся территории возле автострад, стоянок грузового и легкового трaнcпорта. К районам со средней степенью загрязнения относятся пpaктически все центральные районы города, а к районам с низкой степенью загрязнения воздуха относятся жилые районы, защищенные от автодорог высокими домами. Таким образом, пpaктически все исследованные нами районы относятся к районам с высокой степенью загрязнения, и лишь район Земельного комитета, который значительно удален от дорог, относится к средней степени загрязнения.

Также хаpaктеристикой загрязнения снега может служить коэффициент превышения ПДК тяжелых металлов, которые при снеготаянии могут попасть в другие природные среды. Данный коэффициент рассчитывается как отношение суммы концентраций металла в водной и твердой фазах снега в мкг/дм³ к его ПДК в поверхностных водах. Мониторинг по данному параметру представлен в таблице 3.

Таблица 3. Коэффициент превышения ПДК металлов в снеге 2006 г.

№ п/п	Район	Fe	Pb	Cu	Zn
1.	Земельный комитет	1,33	0,18	0,09	-
2.	Станкостроит. завод	4,33	0,36	0,15	0,04
3.	Центральная площадь	3,73	0,65	0,20	0,13
4.	Московский тpaкт	5,2	0,31	0,61	0,17
5.	Аккумуляторный завод	1,3	1,80	0,39	0,14
6.	К/р Современник	0,86	0,35	0,16	0,17
7.	ТГМА	0,93	0,44	0,19	0,19
8.	Сквер ЭГФ	12,6	0,48	0,41	0,39
9.	Тобольский тpaкт	1,6	0,46	0,81	0,43
10.	Гилевская роща	0,73	0,93	0,96	0,27
11.	Червишевский тpaкт	1,63	0,48	0,02	0,17
12.	Роща Оловянникова	1,03	0,98	-	0,41
13.	Среднее значение	2,94	0,62	0,33	0,29

Металлы в основном сосредоточены в минеральной компоненте снега (пыль), причем их концентрации в несколько раз превышают ПДК для поверхностных вод. Максимальные значения данного показателя для цинка, меди и свинца отмечены для проб отобранных в районах Аккумуляторного завода, Гилевской рощи, роща Оловянникова, Центральной площади и сквера ЭГФ. В 2006 году в снеге содержание свинца значительно ниже, чем его содержание в 1998, 2004 и 2005 года. Цинк обнаружен лишь в пылевой компоненте снега 2006 года и в 2 - 3 раза больше, чем в другие годы. Концентрация меди в снежном покрове 2006 года превышает значение прошлых лет в несколько раз и большая ее часть находится в пылевой компоненте.

Таблица 4. Коэффициент превышения ПДК металлов по городу

ТМ	1998 год [3]		2004 год		2005 год		2006 год
	город	фон	город	фон	город	фон	город	фон
Pb	2,90	0,28	2,98	0,16	2,87	0,24	0,62	0,25
Zn	0,12	0,06	0,08	0,02	0,10	0,01	0,27	-
Cu	0,02	0,007	0,04	0,02	0,04	0,03	0,33	0,04

В целом снежный покров городской среды 2006 года можно описать общими формулами:

- 12,9 CI₃₅НСO_{3 13}SO_{4 2} /Na+K₄₁Ca₇Mg₂ - ионный состав снега;

- 21,6 Pb_11,26Cu_7,95Fe_4,35Cd_1,06 - водная фаза снега;

- 13,25Pb_5,76Zn_5,58Cu_2,32Cd_1,07 - твердая фаза снега.

В формуле ионного состава снега перед дробью указан суммарный показатель загрязнения, в числителе анионы, в знаменателе катионы. Цифровой символ указывает процентный состав анионов и катионов. В формулах, описывающих фазы снега, перед дробью указан суммарный показатель загрязнения, а цифровой символ указывает коэффициент концентрации (превышение над фоновым значением).

Использование химического анализа снежного покрова позволяет не только оценить суммарную и относительную загрязненность воздуха в городе, но и оценить наличие источников загрязнения и область их влияния. Все источники загрязнения можно разделить на стационарные (предприятия) и мобильные (автомобильные и железнодорожные магистрали). Так, находящийся на территории города аккумуляторный завод, большая часть производственных мощностей которого несколько лет назад была вынесена за территорию города, по-прежнему существенно загрязняет атмосферу города свинцом. На расстоянии 1 км от источника загрязнения наблюдается двукратное превышение содержания свинца в снежном покрове и только на расстоянии 2 км наблюдается его снижение до среднего по городу. При этом область двукратного загрязнения захватывает часть жилого микрорайона, примыкающего к территории завода. Влияние автомобильного трaнcпорта на загрязнение прилежащих территорий было изучено в нескольких районах города. С этой целью пробы снега отбирались на расстоянии 5, 10 и 15 м от проезжей части, а также на остановках. Наибольшее содержание меди, свинца и цинка отмечается в районе Гилевской рощи и Тобольского тpaкта. В некоторых районах города концентрация меди на расстоянии 10 м от дорог снижается почти в 2 раза. Свинец был обнаружен как в водной фазе снега, так и в пылевой компоненте. С удалением от дороги (10 и 15м) наблюдается снижение концентрации свинца в 2 - 4 раза в обеих фазах. Это позволяет предположить, что существенный вклад в загрязнение атмосферы этими металлами вносит грузовой трaнcпорт, передвижение которого в городе ограничено. Цинк был обнаружен лишь в минеральной части снега.

*Работа выполнена при поддержке грантов РГНФ №04-06-00387 и РФФИ № 04-05-65200, гранта Губернатора Тюменской области.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Новороцкая А.Г. Химический состав снежного покрова как индикатор экологического состояния Нижнего Приамурья //Автореферат диссертации на соискание ученой степени географических наук. Науч. рук. Иванов А.В. - Хабаровск. - 2002. - 24с.
2. Королева Г.П., Верхозина А.В., Гапон А.Е. Геохимический мониторинг загрязнения снегового покрова металлами - этоксикантами (Южное Прибалькалье) //Инженерная экология. - 2005. - № 3. - С. 22-34.
3. Геоэкологические проблемы Тюменского региона: Сборник, выпуск 1. Тюмень: изд-во «Вектор», 2004. - 168с.

---