Экология / 2.Экологические и метеорологические

проблемы  больших городов и промышленных зон

 

Глазова И.Ю., Миронов С.Ю.

Курский государственный университет, Россия

ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СНЕЖНОГО ПОКРОВА ГОРОДСКОЙ ТЕРРИТОРИИ

 

Атмосферный воздух в пределах городской экосистемы является одним из приоритетных объектов экологического контроля и мониторинга. Возможность использовать снежный покров для исследования загрязнения природной среды давно привлекала внимание ученых. Снег обладает рядом свойств, делающих его удобным индикатором загрязнения атмосферных осадков, состояния приземного слоя атмосферы, а также последующего загрязнения вод и почв. Прогресс в использовании снежного покрова в качестве показателя загрязнения природной среды послужил основой для перехода к качественно новому виду работ -  мониторингу загрязнения снежного покрова на базе ранее существовавшей снегомерной сети, используемой для определения физических параметров снежного покрова. Результаты мониторинга находят широкое применение не только для определения уровней загрязнения компонентов окружающей среды, но и для решения более сложных геофизических задач - определения вещественного состава и мощности выбросов предприятий.

Образцы снега отбирали в различных частях Центрального округа г. Курска на всю толщину снежного покрова. Курск является крупным промышленным центром, на территории города представлены основные стационарные и мобильные источники загрязнения, характерные для урбоэкосистем. Характеристика пробных площадок:

Площадка №1 - ул. Золотая - непосредственная близость кондитерской фабрике, вблизи от дороги, толщина снега 20-25 см.

Площадка №2 - Площадь им. Перекальского - непосредственная близость от дорожной развязки центральных магистралей города, толщина снега 35-40 см.

Площадка №3 - Красная площадь - проба была взята вблизи центральной котельной, толщина снега 10-15 см.

Площадка №4 - Курский областной детский эколого-биологический центр (ЭБЦ) – удаление от основных магистралей и селитебных зон, лесопарковые насаждения, толщина снега 50-55 см.

Площадка №5 - ул. Запольная - непосредственная близость от завода «Прибор» и автодороги, толщина снега 45-50 см.

Площадка №6 - ул. Луначарского – территория, примыкающая к заводу «Электроаппарат», толщина снега 50-55 см.

Определение доли механических примесей. Фильтры белая-летна высушивали в течении 1 часа при температуре 60°С, взвешивали. 200 мл исследуемой талой воды фильтровали через подготовленные фильтры с переносом осадка на фильтр. Фильтры высушивали при 60°С 1 час и взвешивали с точностью до 0,001 г. По разности масс определяли количество примесей и делали пересчет на 1 литр. Минерализацию оценивали тест-методом с использованием портативного TDS-метра, измеряющего общую электропроводность раствора. Прибор откалиброван по 1М раствору NaCl. Для анализа брали 50 мл талой воды. рН измеряли ионометрическим методом с использованием стеклянного электрода на приборе рН-метр/иономер МУЛЬТИТЕСТ. Градуировку прибора проводили по трем стандартным растворам с известным рН в диапазоне от 4,0 до 8,0. Анализ проводили в соответствии с инструкциями по применению стеклянного электрода и стандартных смесей для рН-метрии. Массовую концентрацию нитрат-ионов выполняли на ионометрическим методом на приборе рН-метр/иономер МУЛЬТИТЕСТ с электродом ЭЛИС-NO3 с учетом рекомендаций к прибору. Градуировку прибора проводили по стандартным растворам нитрата калия с концентрациями NO3 62, 620 мг/л и 6,2 г/л (рХ 4, 3 и 2 соответственно). Для анализа брали 50 мл воды. Определение концентрации вели в автоматическом режиме с температурной компенсацией. Содержание ионов аммония выполняли ионометрическим методом по руководству к ионселективному электроду ЭЛИС-NH4 на приборе рН-метр/иономер МУЛЬТИТЕСТ с использованием в качестве регулятора ионной силы раствор хлорида кальция (для автоматического определения концентрации ионов аммония). Прибор градуировали по трем стандартным растворам с концентрациями NH4 1,8, 18 и 180 мг/л (рХ 4, 3 и 2 соответственно). Для анализа брали 50 мл воды. Определение концентрации вели в автоматическом режиме с температурной компенсацией. Концентрацию хлоридов выполняли аргентометрическим методом по ГОСТ 4245-72 Вода питьевая. Методы определения содержания хлоридов. Для анализа брали 100 мл воды. Присутствие сульфатов выполняли по ГОСТ 52964 Определение содержания сульфатов в воде. Исследование проводили на полуколичественном уровне, в соответствии с предложенными в нормативе критериями реакции с хлоридом бария.

Полученные данные сравнивали с нормативными показателями (Правила охраны поверхностных вод: Общие требования к составу и свойствам воды водотоков и водоемов в местах хозяйственно-питьевого, коммунально-бытового и рыбохозяйственного пользования,   1991). Для оценки большинства показателей использовали нормы для рыбохозяйственного пользования. Для оценки степени минерализации использовали значения для вод хозяйственно-питьевых нужд.

В качестве обобщающей  характеристики загрязнения снежного покрова по отношению к фоновой площадке (территория ЭБЦ) использовали суммарный показатель загрязнения и нагрузки Zc, который определяется степенью накопления вещества-загрязнителя по сравнению с природным фоном и рассчитывается по формуле:

Zc=∑сi/сф - (n - 1),

где сi - концентрация загрязняющего вещества; сф - концентрация загрязняющего вещества в фоновой точке; n - число определяемых элементов.

Для оценки уровня загрязнения снежного покрова использовали следующие критерии (таблица 2).

 

 

Таблица 2

Ориентировочная шкала оценки очагов загрязнения снежного покрова по Zc

Показатели загрязнения

снежного покрова

Уровень загрязнения

Допустимый         Zc < 64

Низкий уровень загрязнения

Средний умеренно-опасный 

Zc = 64 – 128

Средний уровень загрязнения

Высокий опасный Zc = 128 – 256   

Высокий уровень загрязнения

Очень высокий чрезвычайно опасный Zc > 256

Очень высокий уровень загрязнения

 

Результаты лабораторного исследования физико-химических показателей снежного покрова представлены в таблице 3. Содержание механических примесей в снежном покрове не превышает ПДК и изменяется от 0,01 мг/л на ЭБЦ до 0,73 мг/л на пл. Перекальского.  Значения рН талой воды от снега на всех пробных площадках в пределах нормы. Содержание растворенных веществ – в пределах нормы: минимальные значения – на ЭБЦ, повышенный уровень минерализации – вблизи кондитерской фабрики, максимальный – на пл. Перекальского. Показатели концентрации нитрат-ионов в воде изменяются от 2,9 на ул. Запольная до 8,6 на пл. Перекальского.  Уровень хлоридов на пл. Перекальского преаышает ПДК в 1,5 раза, на других участках он в пределах нормы, однако по сравнению с контрольным участком на ул. Радищева он повышен. Содержание сульфатов и ионов аммония не превышает ПДК. На всех участках в образцах снега уровень ионов аммония превышает ПДК в разы: 1,4 – у завода Электроаппарат; 1,9 – на ул. Запольная; 2,6 – вблизи котельной; 2,8 – вблизи кондитерской фабрики; 4,2 раза – на пл. Перекальского.

 

 

 

 

Таблица 3

Физико-химические показатели талых вод с пробных площадок

Определяемые показатели

ПДК

Места отбора проб

1

2

3

4

5

6

Механические примеси, мг/л

0,75

0,61

0,73

0,56

0,01

0,12

0,60

рН

6,5-8,5

6,5

7,5

7,4

6,5

6,6

6,7

Общая минерализация, мг/л

не более

1000

290

770

30

10

50

50

Содержание нитрат-ионов, мг/л

40

4,07

8,65

3,88

3,09

2,93

3,33

Содержание хлорид-ионов, мг/л

300

138,18

441,8

13,16

7,52

27,26

26,32

Содержание сульфат-ионов, мг/л

 

100

Менее 10

 

Содержание ионов аммония, мг/л

0,5

1,4

2,1

1,3

1,0

0,9

0,7

 

Результаты сравнительной оценки загрязнения снежного покрова по отношению к фону на основе расчета индекса Zc приведены на рисунке 1. По формальным данным уровень загрязнения снежного покрова наиболее высок на пл. Перекальского по сравнению с территорией ЭБЦ. Средний уровень загрязнения снежного покрова – вблизи кондитерской фабрики и завода «Электроаппарат», низкий уровень загрязнения на ул. Запольная и вблизи котельной на Красной площади.

Рис. 1. Обобщенные показатели состояния снежного покрова вблизи потенциальных источников загрязнения

 

По результатам проведенного исследования установлено, что из анализируемых загрязняющих веществ, накапливающихся в снежном покрове на территории Центрального округа г. Курска преобладающими являются хлориды и соединения аммония. Наиболее высокий уровень загрязнения отмечен на пл. Перекальского, где превышено содержание хлорид-ионов, ионов аммония, а общая минерализация и количество механических примесей приближаются к критическим нормативным значениям. По обобщенным расчетным данным основным источником загрязнения приземных слоев атмосферы и снежного покрова является автотранспорт. Уровень загрязнения снежного покрова вблизи промышленных предприятий относительно невысокий.

Литература:

1.                 Аналитические методы контроля состояния окружающей среды / Составитель А.Н. Никольская. Воронеж: ВГУ, 2010. 37 с.

2.                 Мониторинг и методы контроля окружающей среды: в 2 ч. / Под ред. Ю.А. Афанасьева, С.А. Фомина. Ч. 2. Специальная. М.: МНЭПУ, 2001. 336 с.

3.                 Федорова А.И. Практикум по экологии и охране окружающей среды. М.: ВЛАДОС, 2003. 288 с.