ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ СНЕЖНОГО ПОКРОВА ГОРОДА АКТОБЕ (РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН)

PHYSICO-CHEMICAL INDICATORS OF SNOWCOVER OF THE CITY OF AKTOBE (REPUBLIC OF KAZAKHSTAN)

Adilkhan Orazalin

student, Faculty of Chemistry and Biology, Orenburg State University,

Russia, Orenburg

Gelena Alekhina

scientific advisor, candidate of biological sciences, associate professor, Department of Biology and Soil Science, Orenburg State University,

Russia, Orenburg

АННОТАЦИЯ

Представлены результаты исследований физико-химического состава снежного покрова города Актобе. Установлена значительная изменчивость в концентрации тяжелых металлов в снеговой воде.

ABSTRACT

The results of studies of the physical and chemical composition of the snow cover of the city of Aktobe are presented. A significant variability in the concentration of heavy metals in snow water has been established.

Ключевые слова: загрязнение, тяжелые металлы, экологический мониторинг, ПДК.

Keywords: pollution, heavy metals, environmental monitoring, MPC.

Мониторинг снежного покрова по накоплению поллютантов в настоящее время считается одним из интегральных показателей загрязненности атмосферного воздуха. Подобные наблюдения проводятся на территориях с устойчивым снежным покровом в осенне-зимний период года, что связано с активной миграцией из атмосферных аэрозолей тяжелых металлов и наличием у снега развитой внутренней поверхности, способной выступать в качестве сорбента. Кроме того, анализ снежного покрова позволяет определить преобладание направления миграции и состава загрязнителей. Дальность распределения по видам загрязнений позволяет уточнить его источники и степень их отрицательного влияния на окружающую среду. Снежный покров считается более объективным, стабильным и репрезентативным объектом анализа для оценки степени загрязненности атмосферы [3].

Тяжелые металлы – это природные элементы, обладающие высоким атомным весом и плотностью, по меньшей мере в 5 раз превышающей плотность воды. Их многочисленные промышленные, бытовые, сельскохозяйственные, медицинские и технологические применения привели к их широкому распространению в окружающей среде, что вызывает озабоченность по поводу их потенциального воздействия на здоровье человека и окружающую среду. Их токсичность зависит от нескольких факторов, включая дозу, путь воздействия и химические виды, а также возраст, пол, генетику и пищевой статус подвергшихся воздействию людей. Из-за высокой степени токсичности мышьяк, кадмий, хром, свинец и ртуть входят в число приоритетных металлов, имеющих важное значение для общественного здравоохранения. Эти металлические элементы считаются системными токсикантами, которые, как известно, вызывают множественные повреждения органов, даже при более низких уровнях воздействия [2].

Тяжелые металлы определяются как металлические элементы, имеющие относительно высокую плотность по сравнению с водой. Предполагая, что тяжесть и токсичность взаимосвязаны, тяжелые металлы также включают металлоиды, такие как мышьяк, которые способны индуцировать токсичность при низком уровне воздействия. В последние годы наблюдается растущая экологическая и глобальная озабоченность общественного здравоохранения, связанная с загрязнением окружающей среды этими металлами. Кроме того, воздействие на человека резко возросло в результате экспоненциального увеличения их использования в ряде промышленных, сельскохозяйственных, бытовых и технологических применений. Согласно сообщениям, источниками тяжелых металлов в окружающей среде являются геогенные, промышленные, сельскохозяйственные, фармацевтические, бытовые стоки и атмосферные источники. Загрязнение окружающей среды очень заметно в районах точечных источников, таких как добыча полезных ископаемых, литейные и плавильные заводы, а также другие промышленные операции на основе металлов [1].

Хотя тяжелые металлы являются природными элементами, которые встречаются во всей земной коре, большинство загрязнений окружающей среды и воздействия на человека являются результатом антропогенной деятельности, такой как добыча полезных ископаемых и металлургия, промышленное производство и использование, а также бытовое и сельскохозяйственное использование металлов и металлосодержащих соединений. Загрязнение окружающей среды также может происходить через коррозию металлов, атмосферные осадки, эрозию почвы ионами металлов и выщелачивание тяжелых металлов, повторную взвесь осадков и испарение металлов из водных ресурсов в почву и грунтовые воды. Сообщалось также что природные явления такие как выветривание и извержения вулканов вносят значительный вклад в загрязнение тяжелыми металлами. Промышленные источники включают переработку металла на нефтеперерабатывающих заводах, сжигание угля на электростанциях, сжигание нефти, атомных электростанциях и линиях высокого напряжения, пластмассы, текстиль, микроэлектронику, деревообрабатывающие и бумажные заводы [4].

Для оценки уровня загрязненности тяжелыми металлами различных участков снежного покрова г. Актобе были выбраны точки отбора проб: парка им. Н.Назарбаева, район поселка Кирпичный, район АО " Актюбинский завод хромовых соединений (АЗХС) и территория школы №28 (рис. 1).

Рисунок 1. Точки отбора проб

Исследования проб талой воды проводились на базе научной лаборатории Оренбургского государственного университета, позволяющей определить физические, химические свойства и содержание катионов тяжелых металлов, таких как: Fe, Pb, Cr.

Проведенные исследования позволили выявить следующие физико-химические свойства отобранных проб (таблица 1).

Таблица 1.

Физико-химические показатели талого снега исследуемых точек

Тяжелые металлы поступают в атмосферу преимущественно с выбросами промышленных предприятий, а ионы свинец с выхлопными газами автомобилей. Результаты качественных реакций определения тяжелых металлов в исследуемых пробах талого снега представлены в таблице 2.

Пробоотбор проводили в период максимального снегонакопления в конце декабря – январе, что связано со сдуванием снега в конце января и феврале, и оттепелями в этот же период. Учитывая розу ветров для отбора «фоновой» пробы была выбрана территория школы №28, находящаяся на значительном удалении от исследуемых точек.

Отбор проб снежного покрова проводился в соответствии с «Методическими рекомендациями по оценке степени загрязнения атмосферного воздуха населенных пунктов металлами по их содержанию в снежном покрове и почве» (1990) [5].

Таблица 2.

Результаты качественных реакций определения тяжелых металлов в исследуемых пробах талого снега.

Результаты химических исследований показали превышение концентрации ионов свинца во всех исследуемых образцах, наиболее выраженным превышение наблюдалось в точке 2 расположенной у дороги в поселок Кирпичный и точке 3 завод хромовых соединений.  Вероятно, причиной такой интенсивной техногенной загрязненности может являться большой поток транспорта, ежедневно проезжающий в точках отбора проб.

В пробах снега, взятого около дороги поселка Кирпичный и в точке АЗХС обнаружено также превышение содержания ионов железа, которое свидетельствует о техногенном загрязнении почвы этим элементом.

В пробах снега, взятого вблизи завода хромовых соединений, было обнаружено значительное превышение норм ПДК содержания ионов Cr⁺³.  Причиной такого загрязнения может быть не исправная система фильтрации выбросов завода.

Представленные в настоящем исследовании результаты физико-химического исследования снежного покрова города Актобе имеют принципиальное значение для понимания закономерностей трансформации примесей в снежном покрове городских территорий. Тот факт, что более 80 % анализируемых образцов снега характеризовались высоким содержанием Pb и Cr, свидетельствует о значительном вкладе в загрязнение воздушной среды местной и региональной промышленности.

Список литературы:

1. Fergusson, J.E. The Heavy Elements: Chemistry, Environmental Impact and Health Effects: monograph / J.E. Fergusson. Oxford: Pergamon Press, 1990. – 41 p.
2. Гарипова, С.А. Определение содержания тяжелых металлов в жидкой фазе снега рентгенофлуоресцентным методом: монография / С.А. Гарипова, А.Л. Лобачев, И.В. Лобачев. – Самара: Вестник СамГУ, 2011. – 129 с
3. Даукаев, Р.А. Мониторинг загрязнения снежного покрова Уфы: монография / Р.А. Даукаев, Р.А. Сулейманов. – Уфа: Гигиена и санитария, 2008. – 26 с.
4. Shallari, S. Heavy metals in soils and plants of serpentine and industrial sites of Albania: monograph / S. Shallari, C. Schwartz, A. Hasko, J.L. Morel. – Albania: Sci Total Environ, 1998. – 133 p.
5. Ревич, Б.А. Методические рекомендации по оценке степени загрязнения атмосферного воздуха населённых пунктов металлами по их содержанию в снежном покрове и почве: монография / Б.А. Ревич, Ю.Е. Сает, Р.С. Смирнова. – Москва: ИМГРЭ, 1990. – 9 с.