КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СНЕЖНОГО ПОКРОВА НА ТЕРРИТОРИИ РЕКРЕАЦИОННЫХ ЗОН КАК ОСНОВА КОМФОРТНОЙ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ
КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СНЕЖНОГО ПОКРОВА НА ТЕРРИТОРИИ РЕКРЕАЦИОННЫХ ЗОН КАК ОСНОВА КОМФОРТНОЙ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ
Аннотация
Снежный покров, обладающий высокими сорбционными свойствами, позволяет оценить уровень антропогенной нагрузки на атмосферу. Изучение загрязнения снежного покрова в городе Благовещенске Амурской области в зимний период (январь – февраль) 2025 года. Объектами изучения явились семь городских рекреационных зон, расположенных в разных частях города. В талых водах определены концентрации катионов и анионов при помощи системы капиллярного электрофореза Капель – 205 (производство Россия, компания «Люмекс»), нефтепродуктов и рН.
Для талых снежных вод рекреационных зон отмечено понижение общей концентрации катионов, наблюдаемое с повышением среднесуточных температур. Основным анионным загрязнителем является нитрат-, фторид- и фосфат-ионы.
1. Введение
Качество атмосферного воздуха — один из показателей безопасности селитебных зон. Одной из проблем Дальневосточного региона становится загрязнение атмосферного воздуха в зимний период, что связано с климатическими и географическими особенностями.
Город Благовещенск является административным центром Амурской области, находясь на границе с Китайской народной республикой, испытывает антропогенную нагрузку с обеих территорий. В соответствии с климатическим районированием климат города находится в муссонной дальневостосточной области умеренного климатического пояса . На территории Благовещенска находятся перерабатывающие предприятия, ТЭЦ и котельные работающие на угле, мазуте и газообразном топливе, хорошо развит автотранспорт.
Снежный покров является характеристикой экологической безопасности атмосферного воздуха в зимний период, являясь адсорбентом для загрязняющих веществ . Наиболее эффективным методом оценки количества поступающих в атмосферу веществ — эколого-геохимический мониторинг состояния снежного покрова. В статьях , , рассматриваются случаи антропогенной нагрузки на снежный покров.
Цель настоящего исследования — экологическая характеристика снежного покрова на территории рекреационных зон города Благовещенска.
2. Объекты и методы исследований
Рисунок 1 - Расположение точек – мест заборов проб снега:
1 – Парк Дружбы; 2 – Сквер имени воинов-интернационалистов; 3 – Комсомольский парк; 4 – городской парк; 5 – Благовещенский дендрарий; 6 – сквер водников; 7 – Первомайский парк
3. Результаты и обсуждения
Хорошим показателем загрязненности атмосферного воздуха является величина водородного показателя. Так, в незагрязненных местностях величина рН талых снеговых вод соответствует 5,5–5,6 . Выбросы предприятий, газовый «след» от работы двигателей внутреннего сгорания приводят к повышению рН. Величина рН исследуемых образцов находится в пределах 6,27–7, что свидетельствует о преобладании катионов в растворе и некотором защелачивании снежного покрова.
Присутствие ионов в талой снежной воде свидетельствуют об антропогенном и естественном загрязнении атмосферы. Данные о содержании ионов в водорастворимой фазе в снежном покрове города Благовещенска представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Содержание ионов в талых водах снежного покрова рекреационных зон города Благовещенска
Параметр | Точка 1 | Точка 2 | Точка 3 | Точка 4 | Точка 5 | Точка 6 | Точка 7 | ПДК* | |||||||
Январь | Февраль | Январь | Февраль | Январь | Февраль | Январь | Февраль | Январь | Февраль | Январь | Февраль | Январь | Февраль | ||
Анионы, мг/дм3 | |||||||||||||||
Cl- | 19,62 | 34,33 | 9,52 | 14,18 | 48,84 | 3,88 | 7,80 | 8,95 | 10,45 | 16,07 | 24,11 | 19,73 | 47,41 | 3,19 | 300 |
SO42- | 0,99 | 0,27 | 0,27 | 0,32 | 1,60 | 0,17 | 0,24 | 0,26 | 0,19 | 0,09 | 0,48 | 0,91 | 0,99 | 0,89 | 100 |
C2O4−2 | 2,48 | 5,50 | 2,55 | 3,18 | 10,03 | 2,48 | 1,69 | 2,89 | 1,95 | 2,59 | 2,26 | 4,36 | 2,17 | 1,48 | - |
NO3- | 28,31 | 74,39 | 17,4 | 37,37 | 0,65 | 26,65 | 20,88 | 44,45 | 12,81 | 30,4 | 32,17 | 58,48 | 25,14 | 58,28 | 9 |
F- | 0,70 | 0,31 | 0,53 | 0,12 | 0,36 | 0,35 | 0,18 | 0,25 | 0,09 | 0,25 | 0,70 | 0,58 | 0,21 | 0,21 | 0,05 |
HСОО- | 0,61 | 1,06 | 2,37 | 0,66 | 1,17 | 7,06 | 1,58 | 0,31 | 0,38 | 0,18 | 0,53 | 0,34 | 1,58 | 0,16 | 1,0 |
PO43- | 0,31 | 0,34 | 2,20 | 0,35 | 0,51 | 0,86 | 1,12 | 0,39 | 0,36 | 0,17 | 1,29 | 0,32 | 0,72 | 0,58 | 0,15 |
CH3СОО- | 3,97 | 14,82 | 0,69 | 30,73 | 0,86 | 27,4 | 0,94 | 19,82 | 1,52 | 14,95 | 0,45 | 50,54 | 1,35 | 13,22 | - |
Катионы, мг/дм3 | |||||||||||||||
NН4+ | 1,53 | 0,58 | 1,27 | 1,18 | 0,40 | 0,36 | 0,35 | 1,66 | 0,60 | 1,49 | 10,08 | 3,72 | 2,40 | 1,20 | 0,5 |
K+ | 2,34 | 0,95 | 0,59 | 1,07 | 2,56 | 4,23 | 3,86 | 0,92 | 0,80 | 1,23 | 14,17 | 3,62 | 3,15 | 1,34 | 10 |
Na+ | 3,62 | 10,41 | 1,88 | 8,09 | 10,19 | 4,03 | 1,74 | 5,56 | 2,39 | 7,04 | 6,85 | 8,59 | 9,91 | 2,91 | 120 |
Mg2+ | 1,34 | 0,36 | 0,20 | 0,64 | 0,39 | 0,81 | 0,46 | 0,71 | 0,33 | 0,62 | 1,13 | 1,91 | 0,61 | 0,58 | 0,08 |
Sr2+ | 0,08 | 0 | 4,91 | 0 | 0,03 | 0,89 | 0,35 | 0,92 | 0,54 | 0,86 | 0,55 | 0,80 | 0,51 | 0,65 | 40 |
Ba2+ | 0,66 |
| 10,7 |
| 0,66 | 0 | 0 | 0 | 0,01 | 0 | 24,7 | 0 | 0 | 0 | 0,4 |
Ca2+ | 12,93 | 1,67 | 8,60 | 0,97 | 4,34 | 8,35 | 7,38 | 10,93 | 5,50 | 9,31 | 0,20 | 25,67 | 8,72 | 18,93 | 0,74 |
рН | 7 | 7,55 | 6,82 | 6,6 | 6,27 | 6 | 6,8 | 7,1 | 6,81 | 7,5 | 6,67 | 6,5 | 7 | 6,9 | 8-9 |
Нефтепродукты, мг/дм3 | |||||||||||||||
нефтепродукты | 0,184 | 0,162 | 0,162 | 0,164 | 0,164 | 0,166 | 0,156 | 0,166 | 0,16 | 0,166 | 0,164 | 0,162 | 0,166 | 0,163 | 0,05 |
Примечание: 1 – Парк Дружбы; 2 – Сквер имени воинов-интернационалистов; 3 – Комсомольский парк; 4 – городской парк; 5 – Благовещенский дендрарий; 6 – сквер водников; 7 – Первомайский парк
Из-за сложности идентификации экологических характеристик снежного покрова нами был использован ПДК для водоемов рыбохозяйственных назначений.
Величина рН талых снеговых вод изменяется в интервале 6,27-7,55, что близко к нейтральным значениям и не соответствует ПДКрыб. Вероятно, снижение рН связано с антропогенным загрязнением и повышенной концентрации анионов.
Концентрация хлоридов не превышает нормы ПДК, изменяется в пределах 3,192–47,41 мг/дм3. Максимальное содержание хлоридов отмечено в январе для образцов 3 (48,84 мг/дм3) и 7 (47,41 мг/дм3). Согласно литературным данным, повышенное содержание хлоридов, свидетельствует об активном сжигании твердых бытовых отходов и органического мусора вблизи мест забора проб . Повышенное содержание Cl- может быть также связано с близким расположение складов солевых смесей городской станции очистки сточных вод. Однако, в февральских пробах снега заметно значительное снижение Cl- в этих же точках отбора, что объясняется повышением среднесуточных температур, снеготаянием и миграцией ионов в почву. Для остальных образцов талых снежных вод отмечено повышение концентрации хлорид-ионов, что вызвано активным применением антигололедных реагентов в зимний период. В целом, можно говорить о равномерном загрязнении Cl- всей городской агломерации.
Присутствие сульфат- и нитрат ионов, содержащих элементы в высших степенях окисления, свидетельствует об атмосферном загрязнении снежного покрова соединениями, содержащимися в углеводородном топливе, а также в результате выветривания почв и применения песка в качестве антигололедной смеси. Концентрация SO42- изменяется в широких пределах 0,09–1,61 мг/дм3, максимальное содержание сульфатов — в январских пробах снега из Комсомольского сквера - 1,61 мг/дм3, что характерно для слабого уровня загрязнения . В образцах талых вод 1, 3, 5, 7 отмечено снижение концентрации сульфат-ионов, что связано с установившимися в феврале метеорологическими условиями — резкие скачки температур и изменение направления ветра, способствующие вымыванию сульфатов и снижению их содержания в снеговом покрове. Возможно химическое связывание сульфатов со щелочными металлами, что наблюдается для образцов 2, 5, 7.
Следует отметить, что загрязнение нитрат ионами преобладает над содержанием сульфатов в пробах снега. Основными антропогенными источниками нитратов в природе являются сельскохозяйственные, промышленные предприятия и автотранспорт. В городских условиях больший вклад вносит автотранспорт и атмосферные выбросы. Отмечено значительное превышение ПДК (1,3-6,4 раза) NO3-, характерно накопление ионов в течение зимнего периода. В процессе снеготаяния нитрат-ионы перейдут в почву и в водные источники, что приведет к нарушению функционирования водных и почвенных экосистем.
Особый интерес представляют органические анионы в составе снежного покрова. В атмосфере и гидросфере органические кислоты представлены в основном муравьиной, щавелевой и уксусной . Происхождение анионов различно, так они могут образовываться в ходе разложения органического вещества, могут мигрировать из верхних слоев почв, а могут быть поллютантами антропогенного происхождения. Органические анионы могут быть более устойчивыми к разложению, чем неорганические. Это позволяет им накапливаться в снежном покрове и влиять на его химический состав. Среди обнаруженных органических анионов максимальную концентрацию имеют ацетат-ионы (0,69–27,4 мг/дм3). Интенсивность поступления ионов органических карбоновых кислот в снежный покров рекреационных зон, зависит от уменьшения общей массы растительных организмов — основного источника поступления органических карбоновых кислот в атмосферу. Полученные данные свидетельствуют о преобладающем поступлении ионов органических карбоновых кислот из атмосферы (74–90%) при подчиненном значении «почвенного дыхания». Восходящая миграция ионов органических карбоновых кислот из субстрата в снежный покров зависит от температуры почвы и снега. Понижение температуры на поверхности почвы ниже -5°С приводит к резкому сокращению объема поступления ионов органических карбоновых кислот в снег из почвы .
Фосфат ионы обнаружены во всех изученных образцах и изменяются в пределах 0,3–2,2 мг/л. Максимальное содержание PO43- обнаружено в сквере имени воинов-интернационалистов — 2,2 мг/л.
Катионный состав представлен ионами аммония, натрия, калия, магния, стронция, бария и кальция. Наибольший вклад в сумму катионов вносят ионы кальция.
Концентрация ионов аммония во всех изученных образцах талых вод, кроме образца 3 (февраль) и образца 4 (январь), превышает нормы ПДК. Ионы NH4+ при растворении в воде могут сместить кислотно-основное равновесие и микроструктуру снега .
В снеге урбанизированных территорий природное соотношение главных катионов (Ca2+> Mg2+> Na++K+) нарушено вследствие загрязнения .
Содержание Na+ в январских пробах варьирует в пределах 1,75-10,2 мг/л, наибольшие содержания ионов натрия наблюдаются в Комсомольском и Первомайском парках. Вероятно, повышенное содержание ионов связано с близостью расположения очистных сооружения города Благовещенска и складов по хранению солевого сырья. Однако в феврале наблюдается повышение концентрации ионов натрия в пробах 1–10,41 мг/дм3 (парк Дружбы), проба 2 — 8,099 мг/дм3 (Сквер имени воинов-интернационалистов) и пробе талой воды из сквера водников — 8,597 мг/дм3. В остальных образцах снега выявлено понижение концентрации хлоридов.
Концентрация ионов калия (январь 2025 г.) меняется от 0,59 до 14,17 мг/л, наибольшее содержание отмечено в пробе 6 (сквер водников). В феврале концентрация незначительно повышается.
Концентрация ионов магния и кальция как катионов, отвечающих за жесткость талых вод, в январе меняется в пределах от 0,2 до 1,35 мг/л (концентрация Mg2+) и Ca2+ 0,21 мг/л в сквере водников до 12,93 мг/л в парке Дружбы, в феврале — концентрация указанных ионов изменяется скачкообразно.
Содержание нефтепродуктов в зимний период практические не изменяется, что связано с достаточным отдалением изучаемых территорий от автомобильных стоянок. Тем не менее качество снежного покрова не соответствует нормам ПДК по содержанию нефтепродуктов.
4. Заключение
Таким образом, в ходе полученных исследований в январе-феврале 2025 года можно сделать следующие выводы:
1. Приоритетными загрязнителями снежного покрова рекреационных зон города Благовещенска являются нитрат-ионы. Максимальное значение нитрат-ионов в талых снеговых водах отмечены в январе на территории сквера водников (32,17 мг/дм3). В феврале — на территории парка Дружбы (74,39 мг/дм3). Минимальное содержание NO3- в талых водах (январь 2025) Комсомольского парка — 0,65 мг/дм3, в феврале — 26,65 мг/дм3.
2. Наблюдается превышение ПДК по фторид ионам более чем в 14 раз.
3. Наиболее загрязненными катионами металлов являются парки Дружбы, Комсомольский и Первомайский, а также сквер водников, что свидетельствует о наибольшей антропогенной нагрузке. Отмечается снижение суммы катионов в феврале, что связано со значительным повышением среднесуточных температур и процессу миграции катионов в верхние слои почвы.
Выявлены основные источники атмосферных поллютантов — городская ТЭЦ, автотранспорт.