РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАТРИЯ, КАЛИЯ И СУЛЬФАТ-ИОНОВ В КРИОГЕТЕРОГЕННЫХ СИСТЕМАХ Г.АРХАНГЕЛЬСКА И Г.СЕВЕРОДВИНСКА
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАТРИЯ, КАЛИЯ И СУЛЬФАТ-ИОНОВ В КРИОГЕТЕРОГЕННЫХ СИСТЕМАХ Г.АРХАНГЕЛЬСКА И Г.СЕВЕРОДВИНСКА
Научная статья
Чагина Н.Б.1,Зайцева Е.Ю.2
1Доцент кафедры химии ИЕНБ С(А)ФУ им. М.В.Ломоносова
2Студентка 5 курса отделения химии ИЕНБ, С(А)ФУ им. М.В.Ломоносова
Аннотация
Мониторинг снежного и ледового покровов позволяет комплексно исследовать распределение макрокомпонетов и микропримесей атмосферы в зимний период. Исследование распределение таких ионов как натрий и калий позволяет судить о миграции и накоплении макрокомпонентов в криофазе, а распределение сульфатов — поллютантов от техногенных источников.
Ключевые слова: снежный покров, ледовый покров, загрязнение атмосферы, коэффициенты вовлечения и миграции, сульфаты.
Keywords: snow, ice cover, atmospheric pollution, factors involved, and migration, sulfates.
В настоящее время мониторинг экологического состояния Арктического региона требует поиска нового комплексного подхода к выбору объектов исследования с целью оптимизации путей наблюдения. Внимание исследователей привлекает внимание такие объекты как лед и снег, поскольку именно в этих объектах происходит концентрирование и накопление природных и техногенных компонентов, присутствующих в воздушной и водных средах, что облегчает их аналитическое определение. В ходе формирования снежного и ледового покровов, которые на территории российского Севера держаться 5 — 6 месяцев, происходит миграция элементов и воздуха в снег, из снега и поверхностных вод в лед, следовательно необходимо исследовать триаду фаз «снег — лед — подледная вода» в комплексе как единую криогетерогенную систему. Рассчитав, коэффициенты водной миграции (Км) и вовлечения (Кв) основных ионов (K+, Na+, SO42-) присутствующих в окружающей среде, возможно моделирование процессов кумуляции рассеянных техногенных поллютантов. Пробы снега, льда, подледной воды отбирали в черте городов Архангельск и Северодвинска на р. Северная Двина (ПП 1 - 3) и Белом море (ПП 4 - 6) в трех повторностях вблизи источников техногенного или антропогенного влияния в 2011 году. В пробах со всех ПП наблюдается высокое содержание ионов калия по сравнению с ионами натрия и сульфат-ионами, концентрации которых близки. Среднее содержание ионов калия составляет 14,0 мг/л, ионов натрия – 3,1мг/л и сульфат-ионов – 3,7 мг/л. По нормативным показателям суммарное содержание ионов калия и натрия в снежном покрове не должно превышать 170 мг/л, сульфат-ионов 100 мг/л. Таким образом, содержание ионов в снежном покрове р. Северная Двина не превышает ПДК. Среднее содержание ионов калия в ледовом покрове р.Северная Двина составляет 38,4 мг/л; ионов натрия – 5,2 мг/л; сульфат-ионов – 11,1 мг/л. Столь неравномерное распределение ионов в ПП ледового покрова р. Северная Двина может быть объяснена различной степенью вовлечения того или иного типа иона в процесс льдообразования. В пробах подледной воды р. Северная Двина выявлено повышенное содержание ионов калия и сульфат-ионов по сравнению с ионами натрия. ПДК сульфат-ионов в воде составляет 500 мг/л. Среднее содержание в пробах подледной воды сульфат-ионов – 61,0 мг/л, что не превышает нормативы. Среднее содержание ионов калия и натрия вместе в пробах подледной воды составляет 95,2 мг/л. Среднее содержание ионов калия и натрия в пробах снежного покрова Белого моря составляет 84,8 мг/л, что не превышает нормативные показатели; сульфат-ионов – 4,9 мг/л, и также не превышает ПДК по сульфат-ионам в снежном покрове. Среднее содержание ионов калия и натрия в пробах ледового покрова Белого моря составляет 886,4 мг/л; сульфат-ионов – 86,8 мг/л. В пробах подледной воды Белого моря выявлено среднее содержание ионов натрия и калия – 7313,3 мг/л; сульфат-ионов 1077,2 мг/л. Коэффициенты вовлечения и миграции элементов из воды в ледовый покров во время льдообразования приведены в таблице 1.
Таблица 1. Коэффициенты вовлечения и миграции ионов в ледовый покров
|
Кв К+, % |
Км, К+ |
Кв Na+, % |
Км, Na+ |
Кв SO42-,% |
Км, SO42- |
|
| 1 |
37,4 |
11,0 |
50,6 |
2,0 |
14,8 |
815,4 |
| 2 |
41,1 |
15,2 |
38,7 |
2,5 |
12,0 |
775,9 |
| 3 |
55,3 |
20,9 |
35,1 |
2,8 |
27,9 |
756,8 |
| 4 |
63,7 |
1,6 |
7,8 |
23,4 |
8,3 |
255,1 |
| 5 |
79,3 |
1,8 |
10,4 |
24,3 |
10,4 |
251,1 |
| 6 |
63,1 |
1,5 |
7,1 |
27,0 |
5,85 |
286,2 |
В целом, в большей степени из воды в ледовый покров при льдообразование вовлекаются ионы калия, в меньшей – сульфат-ионы. Причины неравновесного распределения ионов, повидимому, обусловлены различной подвижностью ионов в воде с разной соленостью, что требует дальнейшего изучения на большем экспериментальном материале и с привлечением модельных экспериментов.
Список литературы / References
1. Василенко В.Н. мониторинг загрязнения снежного покрова /В.Н. Василенко, И.М. Назаров, Ш.Д. Фридман. – Л.: Гидрометеоиздат, 1985. – 81 с.
2. ГОСТ 17.1.5.05-85. Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб поверхностных и морских вод, льда и атмосферных осадков. – Введен впервые 1986 – 07 - 01. – М.: Изд-во стандартов, 1986. – 17 с.