Исследование распространения промышленных выбросов г. Красноярска Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 504.064

ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВЫБРОСОВ Г. КРАСНОЯРСКА

Сергей Владимирович Михайлюта

Государственный региональный центр стандартизации, метрологии и испытаний в Красноярском крае, 660093, Россия, г. Красноярск, ул. им. Академика Вавилова, 1А; Институт химии и химической технологии ФИЦ КНЦ СО РАН, 660036, Россия, г. Красноярск, Академгородок, 50, стр. 24, кандидат технических наук, тел. (923)280-47-80, e-mail: mikhailuta@gmail.com

Анатолий Александрович Леженин

Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева, 6, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, тел. (383)330-64-50, e-mail: lezhenin@ommfao.sscc.ru

Ольга Викторовна Тасейко

Сибирский государственный аэрокосмический университет им. академика М. Ф. Решетнева, 660037, Россия, г. Красноярск, пр. им. газеты Красноярский рабочий, 31; Институт вычислительных технологий СО РАН, Специальное конструкторско-технологическое бюро «Наука», 660049, Россия, г. Красноярск, пр. Мира, 53, кандидат физико-математических наук, доцент, тел. (923)280-52-10, e-mail: taseiko@gmail.com

В работе исследовано состояние растительности на антропогенных ландшафтах г. Красноярска с целью спецификации воздействий выбросов промышленных предприятий. Рассмотрены особенности распределения металлов в образцах хвойной подстилки пригородных лесов. Обнаружено что распределение содержания металлов в биологических объектах пригородных лесных территорий носит неоднородный характер с повышенным, относительно фоновой территории, содержанием алюминия, свинца, стронция и бария в образцах хвои.

Ключевые слова: промышленные выбросы, загрязняющие вещества, мониторинг, металлы, хвоя, пригородные леса.

AIR POLLUTION DISPERSION WITHIN KRASNOYARSK

Sergey V. Mikhailuta

State Regional Center of Standardization, Metrology and Testing, 660093, Russia, Krasnoyarsk, 1A Academician Vavilov St.; Institute of chemistry and chemical technology SB RAS, 660036, Russia, Krasnoyarsk, 50/24 Akademgorodok, Ph. D., tel. (923)280-47-80, e-mail: mikhailuta@gmail.com

Anatoly A. Lezhenin

Institute of Computational Mathematics and Mathematical Geophysics SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, 6 Аkademik Lavrentiev Prospect, Ph. D., senior researcher, tel. (383)330-64-50, e-mail: lezhenin@ommfao.sscc.ru

Olga V. Taseiko

Reshetnev Siberian State Aerospace University Office A-406, 660014, Russia, Krasnoyarsk, 31 Krasnoyarsky Rabochy Av.; Krasnoyarsk Branch Office of the Institute of Computational Technologies SB RAS - Special Designing and Technological Bureau "Nauka", 660049, Russia, Krasnoyarsk, 53 Mira avenue, Ph. D, tel. (923)280-52-10, e-mail: taseiko@gmail.com

Vegetation conditions and their pollution on anthropogenic landscapes of Krasnoyarsk was investigated. Features of metals distribution in samples of a coniferous laying of suburban forests are considered. It is revealed that distribution of metals in biological objects on the suburban forest territories has heterogeneous character with raised, rather background territory, content of aluminum, lead, strontium and barium in needles samples.

Key words: industrial emissions, pollutants, monitoring, metals, needles, suburban forests.

Введение. Построение системы мониторинга окружающей среды начинается с рекогносцировочных наблюдений, как это предусмотрено в РД 52.04.18689 и РД 52.18.770-2012 [1, 2], которые ставят своей целью, по сути, спецификацию воздействий, являющуюся центральным вопросом оценки рисков, планирования природоохранных мероприятий и экономических затрат. Изучение специфики воздействий в городах необходимо проводить регулярно, поскольку ежегодная инвентаризация промышленных выбросов в атмосферу включает в себя все больше и больше загрязняющих веществ. В данной работе исследуется состояние растительности в окрестностях г. Красноярска с целью спецификации воздействий относительно выбросов промышленных предприятий.

1. Объекты исследования на территории г. Красноярска. Для исследования депонирующих сред в окрестностях г. Красноярска были выбраны четыре участка, расположенных в зонах воздействия выбросов основных предприятий города (рис. 1).

Рис. 1. Пригородные леса (зеленый маркер) в зонах воздействия выбросов основных предприятий (круглый маркер) г. Красноярска. В левом верхнем углу - роза ветров со станции Красноярск, индекс ВМО 29570

Выбранные участки (см. рис. 1) находятся в крайних «точках», на границах между городом и природными территориями, ориентированы по основным румбам и представляют собой фрагменты пригородного леса с хвойными деревьями. На всех участках были отобраны образцы лесной подстилки и изучен химический состав хвои. Валовое содержание Меди, Никеля, Цинка, Кобальта, Алюминия, Свинца, Марганца, Железа, Хрома, Бария и Стронция в хвое опре-

делялось с помощью атомно-абсорбционного спектрометра с электротермической атомизацией МГА-915МД. Фоновый участок был выбран в Емельянов-ском районе в 80 км от г. Красноярска. Все образцы были отобраны в в период с июня по июль 2015 года.

2. Особенности воздействия. Выбросы от крупнейших предприятий в г. Красноярске составляет 91,9 % от общего объема. При этом металлы и их соединения в общем объеме выбросов занимают около 0,2 % (300 тонн в год).

2.1. Соединения алюминия и меди. Основными источниками выбросов соединений алюминия на территории г. Красноярска являются КРАЗ и КРАМЗ, на их долю приходится более 97 % общегородских выбросов по соединениям алюминия. Основной источник соединений меди также расположен в районе предприятий КРАЗ и КРАМЗ, примерно на высоте 180 м. над ур. моря.

Анализ валового содержания алюминия в образцах хвои в пунктах наблюдения показывает почти однородное распределение (табл. 1).

Таблица 1

Содержание алюминия в образцах хвои

Пункт Объем выбросов Al в целом по городу, кг/год Содержание Al в хвое, мг/кг Расчетная концентрация в воздухе, мкг/м3

п. Придорожный 249900 106,2+22,3 0,2

п. Березовка 100,2+21,1 0,3

р-н Свердловский 123,3+24,3 0,2

СФУ 74,6+15,7 0,1

Фон, мг/кг 16,2±3,3

В пункте отбора проб в районе СФУ содержание алюминия в хвое на 2530 % ниже, чем в остальных, но при этом, примерно в 5 раз выше чем на фоновом участке. Аналогичным образом распределены концентрации меди и ее соединений (рис. 2).

■ Си

I ■ ш

1 1

п. Прщсрожнын пБфигак! рнСгощпмолн 1ЧУ I сн

Рис. 2. Содержание меди в хвое в пунктах отбора проб на территории г. Красноярска

Отличия в содержаниях меди в хвойной подстилке всех пунктов находятся в пределах доверительного интервала.

2.2. Соединения бария. Основными источниками выбросов соединений бария на территории г. Красноярска также являются два предприятия, но расположены они в разных частях города, на разных берегах. Анализ карт рассеяния, построенных в сводных томах ПДВ для бария и его соединений, показывает максимум концентраций в районе п. Придорожный, но содержание бария в образцах хвои не подтверждает это результат (табл. 2).

Содержание бария в образцах хвои в трех пунктах находится практически на одинаковом уровне (различия статистически незначимы), а в пункте в районе СФУ вдвое ниже, чем в остальных, но почти в 30 раз выше, чем на фоновом участке.

Таблица 2

Содержание бария в образцах хвои

Пункт Объем выбросов в целом по городу, кг/год Содержание Ва в хвое, мг/кг Расчетная концентрация в воздухе, мкг/м3

п. Придорожный 1330 3,6±0,8 0,2

п. Березовка 4,5±0,9 0,004

р-н Свердловский 5,9±1,2 0,004

СФУ 2,3 ±0,5 0,0

Фон, мг/кг 0,2±0,08

2.3. Соединения железа, марганца и хрома. Источники выбросов соединений железа, марганца и хрома имеются практически на всех предприятиях города, использующих сварочное производство. Таким образом, вся территория города является источником загрязнения. Результаты анализа образцов хвои демонстрируют практически однородный уровень загрязнения пригородных территорий железом и хромом (табл. 3).

Таблица 3

Содержание железа, марганца и хрома в образцах хвои

Пункт Содержание в хвойной подстилке, мг/кг

железо марганец хром

п. Придорожный 99,1±20,8 90,2±18,9 0,36±0,09

п. Березовка 119,1±25,0 58,7±12,3 0,78±0,20

р-н Свердловский 147,7±31,0 38,0±7,5 0,56±0,14

СФУ 67,2±14,1 154,4±32,4 0,46±0,12

Общегородской объем выбросов, кг/год 46700 1530 300

Фон, мг/кг 87,2±17,4 24,0±4,8 0,25±0,12

Различия в содержании хрома в хвое на обследованных участках статистически незначимы. Содержание железа в биологических образцах согласуется с расчетными концентрациями для атмосферного воздуха. Содержание марганца в образцах в районе СФУ превышает почти в 4 раза результаты, полученные в Свердловском районе.

2.4. Кобальт, стронций, свинец, цинк и никель. Согласно инвентаризации выбросов, ни одно промышленное предприятие не выбрасывает стронций в атмосферу г. Красноярска, а суммарный выброс кобальта и его соединений не превышает 100 граммов в год. Отличия в содержании кобальта во всех районах отбора образцов статистически незначимы (табл. 4).

Таблица 4

Содержание кобальта и стронция в образцах хвои

Пункт Содержание в хвойной подстилке, мг/кг

кобальт стронций

п. Придорожный 0,10±0,02 4,6±0,9

п. Березовка 0,14±0,03 9,4±1,9

р-н Свердловский 0,09±0,02 5,5±1,1

СФУ 0,06±0,01 3,9±0,8

Объем выбросов в целом по городу, кг/год 0,1 Не выбрасывается

Фон, мг/кг 0,04±0,03 0,6±0,1

При этом содержание стронция в образцах хвои в районе п. Березовка примерно на 30 % выше чем на других участках и в 15 раз выше чем на фоновом. Другой интересной особенностью пригородных ландшафтов г. Красноярска является повышенное содержание свинца в образцах хвои в районе п. Березовка и в Свердловском районе (табл. 5).

Таблица 5

Содержание свинца, никеля и цинка в образцах хвои

Пункт Содержание в хвойной подстилке, мг/кг

цинк свинец никель

п. Придорожный 33,8±7,1 0,53±0,14 0,60±0,13

п. Березовка 40,9±8,6 3,37±0,88 0,59±0,12

р-н Свердловский 72,7±14,3 4,82±1,17 0,57±0,11

СФУ 33,0±6,9 1,19±0,31 2,11±0,44

Фон, мг/кг 29,1±7,3 0,3±0,2 0,26±0,21

Видно, что содержание свинца в этих районах примерно в 4 раза выше, чем на всех других. При этом образцы, отобранные в Свердловском районе, харак-

теризуются еще и повышенным содержанием цинка. Содержание свинца в «городских районах» примерно в 16 раза выше, чем на фоновом участке (рис. 3).

Рис. 3. Содержание свинца и никеля в хвойной подстилке

Для никеля характерно повышенное содержание в образцах с участка СФУ (в 8 раз выше фона).

Заключение. Выявлено влияние выбросов соединений алюминия и железа на пригородные территории г. Красноярска. Установлен повышенный уровень содержания свинца и стронция в образцах хвои в районе п. Березовка и свинца в Свердловском районе (содержание свинца и стронция выше фона в 15 раз). В дальнейшем для спецификации воздействий выбросов промышленных предприятий за счет анализа состояния биологических объектов необходим детальный анализ типов почв и уровня их антропогенного загрязнения.

Работа поддержана грантом РФФИ и Красноярского краевого фонда науки № 16-41-240788р_а.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. РД 52.04.186-89. Руководящий документ. Руководство по контролю загрязнения атмосферы. - М. : Госкомгидромет СССР, 1991. - 693 с.

2. РД 52.18.770-2012. Мониторинг состояния и загрязнения окружающей среды в районах расположения опасных производственных объектов. - Обнинск : ФГБУ «ВНИИГМИ-МЦД», 2012. - 36 с.

© С. В. Михайлюта, А. А. Леженин, О. В. Тасейко, 2017