CC BY
66
УДК 551.511.61:541.182.3:543.2 В.В. Коковкин
ИНХ СО РАН, Новосибирск
B.Ф. Рапута
ИВМиМГ СО РАН, Новосибирск
C.В. Морозов
НИОХ СО РАН, Новосибирск
О.В. Шуваева, А.Ю. Девятова ИННГ СО РАН, Новосибирск
ИССЛЕДОВАНИЕ РАЙОНОВ ВЫСОКОГО АЭРОЗОЛЬНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ СНЕЖНОГО ПОКРОВА В Г. НОВОСИБИРСКЕ
Представлены результаты полевых и химико-аналитических исследований состояния загрязнения снежного покрова и воздуха в районе ул. Большевистской (территория детского сада № 324) и постов наблюдения Росгидромета г. Новосибирска, полученные авторами в зимние периоды 2008/09 и 2009/10 г.г. Показано, что содержание значительного числа измеренных параметров химического состава на территории, прилегающей к ул. Большевистской значительно превышает уровни концентраций, наблюдаемые в снеге вблизи стационарных постов Росгидромета. Анализ пространственной динамики изменения концентраций примесей в снеге позволил выполнить оценки вкладов действующих источников загрязнения изучаемой территории.
V.V. Kokovkin, V.F. Raputa, S. V Morozov, O. V Shuvaeva, A.Yu. Devyatova NIIC SB RAS, ICM&MG SB RAS, NIOC SB RAS, IPG&G SB RAS, Novosibirsk
INVESTIGATION OF SNOW COVER HIGH AEROSOL CONTAMINATION AREAS IN THE CITY OF NOVOSIBIRSK
The results of field, chemical and analytical investigation of snow cover and air contamination levels at the area of Bolshevistskaya sreet near the childrens garden N 324 and at Novosibirsk Hydrometeoservice net stationary posts for the winter seasons of 2008/09 и 2009/10 are presented. The concentration levels of basic chemical composition parameters in the snow samples taken at the area of Bolshevistskaya street were considerably higher than that at the Hydrometeoservice posts. The space dynamics of impurities concentration profiles analysis was allowed to estimate the pollution contributions of working sources at the area of sampling sites.
Введение
Доминирующим источником загрязнения атмосферного воздуха г. Новосибирска является автомобильный транспорт. Значительный вклад в загрязнение вносят также дымовые трубы промышленных предприятий, ТЭЦ,
котельных. В числе основных загрязняющих примесей в воздухе присутствуют пыль, сажа, тяжёлые металлы, окислы углерода, серы, азота, формальдегид, полиароматические углеводороды (ПАУ). Для оценки уровня загрязнения атмосферы города функционирует сеть стационарных постов наблюдений [1, 2] (см. схему на рис. 1). В настоящее время в Новосибирске измерения проводятся на 10 постах, исходя из расчёта один пост на один район города. Также эпизодически используется сеть передвижных пунктов по наблюдению за состоянием городского воздуха. К сожалению, имеющаяся сеть как стационарных, так и передвижных постов не покрывает все потребности города по контролю состояния его окружающей среды. В этой связи существует необходимость в поиске дополнительных возможностей для получения более детальной информации о состоянии загрязнения атмосферы города.
Рис. 1. Схема размещения стационарных ПНЗ на территории г. Новосибирска
Как известно [2-4], исследование снежного покрова является удобным и экономичным способом получения данных о поступлении загрязняющих веществ из атмосферы на подстилающую поверхность. Особый интерес снежный покров представляет при изучении процессов длительного загрязнения (месяц, сезон), поскольку как естественный планшет-накопитель дает действительную величину сухих и влажных выпадений в холодное время года. Таким образом, по составу снежного покрова можно выявлять территории в черте города, отвечающие наиболее неблагоприятным условиям для проживания его жителей.
В работе представлены результаты полевых и химико-аналитических исследований состояния загрязнения снежного покрова вблизи пересечения улиц Большевистской и Выборной (территория детского сада № 324) в конце зимних сезонов 2008/09 и 2009/10 гг. Целью данной работы является получение данных по состоянию снежного покрова в районе ул. Большевистской и сопоставление их с данными, полученными на основании сопряженных
исследований загрязнения атмосферного воздуха и снегового покрова на постах г. Новосибирска.
1. Экспериментальная часть.
Отбор проб проводили по направлению преобладающего сноса от автомагистрали по трем маршрутам с использованием пластмассовой трубы 0 45 мм на всю глубину снежного покрова. Схемы отбора снеговых проб представлены на рис. 2. Анализ снежных проб проводили в лаборатории после их топления по схемам в зависимости от природы определяемых компонентов. Неорганические компоненты определяли после топления проб как в осадках, так и фильтратах. Органические компоненты, в основном ПАУ, определяли после их экстракционного концентрирования в хлористый метилен из всего объема нефильтрованной пробы. После упаривания сухой остаток растворяли в ацетоне. Полученный раствор анализировали методом газовой хроматографии с масс-спектрометрическим детектором.
Рис. 2. Схемы отбора снеговых проб в зимних сезонах 2008/09 и 2009/10 гг.
Основные результаты химико-аналитических исследований представлены в табл. 1.
Таблица 1. Содержание ионных компонентов, бенз(а)пирена и осадка в пробах снега на территории детского сада № 324 (ул. Большевистская) в конце зимнего
сезона 2009/10 гг.
№ точки отбора проб Расстояние от автотрассы, м Хлорид, мг/кг Нитрит, мг/кг Сульфат, мг/кг Нитрат, мг/кг Фторид, мг/кг Бенз(а) пирен, нг/кг Осадо к, г/кг
1 14 35,1 0,59 15,2 3,54 0,24 425 1,45
2 23 23,9 0,62 15,3 2,97 0,34 465 1,03
3 36 17,9 0,42 14,3 3,13 0,29 234 1,00
4 59 9,2 - 9,7 - 0,25 230 0,45
5 84 7,5 0,47 9,1 2,57 0,27 191 0,40
6 101 6,5 0,24 5,9 1,93 0,19 216 0,31
7 3 82,5 0,80 15,2 2,80 0,18 162 1,06
Среднее 26,1 0,52 12,1 2,82 0,25 275 0,81
Для сопоставления уровня загрязнения района ул. Большевистской использовались данные по состоянию загрязнения снега и атмосферного воздуха на постах Росгидромета г. Новосибирска. В табл. 2 представлены средние значения измеренных концентраций примесей на постах и территории д/с 324.
Таблица 2. Среднее значение концентраций основных ионных компонентов, бенз(а)пирена и осадка в пробах снега на территории детского сада № 324 (ул.
Большевистская) в конце зимнего сезона 2009/10 гг.
Хлорид, мг/кг Нитрит, мг/кг Сульфат, мг/кг Нитрат, мг/кг Фторид, мг/кг Бенз(а) пирен, нг/кг Осадок, г/кг
Среднее по точкам (д/с 324) 26,1 0,52 12,1 2,82 0,25 275 0,81
Среднее по постам - - 3,2 0,87 - 91 0,14
Отношение концентраций - - 3,8 3,2 - 3,0 5,8
2. Сопоставления и оценки уровней концентраций примесей на территории д/с № 324 с использованием данных постов Росгидромета
Анализ данных табл. 1 и 2 показывает, что содержание всех измеряемых компонентов на территории д/с 324 значительно превышает уровни концентраций, наблюдаемые в снеге вблизи стационарных постов
Росгидромета. По всем сопоставляемым компонентам превышение составляет от 3 до 6 раз.
К сожалению, уровни содержания загрязнителей в снежном покрове до сих пор не являются нормируемой характеристикой, и не позволяют судить о степени загрязнения атмосферного воздуха. Но в данном случае использование данных сопряженных измерений вредных примесей в воздухе и снежном
покрове на постах позволяет провести сопоставление загрязнения атмосферного воздуха и на территории д/с 324. На рис. 3 представлена динамика изменений загрязнения снега бенз(а)пиреном и пылью по мере удаления от автомагистрали. Дальнейший сравнительный анализ данных наблюдений загрязнения атмосферного воздуха на стационарных постах города и на рис. 3 показывает, что на данной территории имеет место значительное загрязнение атмосферы, многократно превышающее ПДК для данных компонентов.
Анализ данных табл. 1 позволяет провести некоторые оценки вкладов действующих источников в загрязнение территории д/с. В частности, динамика резкого уменьшения хлоридов, осадка в снеге с расстоянием указывает на преобладающий вклад автомагистрали по ул. Большевистской. Динамика изменения концентрации бенз(а)пирена более сглажена, что говорит о заметном дополнительном вкладе и других источников (частного сектора, котельной, автотрассы по ул. Выборной). Концентрации сульфатов, нитратов слабо меняются с расстоянием, что указывает на значительный вклад в загрязнение территории д/с выбросами частного сектора, как площадного источника. Следует особо отметить влияние микрорельфа местности, способствующего образованию застойной зоны в районе д/с.
Рис. 3. Пространственная динамика загрязнения снежного покрова на территории д/с 324 бенз(а)пиреном и взвешенными веществами
Заключение
Проведённые исследования показывают, что в зимнее время уровни загрязнения снежного покрова на территории д/с № 324 полиароматическими углеводородами, ионными компонентами, пылью являются очень высокими. В пересчёте на атмосферное загрязнение по многим основным компонентам концентрации могут многократно превышать ПДК. В связи с этим нахождение детского учреждения на данной территории нежелательно и его следует, на наш взгляд, перевести в ближайшей перспективе в более благополучное место.
Работа выполнена при финансовой поддержке Программы фундаментальных исследований Президиума РАН № 4.4, ИП СО РАН № 84.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Безуглая, Э.Ю. Мониторинг состояния загрязнения атмосферы в городах. / Э.Ю. Безуглая / Л.: Гидрометеоиздат, 1986. - 200 с.
2. Рапута, В.Ф. Сравнительная оценка состояния длительного загрязнения атмосферы и снегового покрова г. Новосибирска на сети стационарных постов Гидрометеослужбы / В.Ф. Рапута, В.В. Коковкин, А.Ю. Девятова// Оптика атмосферы и океана. - 2010. - Т. 23, № 6. - С. 499 - 504.
3. Василенко, В.Н. Мониторинг загрязнения снежного покрова / В.Н. Василенко, И.М. Назаров, Ш.Д. Фридман / Л.: Гидрометеоиздат, 1985. - 182 с.
4. Рапута, В.Ф. Экспериментальные исследования и численный анализ процессов загрязнения снегового покрова в окрестностях крупной автомагистрали г. Новосибирска / В.Ф. Рапута, В.В. Коковкин, С.В. Морозов // Химия в интересах устойчивого развития. - 2010. - Т. 18, № 1.- С. 63-70.
© В.В. Коковкин, В.Ф. Рапута, С.В. Морозов, О.В. Шуваева, А.Ю.
Девятова, 2011
