CC BY
37
УДК 87.17
ОСОБЕННОСТИ И ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МЕТАЛЛОВ, РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, УГЛЕРОДА И ФТОРА В ФИЛЬТРАТЕ И В ТВЕРДОМ ОСАДКЕ СНЕЖНОГО ПОКРОВА ГОРОДА БРАТСКА
© Н.И. Янченко1, А.Н. Баранов2, Е.П. Чебыкин3, С.С. Колесников4, Е.Н. Воднева5
12 4
■' Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83. 3,5Лимнологический институт СО РАН, 664082, Россия, г. Иркутск, ул. Улан-Баторская, 3.
Проведено сравнение содержания элементов в фильтрате снеговой воды Братска с региональными и местными фоновыми значениями, с нормативными данными содержания элементов в питьевой воде, а также сравнение содержания элементов в твердом осадке снега с их кларками в земной коре. Рассчитаны соотношения количеств элементов в фильтрате снеговой воды и твердом осадке снежного покрова, которые частично отражают соотношение элементов, входящих в состав газообразных и твердых соединений атмосферы. Установлен основной вещественный состав и элементный состав поверхности частиц твердого осадка снега в г. Братске. Ил. 10. Табл. 1. Библиогр. 13 назв.
Ключевые слова: снежный покров; атмосфера; фтор; металлы; редкоземельные элементы; твердый осадок снежного покрова; производство алюминия.
FEATURES AND FACTORS AFFECTING DISTRIBUTION OF METALS, RARE EARTH ELEMENTS, CARBON AND FLUORINE IN SNOW COVER FILTRATE AND SOLID SEDIMENT IN BRATSK N.I. Yanchenko, A.N. Baranov, E.P. Chebykin, S.S. Kolesnikov, E.N. Vodneva
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia. 2Limnological Institute SB RAS, 3 Ulan-Batorskaya St., Irkutsk, 664082, Russia.
The element content in snow water filtrate of Bratsk is compared with regional and local background values and with normative data of element content in drinking water. The content of elements in solid snow sediment is compared with their clarks in the Earth's crust as well. The ratios of the amount of elements in the snow water filtrate and the solid sed i-ment of snow cover are calculated. They partly reflect the ratio of the elements that constitute gaseous and solid atmospheric compounds. The basic material and elemental compositions of the surface of the particles of the solid snow sediment in Bratsk is identified. 10 figures. 1 table. 13 sources.
Key words: snow cover; atmosphere; fluorine; metals; rare earth elements; solid sediment of snow cover; aluminum production.
Выбор химических элементов снежного покрова г. Братска, проанализированных в данной работе, обусловлен тем, что эти элементы входят в состав сырья и материалов для производства первичного алюминия, относятся к определенным классам опасности элементов в питьевой воде и почве или являются ти-поморфными элементами топливно-энергетического комплекса. Обеспечение экологической безопасности производств на основе оценки качества воздуха может быть достигнуто путем исследования распределения компонентов выбросов в атмосферных выпадениях и
снежном покрове.
В Братске основными антропогенными источниками загрязнения атмосферы являются ОАО «РУСАЛ Братский алюминиевый завод» (производство первичного алюминия), ООО «Братский завод ферросплавов» (производство ферросплавов), ОАО «Группа «Илим» (производство целлюлозы по сульфатному способу), предприятия теплоэнергетики и автотранспорт. В атмосферу города поступают различные газообразные и твердые выбросы. Химический состав снегового покрова формируется под влиянием физи-
1Янченко Наталья Ивановна, доктор технических наук, ведущий научный сотрудник, тел.: 89501018946, e-mail: fduecn@bk.ru
Yanchenko Natalya, Doctor of technical sciences, Leading Researcher, tel.: 89501018946, e-mail: fduecn@bk.ru
2Баранов Антолий Никитич, доктор технических наук, профессор, тел.: 89025610167, e-mail: a_baranow@mail.ru
Baranov Anatoly, Doctor of technical sciences, Professor, tel.: 89025610167, e-mail: a_baranow@mail.ru
3Чебыкин Евгений Павлович, кандидат химических наук, старший научный сотрудник, тел.: 89501008177, e-mail:
cheb@kin.irk.ru
Chebykin Evgeny, Candidate of Chemistry, Senior Researcher, tel.: 89501008177, e-mail: cheb@kin.irk.ru "Колесников Сергей Сергеевич, ведущий инженер Физико-технического института, тел.: 89501265890, e-mail: kss11_74@mail.ru.ru
Kolesnikov Sergey, Leading Engineer of Physicotechnical Institute, tel.: 89501265890, e-mail: kss11_74@mail.ru.ru
5Воднева Елена Николаевна, ведущий инженер, тел.: 89086624992, e-mail: ven@lin.irk.ru Vodneva Elena, Leading Engineer, tel.: 89086624992, e-mail: ven@lin.irk.ru
ко-химических процессов, происходящих в надоблачном, подоблачном слое, снежном покрове, при контакте с подстилающей поверхностью и т.д. Количество выпавшего со снегом или на снег твердого осадка характеризует запыленность территории. Таким образом, определение отдельных элементов в снеговом покрове позволяет провести ориентировочную оценку уровня загрязнения атмосферного воздуха в зимний период, установить районы рассеивания выбросов, предположить возможное последующее загрязнение почвы и гидросферы [1-3].
Методы исследования. В 2009-2013 гг. в соответствии с рекомендациями [1-3] проведен отбор проб снежного покрова г. Братска. Отбор проб снежного покрова выполнен в разных направлениях, но основным в соответствии с преимущественным переносом воздушных масс стало направление к северо-востоку от Братского алюминиевого завода [4]. При исследовании снежного покрова в марте 2013 г. были взяты образцы с нескольких точек. Первая точка расположена вблизи границы санитарно-защитной зоны БрАЗа (3км от БрАЗа), вторая и третья - в центральной части города (10-11 км), четвертая - в удаленной части города (29 км, п. Падун). Подготовка проб к химическим анализам проводилась в аккредитованной химической лаборатории г. Братска и включала в себя таяние снега при комнатной температуре, фильтрацию снеговой воды, высушивание твердого остатка снега (ТОС). Также проведен отбор снежного покрова в Тункинской долине республики Бурятия (урочище Бадары примерно в 800 км от Братска, улус Улбугай примерно в 850 км от Братска). Тункинская долина характеризуется отсутствием промышленных предприятий, и данные по содержанию рассматриваемых элементов в этой местности можно принять как региональные фоновые для Байкальского региона. В Тункинской долине на границе с Монголией в п. Монды расположена фоновая станция Лимнологического института СО РАН, входящая в международную программу EANET.
Химический анализ элементов выполнен в Лимнологическом институте СО РАН (г. Иркутск). Содержание элементов в фильтрате снеговой воды и твердом осадке снега определяли методом ИСП-МС. Определение ионов фтора выполнено с ализарин-комплексоном фотометрическим методом в аккредитованной лаборатории. Для определения вещественного состава пыли неорганизованного газоотсоса, отобранной на крыше корпуса БрАЗа («фонарь»), твердого осадка снежного покрова был выполнен рентгенофазовый анализ рентгеновским порошковым дифрактометром SHIMADZU XRD-7000, проведено исследование на сканирующем электронном микроскопе JEOL JIB-Z4500 с энергодисперсионным детектором Oxford X-Max80.
В данной работе мы рассматриваем элементы, которые относятся ко второму (Cd, Co, Pb) и третьему классу опасности в соответствии с гигиеническим нормативом качества питьевой воды [5]; элементы, которые относятся к I классу опасности (As, Se, Cd, Pb, F), II (Co, Ni, Mo, Sb) и III (Sr, Ba, W) классам опас-
ности в соответствии с требованиями к качеству почвы [6]; элементы, характерные для топливно-энергетического комплекса (№, Ва, Sb, La, Sm, Yb, Lu, Ta, U [7]), а также элементы фильтрата снеговой воды и твердого осадка снега, входящие в состав сырья и материалов в технологии БрАЗа (Ы, №, К (силикат калия по SiO3) - II класс опасности) [6], Mg - III класс опасности, Ca (фосфат по PO4 -) - IV класс опасности) [6]. Кремний (по Si - II класс опасности) также включен в рассмотрение, поскольку на расстоянии менее 1 км от БрАЗа находится завод по производству ферросплавов [6].
Результаты и обсуждение. Особенность рН снежного покрова и факторы, влияющие на кислотность. В Братске отмечается высокая величина рН снежного покрова (6,6-7,8) (рис. 1) по сравнению, например, со снеговыми выпадениями в Иркутске. Как указывает О.Г. Нецветаева, среднемноголетние значения рН снеговых выпадений для Иркутска составили 6,47±0,34 [8]. Высокая величина рН снежного покрова в Братске также обусловлена применением карбоната натрия (рис. 2) в технологии «мокрой» газоочистки выбросов на БрАЗе, кроме того, натрий входит в состав водорастворимых фторсодержащих аэрозолей (рис. 3). Источником фтора может быть и криолит, и фторид кальция. Криолит Na3AlF6 - основной компонент электролизного расплава (9600С) для получения первичного алюминия. Фторид кальция может применяться в качестве добавок в криолито-глиноземный расплав при получении первичного алюминия, в дальнейшем в технологии происходит его трансформация. По данным О.В. Игнатенко, рН талой снеговой воды образцов, отобранных на территории Центрального округа г. Братска, находится в интервале от 7,8 до 7,94, максимальные же значения рН - 7,65 и 7,94 -наблюдаются в зоне воздействия выбросов филиала ОАО «Группа «Илим», используемого в своей технологии гидроокись натрия и карбонат натрия [9].
РН
Рис. 1. Корреляция рН и Ыа, Са, К в фильтрате снеговой воды в северо-восточном направлении от БрАЗа в радиусе от 3 до 29 км
0,6
0,5
.с
3 0,4 ^ 0,3
(О
о
о 0,2 0,1 -0
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 N8, г-экв/л
Рис. 2. Корреляция Ыа и карбонат-иона в фильтрате снежного покрова г. Братска
N8, мг/л
Рис. 3. Корреляция между концентрациями F и ^ в фильтрате снеговой воды (март 2009-2010 гг., г. Братск)
Пространственная динамика распределения элементов в фильтрате снеговой воды в Братске. Концентрации элементов в снежном покрове г. Братска отличаются между собой на несколько порядков, и для более удобного сравнения эти величины приведены в логарифмической шкале (рис. 4). Элементы расположены в порядке увеличения их концентрации в фильтрате снеговой воды снежного покрова регионального фонового района (Тункинская долина находится примерно в 800 км от г. Братска). Рис. 4 свидетельствует о превышении концентрации большинства элементов во всех точках отбора снега в г. Братске (за искл. РЬ и Б1) по сравнению с региональными фоновыми. На расстоянии 29 км по сравнению с региональным фоновым районом содержание К превышено в 2 раза, № - в 4, Со - в 5, А1 - в 7, Мд - в 11, Сс1 - в 15, Са - в 21, Р - в 37 раз. По данным Института геохимии СО РАН содержание фторид-ионов в Братском водохранилище находится в пределах 0,24-0,36 мг/л, а в озере Байкал - не превышает 0,3 мг/л [10]. Большая часть территории Прибайкалья отнесена к био-
геохимической провинции с дефицитом фтора в поверхностных водах. В питьевой воде содержание фтора регламентировано от 0,7 до 1,5 мг/л [5]. В случае недостатка фтора развивается кариес, а в случае его избытка - флюороз и остеопороз. Содержание фтора в фильтрате снеговой воды на расстоянии 29 км от БрАЗа равно 0,73 мг/л, в фоновом районе - 0,02 мг/л. При сравнении результатов анализа по четырем районам г. Братска отмечается, что наибольшие концентрации СС, Со, И, Мд, А1 и Р наблюдаются на границе санитарно-защитной зоны БрАЗа (3 км), концентрации таких элементов, как №, Б1, К, Са немного выше на расстоянии 10-11 км от БрАЗа, чем на расстоянии 3 км. Содержание РЬ выше в фоновом районе, чем в г. Братске.
Сравнение концентраций фтора, натрия, кальция, алюминия в фильтрате снеговой воды по данным 2013 г. с данными 2008 г. показывает, что порядок концентраций совпадающих элементов (кроме натрия) одинаков, в скобках указаны интервалы концентраций, найденные для Центрального района Братска (по работе О.В. Игнатенко [9]): Р - 2,46-3,78 мг/л (2,08-3,79мг/л), № - 14-19 мг/л (1-4 мг/л), Са -5-7 мг/л (5-14 мг/л), А1 - 0,29-0,34 мг/л (0,10-0,65 мг/л). О.В. Игнатенко указывает, что в «качестве фоновой точки выбрано место отбора снежного покрова на расстоянии 75 км в северном направлении от предприятий Филиала ОАО «Группа «Илим» (берег р. Ангара)», это место удалено от БрАЗа примерно на это же расстояние [9]. Проведено сравнение с фоновыми значениями для Братска и установлено, что в нашей четвертой точке (расстояние 29 км от БрАЗа) превышение по А1 составляет 1,6 раз, по № - 0,9, по Р - 4,4, по Са - 2,4 раза, т.е. содержание элементов незначительно превышают местные фоновые величины.
Сравнение содержания элементов в фильтрате снеговой воды г. Братска с нормативными данными содержания элементов в питьевой воде. В связи с тем, что отсутствуют нормативы качества снеговой воды, мы провели сравнение концентраций найденных элементов (кроме К, Са и Мд) с действующим гигиеническим нормативом качества питьевой воды [5] (таблица). Нормативы устанавливают предельные допустимые концентрации химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования, распространяются на воду подземных и поверхностных водоисточников, используемых для централизованного и нецентрализованного водоснабжения населения, для рекреационного и культурно-бытового водопользования, а также на питьевую воду и воду в системах горячего водоснабжения [5]. Концентрации К, Са, Мд сравнивали с нормативами качества воды, принятыми для объектов ры-бохозяйственного назначения [11]. Отмечено, что только на расстоянии 3 км содержание А1 в фильтрате снеговой воды в 9 раз превышает его содержание в питьевой воде, Р - в 18 раз. Для других элементов превышения концентрации нет.
Сравнение содержания элементов в фильтрате снеговой воды и в твердом осадке снежного покрова г. Братска с нормативными данными содержания элементов в питьевой воде и с клерками элементов в земной коре
го m
0 ч
1
^
тз
ю
о 00
ю о
со
Хим. элемент ПДК, мкг/л [5] Фильтрат снеговой воды Хим. элемент Кларк элемента в земной коре; мкг/кг [12] Твердый осадок снега Хим элемент Кларк элемента в земной коре, мкг/кг [12] Твердый осадок снега
Расстояние от БрАЗа, км Расстояние от БрАЗа, км Расстояние от БрАЗа: км
3 10 11 29 3 10 11 29 3 10 11 29
Превышение относительно ПДК Превышение относительно кларка Превышение относительно кларка
и 30 0:3 0,05 0,06 0:02 и 32 0:44 0:63 0:5 0:56 Ni 58 1 0:84 0:91 0,76
На 200000 0,06 0,1 0,07 0,01 На 25000 0:04 0:21 0:21 0:26 Мо 1,1 071 1:2 1:4 1,3
Мд 40000 [10] 0,01 0,01 0,01 0,01 Мд 18700 0,02 0:36 0:35 0:53 Sb 0:5 0,6 2:2 1:9 4
А1 500 9 0:6 0:7 0:2 А1 80500 3,7 3 3,5 1,2 Sr 340 0,01 0:56 0:47 1,1
10000 0,01 0,01 0,02 0,01 290000 0,02 0:21 0:22 0:33 Ва 650 0,01 0:74 0,55 0,83
К 50000 [10] 0,02 0,03 0,02 0,01 К 25000 0,01 0,1 0:1 0:18 W 1,3 0:56 1:5 1:8 1,5
Са 180000 [10] 0,01 0,03 0,04 0,01 Д5 1,7 1,5 2,9 2,6 2,8 La 29 0;01 0.18 0;15 0.45
СсГ 1 0:2 0,04 0,05 0,09 Эе 0,05 2 13 14 18 Sm 8 0;09 0,2 0;16 0,36
РЬ 30 0,001 0,001 0,001 0,002 СсР 0,13 28 15 17 6 Yb 3,3 0:01 0,27 0,25 0,48
Г 700 18 3,5 5;4 1 РЬ 16 0.88 1,3 5,8 2 Lu 0,8 0,01 0.18 0,16 0,31
Со н/д V 660 32 20 21 0,91 Ta 2:5 0:06 0:06 0,06 0,06
и н/д Со 18 0:1 0,61 0,67 1:4 U 2,5 0:14 0:68 0,56 0,72
'Аналитическое определение кадмия проведено в Институте геохимии СО РАН
100000
10000
1000
мкг/л
100
10
0,1
0,01
0,001
Тунка (Бадары) д 29 км от БрАЗа ж 10 км от БрАЗа
Тунка (Улбугай) 11 км от БрАЗа 3 км от БрАЗа
Рис 4. Изменение концентраций элементов в фильтрате снеговой воды на расстоянии 3,10,11, 29 км от БрАЗа и в фильтрате снеговой воды Тункинской долины (логарифмическая шкала концентраций)
Элементный и вещественный состав твердого осадка снежного покрова Братска и сравнение с кларками элементов в земной коре. Последовательное расположение элементов на рис. 4 обусловлено технологией производства первичного алюминия, классом опасности элементов для почвы и типоморф-ными элементами топливно-энергетического комплекса. По технологии БрАЗа в состав сырья входят 1.1, А1, №, К, Мд, Са. Содержание алюминия в твердом остатке снега (ТОС) во всех точках отбора в г. Братске немного превышает кларковые величины в 1,2-3,7 раз, в наибольшей степени - 3,7 раза - на границе санитарно-защитной зоны БрАЗа (3 км). Для фтора превышение составляет до 32 раз (см табл. 1). По данным Е.Г. Язикова, такие элементы как Na, Ва, Sb, 1_а, Бт, УЬ, 1_и, Та, и являются типоморфными и отражают выбросы топливно-энергетического комплекса [7]. По этим элементам превышений над величинами кларков практически нет. Однако в центральной части города и на расстоянии 29 км от БрАЗа (п. Падун) содержание всех этих элементов, за исключением урана, выше, чем на расстоянии 3 км от БрАЗа. Это может быть обусловлено деятельностью Галачинской ТЭЦ (Центральный Братск) и ТЭЦ 7 в п. Падун (29 км от БрАЗа).
В соответствии с требованиями к качеству почвы выбраны элементы I, II, III классов опасности, рассмотрена их концентрация относительно кларка (в скобках указано превышение). Элементы I класса опасности Аб (1,5-2,9) , Бе (2-18), Сс1 (6-28), РЬ (1-2), Р (1-32); для элементов II класса (Со, N1, Мо, БЬ) и III класса опасности (Бг, Ва, W) превышений практически нет. На рис. 4 приведено изменение содержания элементов в твердом осадке снега с учетом удаления от БрАЗа. По нашим данным, содержание СС в Центральном районе - 1,0-1,2х10-4%, по данным О.В. Иг-натенко - 2,3х10-4 % [9]. По содержанию РЬ в ТОС существенные превышения в 6 раз (92 мкг/кг) отмечаются на расстоянии 11 км от БрАЗа в Центральном
районе, по данным О.В. Игнатенко, содержание Pb в Центральном районе - 250 мг/кг. При сравнении концентрации элементов в ТОС с ПДК вредных веществ в почве [6] необходимо учитывать характер землепользования, поведение водорастворимых форм элементов, что требует проведения специальных исследований и в данной работе не рассматривается.
Показано, что наименьшие концентрации всех элементов в ТОС (за исключением F, Al, Cd, Ni) характерны для района, находящегося на удалении 3 км от БрАЗа, по сравнению с удаленными районами на расстояние в 10, 11, 29 км. Повышенные концентрации некоторых элементов в Центральном районе и в районе, расположенном на расстоянии 29 км, по сравнению с границей санитарно-защитной зоны БрАЗа обусловлены деятельность автотранспорта и выбросами предприятий теплоэнергетики. Наибольшие концентрации элементов в фильтрате снеговой воды (см. рис. 4) и наименьшие концентрации тех же элементов в твердом осадке снега (рис. 5) характерны для расстояния в 3 км от БрАЗа. В ТОС изменение концентраций элементов зависит от расстояния от БрАЗа в меньшей степени, чем изменение концентрации элементов в фильтрате.
Для определения соединений в пыли неорганизованного газоотсоса, отобранной на крыше корпуса БрАЗа («фонарь»), и в твердом осадке снега выполнен рентгенофазовый анализ, исследование на сканирующем электронном микроскопе JEOL JIB-Z4500 с энергодисперсионным детектором Oxford X-Max 80 (рис. 6). Установлено, что пыль содержит оксид алюминия (корунд и др. формы), криолит, хиолит, фторид натрия, оксид кремния. Вещественный состав и элементный состав твердого осадка снежного покрова, отобранного в марте 2011 г. на расстоянии 3 км от БрАЗа, отражает специфику воздействия производства алюминия. Твердый осадок снега также содержит оксид алюминия (корунд и др. формы), криолит, оксид кремния (рис. 7).
Рис. 5. Изменение концентраций элементов в твердом осадке снежного покрова на расстоянии 3,10,11, 29 км
от БрАЗа (логарифмическая шкала концентраций)
Рис. 6. Изображение и элементный состав частиц пыли неорганизованного газоотсоса БрАЗа, % (размер изображения по горизонтали - 400 мкм)
Рис. 7. Изображение и элементный состав частиц ТОС в районе ИркАЗа, % (размер изображения по горизонтали - 700 мкм)
Поверхность частиц пыли неорганизованного газоотсоса и частиц твердого осадка снежного покрова содержит такие элементы, как С, О, А1, Р, Na,Cu, К,Са, Б1, Мд, Ре, Б. На рис. 8 приведена фотография частицы, имеющей в своем составе только кислород и алюминий. Частица имеет правильную форму. Фотография частицы, имеющей в своем составе алюминий, натрий и фтор приведена на рис. 9.
80мкт 1 Электронное изображение 1
Рис. 8. Частица, имеющая в составе кислород и алюминий
ЗОмкт ' Электронное изображение 1
Рис. 9. Частица, имеющая в составе алюминий, натрий и фтор
Соотношение элементов в твердом осадке и в фильтрате снежного покрова. Условно можно считать, что процентное соотношение элементов в жидкой и твердой фазах снежного покрова отражает соотношение элементов, находящихся в газообразном состоянии (или в составе водорастворимого аэрозоля) и в составе нерастворимых аэрозолей атмосферы. Установлено, что на расстоянии 3 км в снежном покрове в ТОС преобладают Be, Al, Si, Cd, Pb, в жидкой фазе - Na, Mg, K, Ca, а Li и F находятся в соотношении 1:1 (рис. 10,а). На расстоянии 29 км в ТОС преобладают Al, Si, Pb, в жидкой фазе - Na, Mg, K, Ca, Li, F (рис 10,б).
Натрий (94%), магний (64%), калий (78%) и кальций (91%) находятся в основном в фильтрате снеговой воды на расстоянии 3 и 29 км от БрАЗа (рис. 10), можно предположить, что они частично входят в состав карбонатов, находящихся в водорастворимой фракции аэрозолей или техногенной пыли. Так, связь между натрием и гидрокарбонат-ионом установлена в фильтрате снеговой воды снежного покрова г. Братска в 2009 г. (см. рис. 2-3). Как известно, в настоящее время осадки, полученные на станциях мониторинга Байкальского региона, относятся, по классификации О. А. Алекина, главным образом к сульфатному классу, группе кальция [13]. Однако, как показали результаты исследования химического состава снеговой воды в ближней зоне выбросов БрАЗа, класс вод исследуемых проб в основном являлся гидрокарбонатным. Доминирующая группа вод в ближней зоне влияния завода - натриевая (см. рис. 4).
Алюминий и кремний находятся в основном в твердой фазе снежного покрова (алюминий преимущественно в форме глинозема) на расстоянии 3 и 29 км от БрАЗа. Если в твердой пробе содержится 29% алюминия (3 км от БрАЗа), то в пересчете на глинозем (Al2O3) это составит 60%, то есть в составе ТОС в основном находится глинозем. Глинозем - основное сырье для производства алюминия. Содержание кремния в пыли может быть связано с деятельностью завода ферросплавов. Фтор находится как в ТОС, так и фильтрате, примерно в соотношении 1:1 в первых
F
Li Be Na Mg Al Si K Ca Cd Pb F Li Be Na Mg Al Si K Ca Cd Pb
Фильтрат,% ТОС,% фильтрат,% TOC,%
а) б)
Рис. 10. Соотношение элементов в твердом осадке снега и фильтрате снежного покрова на расстоянии
3 км (а) и 29 км (б) от БрАЗа, %
двух районах (54% и 46%; 47% и 53%), в третьем районе - 17% и 83%, в четвертом районе (29 км от БрАЗа) фтор содержится в основном в фильтрате снеговой воды (5% и 95%). Содержание лития в пробе, отобранной на границе санитарно-защитной зоны в фильтрате, составляет 49%, а в ТОС - 51% (см. рис. 10), на удалении 29 км литий содержится в основном в фильтрате снеговой воды (86% и 14%.). Предполагаем, что если элемент преимущественно содержится в ТОС, то в атмосфере он находится в составе нерастворимого взвешенного вещества (пыль, аэрозоль и т.д.).
В результате проведенных исследований снежного покрова в основном в северо-восточном направлении от ОАО «РУСАЛ Братский алюминиевый завод», в радиусе от 3 км до 29 км установлена корреляция
между рН (6,6-7,8) и натрием, калием, кальцием в фильтрате снежного покрова; проведено сравнение содержания элементов в фильтрате снеговой воды Братска с региональными и местными фоновыми значениями, с нормативными данными содержания элементов в питьевой воде, а также проведено сравнение содержания элементов в твердом осадке снега с их кларками в земной коре; показано, что содержание и распределение элементов в фильтрате снеговой воды и твердом осадке снега в зависимости от расстояния позволяет видеть специфику твердых и газообразных выбросов алюминиевого завода и теплоэнергетического комплекса.
Работа выполнена при финансовой поддержке государственного задания 5.1678.2011 Министерства образования и науки Российской Федерации.
Библиографический список
1. Василенко В.Н., Назаров И.М., Фридман Ш.Д. Мониторинг загрязнения снежного покрова. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 182 с.
2. Методические рекомендации по оценке степени загрязнения атмосферного воздуха населенных пунктов металлами по их содержанию в снежном покрове и почве. М., 1990. 16 с.
3. Руководство по контролю загрязнения атмосферы: РД 52.04.186-89. М., 1991. 693 с.
4. Климат Братска / ред. Ц.А. Швер, В.Н. Бабиченко. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 168 с.
5. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования: гигиенические нормативы ГН 2.1.5.1315-03, утв. главным государственным санитарным врачом РФ 27 апреля 2003 г, дата введения 15 июня 2003 г.
6. ГОСТ 17.4.1.02-83. Охрана природы. Почвы. Классификация химических веществ для контроля загрязнения.
7. Язиков Е.Г. Экогеохимия урбанизированных территорий юга Западной Сибири: автореф. дис. ... д-ра. геол.-минеролог. наук: 25.00.36. Томск: ТГАСУ, 2006. 47 с.
8. Динамика химического состава атмосферных осадков в Байкальском регионе / Нецветаева О.Г. [и др.] // Оптика атмосферы и океана. 2012. Т. 25. № 6. С. 507-512.
9. Игнатенко О.В., Сенченко М.В., Мещерова Н.А. Зонирование селитебной территории г. Братска по уровню загрязнения снежного покрова // Системы. Методы. Технологии, 2012. № 3 (15). С. 138-149.
10. Геохимия окружающей среды Прибайкалья (Байкальский геоэкологический регион) / В.И. Гребенщикова [и др.]. Новосибирск: Изд-во Гео, 2008. 234 с.
11. Об утверждении нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения: приказ Федерального агентства по рыболовству от 18 января 2010 г. № 20. Зарегистрировано в Минюсте РФ 9 февраля 2010 г. Рег. № 16326.
12. Гороновский И.Т., Назаренко Ю.П. Некряч Е.Ф. Краткий справочник по химии. Киев: Наукова Думка, 1987. 829 с.
13. Алекин О.А. Основы гидрохимии. Л.: Гидрометеоиздат, 1970. 444 с.
