CC BY
11МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ www.srjournal. ru
Махинин Д. В. Особенности процесса асидификации атмосферного воздуха в городе Саранске / Д. В. Махинин, А. Н. Кузнецов. - Текст : электронный // Научное обозрение. Международный научно-практический журнал. - 2020. - № 3. - 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). - Систем. требования: Pentium III, процессор с тактовой частотой 800 МГц ; 128 Мб ; 10 Мб ; Windows XP/Vista/7/8/10 ; Acrobat 6 х.
ISSN: 2500-4212. Свидетельство о регистрации СМИ: ЭЛ № ФС 77 - 67083 от 15.09.2016 Научное обозрение. Раздел III. Слово молодым ученым. 2020. № 3. ID 255
Махинин Даниил Витальевич
магистрант, направление подготовки «Экология и природопользование», Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева», г. Саранск daniil. m ahinin @m ail. ru
Кузнецов Андрей Николаевич
магистрант, направление подготовки «Экология и природопользование», Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева», г. Саранск 2И2ап^ву2И2@таИ. ги
УДК 504.3.054(470.345)
ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА АСИДИФИКАЦИИ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА В ГОРОДЕ САРАНСКЕ
В статье рассмотрены особенности процесса асидификации в приземном слое атмосферы Саранска. Выделены географические факторы, способствующие самоочищению атмосферы. Проведен анализ динамики поступления в приземный слой атмосферы основных кислотообразователей -диоксида углерода, диоксида серы, окислов азота.
Ключевые слова: атмосфера, загрязнение атмосферы, загрязняющие вещества, кислотные дожди, асидификация, город.
Загрязнение атмосферы городов в настоящее время выступает одной из важных экологических проблем [3, 5]. Актуальность темы исследования определяется тем, что оценка химического состава атмосферных осадков является наиболее простым и дешевым способом наблюдения за состоянием загрязнения воздуха в приземной части атмосферы городов. Этот способ позволяет судить о местных факторах самоочищения атмосферы и эффективности проводимых мероприятий по охране атмосферного воздуха.
Целью исследования является оценка пространственно-временных особенностей процесса асидификации в приземном слое атмосферы Саранска на
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ www.srjournal. ru
Махинин Д. В. Особенности процесса асидификации атмосферного воздуха в городе Саранске / Д. В. Махинин, А. Н. Кузнецов. - Текст : электронный // Научное обозрение. Международный научно-практический журнал. - 2020. - № 3. - 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). - Систем. требования: Pentium III, процессор с тактовой частотой 800 МГц ; 128 Мб ; 10 Мб ; Windows XP/Vista/7/8/10 ; Acrobat 6 х.
ISSN: 2500-4212. Свидетельство о регистрации СМИ: ЭЛ № ФС 77 - 67083 от 15.09.2016 Научное обозрение. Раздел III. Слово молодым ученым. 2020. № 3. ID 255
основе данных, характеризующих химический состав и рН влажных атмосферных осадков.
В качестве основных методов исследования были использованы геохимический, сравнительный, анализ научных источников, статистический, анализ, синтез [4].
Саранск - крупный промышленный город, расположенный в лесостепных ландшафтах северо-запада Приволжской возвышенности. Зеленые насаждения города, долины рек Инсар, Тавла, Саранка и овражно-балочные комплексы объединяются с подступающими к городу лесными массивами способствуют очистке загрязненного воздуха, поступающего с промышленных площадок.
Основными источниками антропогенного воздействия на атмосферный воздух Саранска являются производственные предприятия и транспорт. В 2019 г. в Саранске в атмосферный воздух от стационарных источников поступило 11420 тыс. т вредных веществ, в т. ч. СО - 2646 тыс. т, NOx - 1679 тыс. т, SO2 -111 тыс. т [2]. Среди стационарных источников загрязнения атмосферного воздуха Саранска преобладают объекты электротехнической и химической промышленности, машиностроения и металлообработки. Основная их часть сосредоточена в северной части города, по обе стороны реки Инсар. От центральной части города этот район находится в 2-4 км. Здесь расположено более 4000 стационарных источников выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. От автотранспорта в приземный слой атмосферы поступило более 20,0 тыс. т вредных веществ, в т. ч. СО - 16,0 тыс. т, NO - 1,7 тыс. т, SO2 - 0,1 тыс. т [1]. В таблице 1 приведены значения основных кислотообразователей -диоксида серы, оксида углерода, диоксида азота и оксида азота.
Таблица 1. Средний мг/м3) и максимальный (СИ, НП, %) уровни загрязнения воздуха вредными веществами за 2012-2016 гг. [1]
Примесь Характеристика Годы
2012 2013 2014 2015 2016
Диоксид серы §ср. 0,004 0,004 0,004 0,003 0,003
СИ <0,1 <0,1 0,1 <0,1 <0,1
НП, % 0 0 0 0 0
Оксид углерода §ср. 1,5 2,0 1,9 1,7 1,5
СИ 1,0 3,0 1,0 1,0 1,0
НП, % 0 0,3 0 0 0
Диоксид азота §ср. 0,052 0,049 0,058 0,060 0,065
СИ 1,3 1,5 1,1 1,4 1,0
НП, % 0,2 0,1 0,2 0,1 0
Оксид азота §ср. 0,021 0,019 0,018 0,021 0,024
СИ 0,1 0,1 0,1 0,2 0,2
НП, % 0 0 0 0 0
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ www.srjournal.ru
Махинин Д. В. Особенности процесса асидификации атмосферного воздуха в городе Саранске / Д. В. Махинин, А. Н. Кузнецов. - Текст : электронный // Научное обозрение. Международный научно-практический журнал. - 2020. - № 3. - 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). - Систем. требования: Pentium III, процессор с тактовой частотой 800 МГц ; 128 Мб ; 10 Мб ; Windows XP/Vista/7/8/10 ; Acrobat 6 х.
ISSN: 2500-4212. Свидетельство о регистрации СМИ: ЭЛ № ФС 77 - 67083 от 15.09.2016 Научное обозрение. Раздел III. Слово молодым ученым. 2020. № 3. ID 255
Преобладающими направлениями ветра на территории города являются южное и юго-западное, кроме лета, когда наибольший процент составляют ветры западных румбов. Повторяемость ветров этих направлений за год составляет 10 %. Наиболее благоприятными в экологическом отношении для города являются западные ветра. Они приносят больше осадков и тем, самым способствуют самоочищению атмосферы. Если общий воздушный поток встречает препятствия, то он ослабевает, меняет направление движения, порывистость в нем возрастает. В случае, когда воздушный поток оказывается направленным вдоль улицы, идущей с окраины к центру, линии потока сгущаются и скорость ветра возрастает. В центральной части города улицы имеют прямолинейное направление и ориентированы с севера на юг и с запада на восток. В микрорайонах нет строгой ориентировки улиц и это способствует уменьшению средней скорости ветра, но увеличению турбулентности: ветры ослабевают, но становятся более порывистыми. Это создает особые микроклиматические условия в жилых районах города. В целом условия рассеивания примесей в приземном слое воздуха на территории Саранска удовлетворительные. Наибольшая повторяемость слабых ветров наблюдается летом. Максимум их приходится на ночные часы. Повторяемость инверсий увеличивается в утренние часы, что в сочетании с повышением интенсивности движения автотранспорта в это время суток вызывает наиболее частое формирование неблагоприятных экологических условий. Самоочищение атмосферы оценивается как удовлетворительное. Этому способствуют атмосферные осадки, особенно ливневого характера. Средняя годовая сумма осадков составляет около 500 мм [6].
В атмосфере происходит образование угольной, серной и азотной кислоты. Первая является нестойким образованием, очень быстро распадается на углекислый газ и воду. Серная и азотная кислоты - более стойкие соединения. Двуокись серы окисляясь образует сульфаты, а окислы азота - нитраты. Концентрации сульфатов и нитратов в приземном слое атмосферы Саранска приведены в таблице 2. Кроме сульфатов и нитратов в дождевой воде присутствуют хлориды, гидрокарбонаты, аммоний, кальций, магний и примеси тяжелых металлов.
Таблица 2. Концентрации сульфатов и нитратов в приземном слое атмосферы Саранска (по данным Мордовского ЦГМС - филиала ФГБУ «Верхне-Волжское УГМС», мг/дм3)
Год Сульфаты Нитраты
min (месяц) max (месяц) min (месяц) max (месяц)
2011 15,0 (июнь) 47,2 (январь) 0,3 (апрель) 9,0 (март)
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ www.srjournal.ru
Махинин Д. В. Особенности процесса асидификации атмосферного воздуха в городе Саранске / Д. В. Махинин, А. Н. Кузнецов. - Текст : электронный // Научное обозрение. Международный научно-практический журнал. - 2020. - № 3. - 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). - Систем. требования: Pentium III, процессор с тактовой частотой 800 МГц ; 128 Мб ; 10 Мб ; Windows XP/Vista/7/8/10 ; Acrobat 6 х.
ISSN: 2500-4212. Свидетельство о регистрации СМИ: ЭЛ № ФС 77 - 67083 от 15.09.2016 Научное обозрение. Раздел III. Слово молодым ученым. 2020. № 3. ID 255
2012 4,9 (декабрь) 32,5 (февраль) 1,4 (июль) 7,2 (апрель)
2013 1,5 (сентябрь) 14,4 (апрель) 0,3 (июнь) 7,2 (февраль, март)
2014 2,4 (декабрь) 37,2 (март) 0,0 (август) 13,0 (ноябрь)
2015 1,4 (январь) 19,5 (апрель) 0,1 (октябрь) 13,2 (март)
2016 н. д. н. д. 0,2 (июль) 7,4 (январь)
2017 2,0 (январь) 7,8 (декабрь) 0,9 (февраль, декабрь, июль) 6,0 (март)
За период с 2011 по 2017 гг. среднегодовое значение pH жидкости атмосферных осадков варьировало в диапазоне от 6,26 в 2016 г. до 6,74 в 2011 г. Кислотными осадки считаются с показателем рН 5,6 и ниже.
Таблица 3. Среднемесячное значение рН атмосферных осадков на территории Саранска за период с 2011 г. по 2017 г. (по данным Мордовского ЦГМС - филиала ФГБУ
«Верхне-Волжское УГМС»)
Год Месяцы Ср.
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XI
201 1 6,85 6,61 7,05 6,15 6,42 6,82 6,90 6,52 6,50 7,06 7,34 6,70 6,74
201 2 7,45 6,34 7,20 6,51 6,84 6,61 6,76 5,91 5,97 7,12 6,71 6,85 6,69
201 3 5,73 7,39 6,60 7,11 6,59 5,91 6,93 6,30 6,07 6,21 6,19 6,76 6,50
201 4 6,34 6,27 6,18 6,88 6,26 6,90 6,72 6,02 6,67 6,77 6,47 6,53 6,50
201 5 6,50 6,82 7,20 6,47 6,49 6,08 6,04 6,28 6,54 6,83 6,57 5,63 6,45
201 6 5,57 6,09 6,37 6,41 6,23 6,13 6,01 6,02 5,95 7,94 6,80 5,91 6,26
201 7 5,89 6,06 6,89 6,41 6,69 6,71 6,32 7,20 6,74 6,61 6,21 6,07 6,48
Кислые атмосферные осадки выпадают во все сезоны годы. Самые низкие значения рН зафиксированы в январе 2016 г. (5,57) и декабре 2015 г. (5,63). В зимний период такие показатели говорят о том, что в эти месяцы были отмечены оттепели (1, с 6 по 9, с 19 по 25 декабря 2015 г., а также 30 и 31 января 2016 г.). Количество осадков в эти месяцы соответственно 68,6 и 57,3 мм. Это могло спровоцировать выпадение кислотных дождей. В летний период низкие значения рН объясняются большим числом дней без осадков и числом дней со штилем, устойчивой антициклональной погодой. Такие условия приводят к накоплению
Махинин Д. В. Особенности процесса асидификации НАУЧНОЕ ОБОЗРЕНИЕ атмосферного воздуха в городе Саранске / Д. В. Махинин, МЕЖДУНАРОДНЫЙ А. Н. Кузнецов. - Текст : электронный // Научное обозрение.
НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ Международный научно-практический журнал. - 2020. - № www srjournal ru 3. - 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). - Систем. требования:
Pentium III, процессор с тактовой частотой 800 МГц ; 128 Мб ; 10 Мб ; Windows XP/Vista/7/8/10 ; Acrobat 6 х.
ISSN: 2500-4212. Свидетельство о регистрации СМИ: ЭЛ № ФС 77 - 67083 от 15.09.2016 Научное обозрение. Раздел III. Слово молодым ученым. 2020. № 3. ID 255
кислотообразователей в приземном слое атмосферы. В летний период значение pH примерно равны зимним. Однако весной и осенью значения pH увеличиваются. Это можно объяснить большим количеством выпавших атмосферных осадков в переходные сезоны года.
Промышленная зона и придорожное пространство получает наибольшее количество кислотных осадков. Это приводит к различного рода негативным экологическим последствиям. Сравнительный анализ среднемесячных значений кислотности атмосферных осадков и кислотности воды в реке Инсар существующих зависимостей не выявил. Среднегодовые значения рН в речной воде составляют около 7 и вода благоприятна для гидробионтов.
Большая часть кислотных осадков попадает в почву. При этом следует обратить внимание на то, что их отрицательный эффект может проявиться спустя длительное время после выпадения.
Наиболее заметно влияние кислотообразователей и кислотных дождей на растительность и животный мир. В промышленной зоне и вдоль магистральных автодорог наблюдается деградация отдельных фитоценозов, на листьях отмечаются некрозы, гибель отдельных сельскохозяйственных культур.
Выводы. Химический состав и кислотность атмосферных осадков в естественных условиях выполняют двоякую роль. С одной стороны, они являются загрязнителями городского ландшафта. С другой стороны, они являются активным фактором самоочищения атмосферного воздуха. Для Саранска наиболее важными географическими факторами, приводящими к асидификации приземного слоя атмосферы, являются режим циркуляции атмосферы и режим выпадения атмосферных осадков. Для города характерно выпадение осадков в диапазоне рН от 5,57 до 7,12. Среднегодовые значения рН за период 2011 г. по 2017 г. изменялись в пределах 6,26-6,74. Кислотных дождей за этот период выпадало крайне мало. Повышенная кислотность отмечается вследствие длительного отсутствия атмосферных осадков и накопления в этот период диоксида серы, oксида углерода, окислов азота в приземном слое атмосферы. Повышенная кислотность и минерализация атмосферных осадков приводят к атмосферной коррозии металлов, эрозии памятников архитектуры, закислению почвы, а в период выпадения вместе с аммиаком и сульфитами приводят к гибели некоторых сельскохозяйственных культур и гидробионтов.
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ www.srjournal. ru
Махинин Д. В. Особенности процесса асидификации атмосферного воздуха в городе Саранске / Д. В. Махинин, А. Н. Кузнецов. - Текст : электронный // Научное обозрение. Международный научно-практический журнал. - 2020. - № 3. - 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). - Систем. требования: Pentium III, процессор с тактовой частотой 800 МГц ; 128 Мб ; 10 Мб ; Windows XP/Vista/7/8/10 ; Acrobat 6 х.
ISSN: 2500-4212. Свидетельство о регистрации СМИ: ЭЛ № ФС 77 - 67083 от 15.09.2016 Научное обозрение. Раздел III. Слово молодым ученым. 2020. № 3. ID 255
Список использованных источников
1. Государственный доклад о состоянии и об охране окружающей среды в Республике Мордовия в 2017 году / Министерство лесного, охотничьего хозяйства и природопользования Республики Мордовия; редкол. : Ю. В. Медянкин, А. Н. Макейчев, В. М. Максимкин [и др.]. Саранск : [б. и.], 2018. 276 с.
2. Государственный доклад о состоянии и об охране окружающей среды в Республике Мордовия в 2019 году / Министерство лесного, охотничьего хозяйства и природопользования Республики Мордовия; редкол. : Ю. В. Медянкин, В. М. Максимкин, Н. А. Маланкина [и др.]. Саранск : [б. и.], 2020. 187 с.
3. Культурный ландшафт города Саранска (геоэкологические проблемы и ландшафтное планирование) / Т. И. Бурлакова, Ю. Н. Гагарин, В. А. Гуляев [и др.] ; науч. ред. и сост. А. А. Ямашкин. Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2002. 160 с.
4. Масляев В. Н. Методы эколого-географических исследований : курс лекций. Саранск : копи-центр «Референт», 2009. 134 с.
5. Масляев В. Н., Масляев М. В., Седов П. С. Оценка природной опасности накопления загрязняющих веществ в ландшафтно-геохимических системах Мордовии // Природные опасности: связь науки и практики : сб. трудов конф. Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2015. С. 266-271.
6. Масляев В. Н., Федотов Ю. Д., Любимов А. А. Краткий конспект лекций по курсу «Мелиоративная география» : учеб. пособие. Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2016. 128 с.
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ www.srjournal.ru
Махинин Д. В. Особенности процесса асидификации атмосферного воздуха в городе Саранске / Д. В. Махинин, А. Н. Кузнецов. - Текст : электронный // Научное обозрение. Международный научно-практический журнал. - 2020. - № 3. - 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). - Систем. требования: Pentium III, процессор с тактовой частотой 800 МГц ; 128 Мб ; 10 Мб ; Windows XP/Vista/7/8/10 ; Acrobat 6 х.
ISSN: 2500-4212. Свидетельство о регистрации СМИ: ЭЛ № ФС 77 - 67083 от 15.09.2016 Научное обозрение. Раздел III. Слово молодым ученым. 2020. № 3. ID 255
Mahinin Daniil
master's degree student, field of study "Ecology and Environmental management", National research N. P. Ogarev Mordovian state University, Saransk
Kuznetsov Andrei
master's degree student, field of study "Ecology and Environmental management", National research N. P. Ogarev Mordovian state University, Saransk
FEATURES OF THE ATMOSPHERIC AIR ACIDIFICATION PROCESS IN THE CITY OF SARANSK
The article deals with the features of the acidification process in the atmospheric surface layer in Saransk. Geographical factors that contribute to self-cleaning of the atmosphere are highlighted. The analysis of the dynamics of receipt of the main acid -forming substances-carbon dioxide, sulfur dioxide, nitrogen oxides - into the atmospheric surface layer is carried out.
Keywords: atmosphere, air pollution, pollutants, acid rain, acidification, city.
© АНО СНОЛД «Партнёр», 2020 © Махинин Д. В., 2020 © Кузнецов А. Н., 2020
Учредитель и издатель журнала:
Автономная некоммерческая организация содействие научно-образовательной и литературной деятельности «Партнёр» ОГРН 1161300050130 ИНН/КПП 1328012707/132801001
Адрес редакции:
430027, Республика Мордовия, г. Саранск, ул. Ульянова, д.22 Д, пом.1 тел./факс: (8342) 32-47-56; тел. общ.: +79271931888; E-mail: redactor@anopartner.ru
О журнале
S Журнал имеет государственную регистрацию СМИ и ему присвоен международный стандартный серийный номер ISSN.
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ www.srjournal.ru
Махинин Д. В. Особенности процесса асидификации атмосферного воздуха в городе Саранске / Д. В. Махинин, А. Н. Кузнецов. - Текст : электронный // Научное обозрение. Международный научно-практический журнал. - 2020. - № 3. - 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). - Систем. требования: Pentium III, процессор с тактовой частотой 800 МГц ; 128 Мб ; 10 Мб ; Windows XP/Vista/7/8/10 ; Acrobat 6 х.
ISSN: 2500-4212. Свидетельство о регистрации СМИ: ЭЛ № ФС 77 - 67083 от 15.09.2016 Научное обозрение. Раздел III. Слово молодым ученым. 2020. № 3. ID 255
S Материалы журнала включаются в библиографическую базу данных научных публикаций российских учёных Российский индекс научного цитирования (РИНЦ).
S Журнал является официальным изданием. Ссылки на него учитываются так же, как и на печатный труд.
S Редакция осуществляет рецензирование всех поступающих материалов, соответствующих тематике издания, с целью их экспертной оценки.
S Журнал выходит на компакт-дисках. Обязательный экземпляр каждого выпуска проходит регистрацию в Научно-техническом центре «Информрегистр».
S Журнал находится в свободном доступе в сети Интернет по адресу: www.srjournal.ru. Пользователи могут бесплатно читать, загружать, копировать, распространять, использовать в образовательном процессе все статьи.
Прием заявок на публикацию статей и текстов статей, оплата статей осуществляется через функционал Личного кабинета сайта издательства "Партнёр" (www.anopartner.ru) и не требует посещения офиса.
