CC BY
15УДК 504.37 : 504.3.054 : 504.064.2
А.В. Козлов, В.А. Давыдов, З.С. Калиничева, A.V. Kozlov, V.A. Davydov, Z.S. Kalinicheva, А.А. Береснев, А.А. Орехова, М.А. Бодяк-шина, A.A. Beresnev, A.A. Orehova, M.A. Bodyakshina,
Е.А. Клочков E.A. Klochkov
Нижегородский государственный педагогический Minin Nizhny Novgorod State Pedagogical
университет имени Козьмы Минина University
603950, г.Нижний Новгород, ул. Ульянова, 1 1, Ulyanova str., Nizhny Novgorod, 603950
e-mail: a_v_kozlov@mail.ru
ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СНЕЖНОГО ПОКРОВА НИЖНЕГО НОВГОРОДА ПО СОДЕРЖАНИЮ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ И НЕФТЕПРОДУКТОВ
В работе дана двухлетняя (2017-2018 гг.) оценка содержания растворимых соединений цинка, кадмия, свинца и меди, а также содержания нефтепродуктов в снеговых массах, отобранных с территории автотрасс города Нижнего Новгорода. Установлено существенное превышение в содержании данных токсикантов в снежном покрове по отношению к условно незагрязненному фону, на основании чего сделан вывод о наличии загрязнения как непосредственно дорожной территории, так и атмосферного воздуха в городской местности.
Ключевые термины: тяжелые металлы, нефтепродукты, снежный покров, автотрассы, мегаполис.
ASSESSMENT OF SNOW COVER ECOLOGICAL CONDITION OF NIZHNY NOVGOROD ON CONTENT OF HEAVY METALS AND OIL PRODUCTS
In work assessment of soluble compounds content of zinc, cadmium, lead and copper and also content of oil products in snow masses, which is selected from the territory of highways of the Nizhny Novgorod city is given two-year-old (2017-2018). Essential excess in the maintenance of these toxicant in snow cover in relation to conditionally uncontaminated background is established on the basis of what the conclusion is drawn on existence of pollution both directly road territory, and atmospheric air in the city area. Key terms: heavy metals, oil products, snow cover, highways, megalopolis.
Нижний Новгород считается одним из крупных центров России с развитой промышленной инфраструктурой и высокой степенью загазованности воздуха от деятельности промышленных предприятий и работы автомобильных двигателей [3, 9, 10]. По этим причинам загрязнение атмосферы многими экотоксикантами в пределах городской черты остается одной из главных экологических проблем мегаполисов [1].
Несмотря на то, что снег как объект оценки состояния среды не является экологически нормируемой системой, многими исследователями указывается на его высокую значимость в экологических исследованиях окружающей среды [6, 11, 12, 15, 16, 18]. Причиной тому является множество термодинамических и физико-химических факторов образования снега, его массопереноса и процессов загрязнения. В частности, в момент формирования кристаллов воды в воздухе и выпадения их на землю происходит влажная седиментация рассеянных в атмосфере поллютантов. Кроме того, в атмосферном пространстве активно развит процесс переноса воздушных масс, следствием чего является сухое осаждение загрязняющих веществ на поверхность снежного покрова. Благодаря таким естественным процессам концентрирования поллютантов в снеге содержание в нем загрязняющих
© Козлов А.В., Давыдов В.А., Калиничева З.С., Береснев А.А., Орехова А.А., Бодякшина М.А., Клочков Е.А., 2018
веществ считается одним из значимых критериев оценки экологического состояния атмосферы [2].
Проблема неблагополучного экологического состояния городской среды в настоящее время остается актуальной, а его изучение и оценка -востребованной с точки зрения регионального экологического мониторинга [5, 17]. Нужно отметить, что атмосфера населенных мест, сопряженная с поступлением загрязнителей из газо-пылевых выбросов промышленности и из выхлопных газов автотранспорта, является главной средой, транспортирующей поллютанты в почвенный покров и водные объекты. К «переносчикам» загрязняющего фона, в том числе, относят все виды осадков, основными из которых являются дождевые и снеговые массы. По этим и другим причинам эколого-химический анализ данных временно депонирующих объектов окружающей среды на предмет накопления загрязняющих веществ необходим как для понимания общего уровня загрязненности атмосферного воздуха Нижнего Новгорода, так и для ориентирования в мерах накопления как таковых загрязнителей в консервативных природных и природно-техногенных объектах - почвенном покрове и водоемах.
Целью данной работы явилось проведение оценки экологического состояния снежного покрова крупных автомагистралей города Нижнего Новгорода на основе двухлетней динамики накопления различных тяжелых металлов, а также показателя содержания органических веществ - нефтепродуктов.
Исследование снежного покрова проводилось в течение двух лет (2017-2018 гг.) в соответствии с требованиями общепринятых нормативно -методических документов [4, 13, 14].
Пробы снега отбирали вручную с помощью пластмассового цилиндра (0 = 10 см, h = 20 см) в непрозрачные полиэтиленовые пакеты. Отбор проб осуществлялся в начале февраля 2017 и 2018 гг. равномерно на протяжении крупных автомагистралей Нижнего Новгорода - Сормовское шоссе (заречная часть города) и проспект Гагарина (нагорная часть города). Для пробоотбора выбирали визуально чистые и ровные участки снежного покрова в непосредственной близости от дороги; площадь каждого участка = 10 м2. На одном участке отбирали по 5 точечных пробы, которые впоследствии смешивали в 1 объединенную пробу. С каждой автомагистрали равноудаленно друг от друга всего было отобрано по 4 объединенных пробы.
В качестве условно незагрязненного (фонового) участка был выбран участок лесного массива «Дубрава», примыкающего с северо-западной стороны непосредственно к черте города. В лесном массиве было также отобрано 4 объединенных образца снега, каждый из которых также состоял из 5 точечных.
доставляли в лабораторию и пакетов в пластиковые емкости
Пробы снега раскладывали из
(тазы) для естественного оттаивания. Анализ проб воды был проведен в Эколого-аналитической лаборатории мониторинга и защиты окружающей среды при Мининском университете по содержанию основных тяжелых металлов и нефтепродуктов [7, 8]; аналитическая повторность - трехкратная. В полученной талой воде определяли содержание цинка, кадмия, свинца и меди методом инверсионной вольтамперометрии на вольтамперометре-полярографе TA-Lab по методике определения ТМ в воде (ПНД Ф 14.1:2:4.222-06), предварительно пропустив образцы через обеззоленные фильтры («синяя» лента) и проведя минерализацию имеющихся органических веществ с помощью концентрированной муравьиной кислоты.
Содержание нефтепродуктов в пробах определяли флуориметрическим методом на анализаторе жидкости «ФЛЮ0РАТ-02-5М» по ПНД Ф 14.1:2:4.128-98.
Результаты измерений обработаны методом вариационной статистики с использованием программного обеспечения Microsoft Office Excel 2007.
В ходе проведенных исследований была получена динамика накопления рассматриваемых
экотоксикантов в пробах снеговых масс, показанная в таблице 1.
Таблица 1
Содержание тяжелых металлов и нефтепродуктов в воде снега
Показатель 2017 год 2018 год В среднем за 2 года
M ± m V M ± m V
Фоновый уровень (лесной массив Дубравы)
Цинк (Zn), мг/л 0,0058 ± 0,0014 50 0,0002 ± 0,0001 41 0,0030
Кадмий (Cd), мг/л 0,0011 ± 0,0004 74 0,0017 ± 0,0002 26 0,0014
Свинец (Pb), мг/л 0,0006 ± 0,0001 39 н.п.о.* - 0,0003
Медь (Cu), мг/л н.п.о. - н.п.о. - -
Нефтепродукты, мг/л 0,157 ± 0,040 50 0,341 ± 0,022 13 0,249
Заречная часть города (Сормовское шоссе)
Цинк (Zn), мг/л 0,0469 ± 0,0198 84 0,0236 ± 0,0049 41 0,0353
Кадмий (Cd), мг/л 0,0041 ± 0,0011 53 0,0079 ± 0,0009 24 0,0060
Свинец (Pb), мг/л 0,0053 ± 0,0014 51 0,0029 ± 0,0008 52 0,0041
Медь (Cu), мг/л 0,0048 ± 0,0006 27 0,0069 ± 0,0017 49 0,0059
Нефтепродукты, мг/л 5,454 ± 0,802 29 7,467 ± 0,948 25 6,46
Нагорная часть города (проспект Гагарина)
Цинк (Zn), мг/л 0,0363 ± 0,0132 73 0,0030 ± 0,0004 26 0,0197
Кадмий (Cd), мг/л 0,0020 ± 0,0005 49 0,0010 ± 0,0003 67 0,0015
Свинец (Pb), мг/л 0,0048 ± 0,0031 129 0,0017 ± 0,0005 56 0,0033
Медь (Cu), мг/л 0,0019 ± 0,0004 43 0,0235 ± 0,0066 56 0,0127
Нефтепродукты, мг/л 2,086 ± 0,358 34 3,411 ± 0,490 29 2,75
* - результат измерения был ниже предела обнаружения элемента в соответствии с использованием указанной методики и измерительного оборудования
В результате проведенных исследований был установлен существенно высокий уровень содержания как тяжелых металлов, так и нефтепродуктов в пробах снеговых масс, отобранных с территорий, непосредственно прилегающих к автомобильным трассам.
В частности, в среднем за 2 года содержание цинка в воде снега в заречной части города оказалось выше фонового уровня в 11,7 раза, кадмия - в 4,3 раза и свинца - 13,6 раза. Накопление нефтепродуктов в снеге превышало фоновых значений более чем в 25 раз.
Содержание экотоксикантов в снеге в условиях его накопления на проспекте Гагарина (нагорная часть города) также было высокое, но более сдержанное по отношению к заречной части города в условиях Сормовского шоссе. Так, содержание цинка было увеличено относительно фона в 6,6 раза, кадмия - только на 7%, а свинца и нефтепродуктов - в 11 раз.
При сравнении двух автотранспортных территорий между собой Сормовское шоссе оказалось более загрязненным рассматриваемыми веществами. Например, здесь количество цинка в воде снега было выше, чем на проспекте Гагарина на 79%, кадмия - на 300%, свинца - на 24%, а нефтепродуктов - на 134%. Исключением явилось содержание меди, которое оказалось выше в снеге в условиях нагорной части города (на 115%) по отношению к заречной стороне.
Нужно сказать, что подобная тенденция более сильного загрязнения снеговых масс в условиях Сормовского шоссе могла быть обусловлена не только различиями в транспортной нагрузке на автомагистрали, но и особенностями мезорельефа заречной городской местности, где имеется более значительное оседание атмосферных загрязнений и наблюдается эпизодическое образование смога. Данные факты могут способствовать концентрированию в осадках токсикантов.
На основании полученных двухлетних данных и проведенных расчетов сделан вывод о наличии в как в составе атмосферы, так и в приземных ее слоях высокого накопления тяжелых металлов и нефтепродуктов.
Библиографический список
1. Андреева О.С., Ермак Н.Б., Таргаева Е.Е. Оценка показателей эколого-хозяйственного баланса территории при формировании экологического каркаса индустриального города // Успехи современной науки. 2016. № 6. Т. 1. С. 135-139.
2. Василенко В.Н., Назаров И.М., Фридман Ш.Д. Мониторинг загрязнения снежного покрова. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 181 с.
3. Географический атлас Нижегородской области / Г.С. Камерилова, С.В. Наумов, Г.Г. Побединский и др. Н.Новгород: Верхневолжское АГП, 2005. 52 с.
4. ГОСТ 17.1.5.05-85 Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб поверхностных и морских вод, льда и атмосферных осадков. М.: Изд-во стандартов, 1985. 12 с.
5. Гусева Т.В., Молчанова Я.П., Заика Е.А., Виниченко В.Н., Аверочкин Е.М. Гидрохимические показатели состояния окружающей среды. М.: Эколайн, 2000. 87 с.
6. Исламова А.А., Палатова Е.Э. Анализ уровня загрязненности почвенно-растительной компоненты урбоэкосистемы города Бирск республики Башкортостан // Успехи современной науки. 2017. № 1. Т. 5. С. 15-17.
7. Козлов А.В. Лабораторно-инструментальные методы исследований в экологии объектов окружающей среды: учебно-методическое пособие. Н. Новгород: НГПУ им. К. Минина, 2016. 89 с.
8. Козлов А.В. Оценка экологического состояния почвенного покрова и водных объектов: учебно-методическое пособие. - Н. Новгород: Мининский университет, 2016. - 146 с.
9. Копосова Н.Н., Козлов А.В., Шешина И.М. Анализ территориальных различий в уровнях концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе города Нижнего Новгорода // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 3. С. 581.
10. Копосова Н.Н. Нижний Новгород: исследование города как социально-экологической среды: Автореф. дис. канд. геогр. наук. Санкт-Петербург, 1997. 19 с.
11. Купчик Е.Ю. Химический мониторинг снежного покрова г. Чернигова // Науковий вюник Ужгородського нацюнального ушверситету. Серiя Хiмiя. 2014. № 2 (32). С. 84-90.
12. Летенкова И.В., Литвинов В.Ф., Сморжок В.Г. Химический анализ снежного покрова Новгородской области // Вестник Новгородского государственного университета. 2014. № 76. С. 73-76.
13. МР 5174-90 Методические рекомендации по оценке степени загрязнения атмосферного воздуха населенных пунктов металлами по их содержанию в снежном покрове и почве. М.: Изд-во стандартов, 1990. 7 с.
14. РД 52.04.186-89 Руководство по контролю загрязнения атмосферы. М.: Изд-во стандартов, 1989. 615 с.
15. Шадрин И.А. Анализ токсичности снежного покрова г. Красноярска методом биотестирования // Вестник КрасГАУ. 2017. № 12. С. 230-235.
16. Шумилова М.А., Садиуллина О.В., Петров В.Г. Исследование загрязненности снежного покрова на примере города Ижевска // Вестник Удмуртского университета. Серия: физика и химия. 2012. № 2. С. 83-89.
17. Щукова И.В., Кивилева З.В. Качество воды водозаборных скважин в районах малоэтажной застройки городских агломераций // Успехи современной науки. 2016. № 11. Т. 10. С. 87-89.
18. Янченко Н.И., Яскина О.Л.Особенности химического состава снежного покрова и атмосферных осадков в городе Братске // Известия Томского политехнического университета. 2014. Т. 324. № 3. С. 27-35.
