CC BY
65
№ 298
ВЕСТНИК ТОМСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА
Май
2007
НАУКИ О ЗЕМЛЕ
УДК 504.3.054:550.4(571.16):624.131
А.О. Иванов
ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ПРИЗЕМНОГО СЛОЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА Г. ТОМСКА И ОБЬ-ТОМСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ В 2006 г. (ПО ИТОГАМ СНЕГОВОЙ СЪЕМКИ)
Представлены результаты экогеохимических исследований снегового покрова г. Томска и Обь-Томского междуречья в 2006 г. Выделены наиболее загрязненные районы г. Томска и территории междуречья; установлены показатели пылевой нагрузки, коэффициентов концентрации металлов в снеговой пыли, рассчитаны суммарные показатели загрязнения снегового покрова, выявлены локальные аномалии; дана оценка удовлетворительного санитарно-гигиенического состояния атмосферного воздуха г. Томска и Обь-Томского междуречья.
Эколого-геохимическое состояние города зависит и определяется многими факторами. Важнейшие - это объем и химический состав выбросов, климатические и физико-географические условия района, а также факторы застройки и размещения источников загрязнения. Данные факторы определяют состояние и оказывают влияние на все компоненты окружающей среды города.
Чистый атмосферный воздух представляет собой смесь газов, паров воды и взвешенных частиц естественного происхождения, называемых аэрозолями. Аэрозоли - это дисперсные системы, состоящие из твердых частичек, находящихся во взвешенном состоянии в жидкой или газовой среде [1, 2]. Естественными источниками поступления аэрозолей являются процессы дефляции почв, вулканическая и космическая пыль, вынос солей с поверхности морей и океанов, цветочная пыльца, споры и т.д. Антропогенными источниками аэрозолей являются техногенные выбросы в атмосферу от различных предприятий, автотранспорта, котельных и т.д.
Атмосфера в городе представляет собой важнейшую жизнеобеспечивающую среду, чистота которой особенно важна для сохранения здоровья городского населения. С другой стороны, это среда, в которой идет рассеивание и транзит значительных объемов далеко не безвредных отходов производства и выбросов автотранспорта. Очищение атмосферы происходит в основном под действием сил гравитации и выносом с выпадающими атмосферными осадками с дальнейшим поступлением загрязнителей в депонирующие среды и миграционные потоки. В почвах, снеговом покрове, донных отложениях происходят фиксация и накопле-
Значения пылевой нагрузки на террит
ние различных поллютантов, которые отмечаются затем и в растительном покрове, живых организмах.
Снеговой покров в районах с достаточно длительным его экспонированием является почти идеальной депонирующей средой для изучения аэрогенных выпадений из атмосферы. Методика проведения экологогеохимических исследований снегового покрова хорошо разработана и дает вполне воспроизводимые результаты [3, 4].
Весной 2006 г. автором производилась оценка притока пыли на подстилающую снеговую поверхность Обь-Томского междуречья и в г. Томске.
Снеговые пробы отбирались в течение марта. Опробование проводилось методом конверта со стороной 5 м на всю мощность снегового покрова. В каждой точке опробования производился отбор 5 частных проб, фоновая выборка отбиралась на участках с предполагаемой низкой техногенной нагрузкой, т.е. в центральной части междуречья, где брали по 7 частных проб. В 2006 г. были отобраны 24 пробы в Томске и 7 фоновых проб на территории Обь-Томского междуречья.
На основе массы пыли в снеговой пробе, полученной после фильтрации снеготалой воды через беззоль-ный фильтр «синяя лента» и взвешивания фильтра с осадком, рассчитывают показатель пылевой нагрузки. Он отражает приток пыли, в граммах или миллиграммах, на поверхность снегового покрова, площадью 1 м2 за период в 1 сут. На основе этого показателя делают первые выводы о степени загрязнения снегового покрова и атмосферного воздуха. Рассчитанный показатель пылевой нагрузки (Рп) на территории Обь-Томского междуречья представлен в табл. 1.
Т а б л и ц а 1
ии Обь-Томского междуречья в 2006 г.
Номера проб Показатель пылевой нагрузки, мг/м2сут Г еографическая привязка
1382с-06 8,06 5 км на юг от д. 86 квартал
1383с-06 14,95 9 км на юг от д. 86 квартал
1384с-06 10,81 13 км на юг от д. 86 квартал
1385с-06 8,28 16 км на юг от д. 86 квартал
1386с-06 9,62 19 км на юг от д. 86 квартал
1387с-06 10,24 д. 86 квартал
1388с-06 9,76 13 км от д. 86 квартал на восток
Центральные и южные районы Обь-Томского междуречья испытывают меньшее антропогенное воздействие по сравнению с восточными и северо-восточными, именно эти районы следует принимать за фоновые территории. Фоновые пробы были отобраны в центральной части Обь-Томского междуречья на удалении в 30-50 км от г. Томска. Средний показатель пылевой нагрузки, принятый за фон, в 2006 г. составил 10,3 мг/м2сут, стандартное отклонение 2,3 мг/м2сут, коэффициент вариации 22%. Если сравнивать полученные результаты с данными 2005 г., то отмечается небольшое увеличение средней пылевой нагрузки в районе междуречья с 7,1 мг/м2сут в
2005 г. до 10,3 мг/м2сут в 2006 г.
Общий вывод о запыленности территории Обь-Томского междуречья за период исследований с 2001 по 2006 г. следующий: минимальные значения пылевой нагрузки имеют точки пробоотбора, которые расположены дальше от зоны влияния города, автомагистралей области, местных деревень и поселков, а также не но-
Значения пылевой наг
сят следов воздействия процессов дефляции почв и метелевого переноса [S].
Оценка санитарно-гигиенического состояния производилась по утвержденной Минздравом СССР ориентировочной шкале аэрогенных очагов загрязнения. Основными санитарно-гигиеническими показателями состояния воздушной среды в данной шкале являются показатель пылевой нагрузки и концентрация тяжелых металлов в пыли [2].
Опираясь на показатель пылевой нагрузки по ориентировочной шкале оценки аэрогенных очагов загрязнения, уровень загрязнения Обь-Томского междуречья в
2006 г. оценивается ниже среднего умеренно опасного.
При анализе результатов снегового опробования в г. Томске выявлено, что среднее значение пылевой нагрузки в городе превышает фоновую нагрузку почти в S раз и составляет 49,0 мг/м2сут. Пылевая нагрузка в Томске по данным снеговой съемки в 2006 г. представлена в табл. 2.
Т а б л и ц а 2
ки в г. Томске в 2006 г.
Номер пробы Пылевая нагрузка, мг/м2сут Г еографическая привязка
1358с-06 42,42 Стадион Кедр
1359с-06 99,62 Выезд на Кузовлево
1360с-06 36,69 Район ОКБ
1361с-06 109,03 43 школа (ул. Новосибирская)
1362с-06 26,10 микрорайон Солнечный
1363с-06 76,19 Вокзал Томск 2
1364с-06 42,86 АРЗ (1 школа)
1365с-06 73,91 ул. Интернационалистов (II лицей)
1366с-06 37,52 Михайловская роща
1367с-06 46,29 Белое озеро
1368с-06 63,20 Черемошники (ул. Омская)
1369с-06 44,28 Драмтеатр
1370с-06 36,50 Буфф-сад
1371с-06 36,53 ул. Жуковского, 20
1372с-06 20,29 Академгородок
1373с-06 27,10 По дороге на пос. Бактин
1374с-06 41,40 34 школа (конец Фрунзе)
1375с-06 144,46 ГРЭС-2
1376с-06 23,81 п. Степановка
1377с-06 43,90 Вокзал Томск I
1378с-06 37,01 18 гимназия («Томские товары»)
1379с-06 17,18 Стадион Буревестник
1380с-06 28,97 Лагерный сад
1381с-06 20,76 6-й корпус ТГУ
Высокие нагрузки фиксируются в пробах, отобранных в зоне влияния источников выбросов, и в районах, где высокие пылевые нагрузки обусловлены особенностями ландшафта и циркуляции воздушных масс.
Автомобильный транспорт производит выброс значительного объема загрязняющих веществ, особенно при сильной загруженности автодорог в «часы пик» и на светофорах. Некоторые районы г. Томска плотно застроены, улицы имеют небольшую пропускную способность и т.д., все это способствует росту приземных концентраций загрязняющих веществ на территориях, прилегающих к автодорогам. Стационарные источники выбросов, внося свой «вклад» в картину загрязнения, значительно усложняют её. За счет этого пылевая нагрузка в условиях города сильно варьирует и зависит от находящихся поблизости источников выбросов и ландшафтно-климатических особенностей.
На основе показателя пылевой нагрузки в 2006 г. можно сделать вывод, что северно-западные и северо-
восточные районы города, в отличие от южных и центральных, подвергаются наиболее интенсивному воздействию со стороны большинства промышленных предприятий города, так как располагаются с подветренной стороны.
По итогам снеговой съемки в 2006 г. были определены содержания металлов в снеговой пыли территории г. Томска и Обь-Томского междуречья методом количественного спектрального анализа по аттестованной методике в НИЛ ЭПМ Томского университета. В соответствии с принятой методикой обработки результатов геохимического изучения снегового покрова были подсчитаны коэффициенты концентраций металлов (Kc) в относительных единицах как отношение концентрации элемента в пробе к фоновому содержанию.
Если рассматривать средние коэффициенты концентраций металлов в снеговой пыли (рис. 1), по г. Томску складывается следующая картина: повышен-
19S
ные средние коэффициенты концентрации отмечаются для молибдена, титана, циркония, бария, никеля, иттрия, кобальта, сурьмы; Кс равно 1,5 для хрома, ванадия и лантана.
Наиболее высокие Кс отмечаются для проб северных районов и окраин города (из-за сноса в них выбросов
предприятий). Повышенные значения Кс характерны и для проб, испытывающих влияние местных, локальных источников выбросов. Можно сделать вывод: спектр элементов, которые находятся в аномальных концентрациях на территории г. Томска, определяется видами промышленных производств, находящихся в черте города.
Pb Оы вп Mn Ва 2п 1_а V N1 От 2г Ті ОЬ Ві Mo Д9 Бг Ой У Рис. 1. Средние коэффициенты концентрации металлов снеговой пыли в г. Томске в 2006 г.
Ввиду поликомпонентности зон техногенного за- как сумма коэффициентов концентрации всех металлов
грязнения для их характеристики используется сум- в пробе, Кс которых превышает 1, с вычитанием числа
марный показатель загрязнения ^с), рассчитываемый учитываемых по Кс элементов без одного (табл. 3).
Т а б л и ц а 3
Значения суммарного показателя загрязнения в г. Томске в 2006 г.
Номер пробы Суммарный показатель загрязнения ^с) Географическая привязка
1358с-06 11,43 Стадион Кедр
1359с-06 3,45 Выезд на Кузовлево
1360с-06 12,42 Район ОКБ
1361с-06 - 43 школа (ул. Новосибирская)
1362с-06 20,29 микрорайон Сорлнечный
1363с-06 4,84 Вокзал Томск 2
1364с-06 9,68 АРЗ (11 школа)
1365с-06 10,72 ул. Интернационалистов (7 лицей)
1366с-06 9,55 Михайловская роща
1367с-06 17,58 Белое озеро
1368с-06 12,44 Черемошники (ул. Омская)
1370с-06 13,04 Драмтеатр
1371 с-06 15,90 Буфф-сад
1372с-06 10,60 ул. Жуковского, 20
1373с-06 7,23 Академгородок
1374с-06 5,49 По дороге на пос. Бактин
1375с-06 12,05 34 школа (конец Фрунзе)
1376с-06 5,03 ГРЭС-2
1377с-06 8,38 п. Степановка
1378с-06 13,70 Вокзал Томск 1
1379с-06 10,18 18 гимназия («Томские товары»)
1380с-06 11,49 Стадион Буревестник
1381с-06 13,48 Лагерный сад
Средний показатель суммарного загрязнения по городу в 2006 г. составил 10,86. Самый высокий суммарный показатель загрязнения зафиксирован в микрорайоне Солнечный, где он составил 20,29. Это, вероятно, обусловлено выпадениями загрязняющих веществ фа-
кела ГРЭС-2. Суммарный показатель загрязнения 17,58 зафиксирован в районе Белого озера. В районе ул. Жуковского, 20 отмечен Zc, равный 15,9. В целом, северные районы г. Томска характеризуются несколько повышенными значениями суммарного показателя за-
грязнения. В остальных районах суммарный показатель загрязнения близок к среднему по городу.
При расчете суммарного показателя загрязнения учитываются только коэффициенты концентрации больше единицы. Таким образом, некоторые химические элементы на территории города не вносят вклад в расчет Zc и состояние приземного слоя атмосферного воздуха.
Опираясь на показатели пылевой нагрузки (Рп) и суммарный показатель нагрузки ^с) по ориентировочной шкале оценки аэрогенных очагов загрязнения, состояние приземного слоя атмосферного воздуха в г. Томске в 2006 г. оценивается ниже среднего умеренно опасного уровня (Рп = 250-450 мг/м2сут; Zc = 64-128).
Все оценочные показатели, такие как пылевая нагрузка, суммарный показатель загрязнения и коэффициенты концентрации, не достигают заданных пределов среднего умеренного опасного уровня загрязнения.
Ориентируясь на рекомендуемые геохимические показатели состояния снегового покрова и данные о притоке загрязнителей в 2006 г., общее санитарно-
гигиеническое состояние атмосферы города можно считать благополучным. Наиболее запыленными районами города являются северные, северо-восточные и северозападные, а также пространства, прилегающие к автодорогам, где загрязнение может достигать среднего умеренно опасного уровня. Наиболее чистыми районами города являются южные.
ЛИТЕРАТУРА
1. Геохимия окружающей среды / Ю.Е. Сает, Б.А. Ревич, Е.П. Янин и др. М.: Недра, 1990. 335 с.
2. Летувнинкас А.И. Антропогенные геохимические аномалии и природная среда: Учеб. пособие. Томск: Изд-во НТЛ, 2002. 280 с.
3. Василенко В.Н., Назаров И.М., Фридман Ш.Д. Мониторинг загрязнения снежного покрова. Л.: Гидгометеоиздат, 1985. 180 с.
4. Летувнинкас А.И., Петров А.И. Методические аспекты экогеохимических работ с использованием снегового покрова // Матер. конф. «Про-
блемы геологии и геохимии юга Сибири». Томск, 2000. С. 190-194.
5. Иванов А.О. Состояние приземного слоя атмосферного воздуха Обь-Томского междуречья по итогам снеговых съемок 2001-2005 гг. // Шестое
Сибирское совещание по климато-экологическому мониторингу: Матер. совещания / Под ред. М.В. Кабанова. Томск, 2005. С. 133-135.
Статья представлена кафедрой геохимии геолого-географического факультета Томского государственного университета, поступила в научную редакцию «Науки о Земле» 20 ноября 2006 г., принята к печати 27 ноября 2006 г.
