156268

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ СУЛЬФАТ-ИОНОВ В АЭРОЗОЛЯХ Г.АРХАНГЕЛЬСКА.

Чагина Н.Б., Пилюгина М.В. Поморский государственный университет

Городская среда обитания – это совершенно особая экосистема, поскольку именно здесь антропогенное воздействие присутствует в наиболее концентрированном виде, что приводит к значительному загрязнению природной среды в целом и атмосферы в частности. Попадая в атмосферу, техногенные поллютанты в виде газов и аэрозольных частиц с воздушными потоками распространяются на значительные расстояния, воздействуя на объекты окружающей среды в том числе и на человека.

Аэрозоли, являясь производными воздушных масс, могут быть использованы в качестве индикатора загрязнения атмосферы. Исторически, термин «аэрозоль» был впервые использован английским химиком Ф.Дж.Доннаром в конце первой мировой войны для обозначения облаков, состоящих из частиц соединений мышьяка, применявшихся в качестве отравляющих веществ немецкими войсками (Смирнов, 1990). В современном понимании аэрозоли представляют собой дисперсные системы с газовой дисперсионной средой и твердой или жидкой дисперсной фазой. В качестве источников поступления аэрозольных частиц в атмосферу выделяют два направления: естественный и антропогенный. Источниками естественных или фоновых аэрозолей являются океаны, космическая пыль, частицы почвы и горных пород, пыльца растений, споры, бактерии, частицы дыма, возникающие при лесных и торфяных пожарах, продукты вулканических извержений. К аэрозолям антропогенного происхождения обычно относят аэрозоли, образующиеся в результате сжигания разнообразных видов топлива, выбросы промышленных предприятий, распыление инсектицидов и пестицидов и т.д.(Павлова, 1999). Аэрозоли, образующиеся в результате сжигания топлива, разделяют на первичные и вторичные. Первичные образуются непосредственно в процессе горения: сажа и смолистые вещества, а также высокодисперсные частицы золы. Вторичные аэрозоли образуются в результате конденсации продуктов химических и фотохимических атмосферных реакций на частицах сажи. В атмосфере городов вторичные аэрозоли являются источником канцерогенного фотохимического тумана или смога (Бажин, 2001).

На территории Архангельской агломерации основная доля в химическом составе аэрозолей принадлежит серосодержащим соединениям, в частности сульфатам, что обусловлено спецификой промышленных предприятий и климатическими условиями региона (Климат…, 1982). При сжигании топлива (угля и нефтепродуктов) сера, содержащаяся в них, окисляется. При этом образуется: SO2 и SO3. В процессе первичного горения топлива до SO3 окисляется менее 3% серы. Оставшаяся часть превращается в SO2 - первичную

серы в атмосфере участвуют радикалы •ОН, образующиеся в атмосфере за счёт

фотолиза озона в ультрафиолетовых лучах в присутствии паров воды (Исидоров, 2001). Другой механизм образования сульфатного аэрозоля связан с окислением оксидов серы в облачных каплях, протекающий также за счёт радикалов •ОН. В этом случае в процессе участвуют молекулярные ионрадикалы SO3‾• и гидросульфит-ион НSO3‾, а окислителем выступает кислород и процесс может носить цепной характер, особенно в урбанизированных районах, где концентрация SO2 велика. Помимо оксидов серы, поступающих в тропосферу в результате сжигания топлива, серосодержащие вещества образуются и в результате жизнедеятельности микроорганизмов, продуцирующих в первую очередь меркаптаны, сульфиды, ди- и полисульфиды. В результате последовательного окисления этих соединений посредством кислорода и гидроксильных радикалов также образуются серная кислота и сульфаты (Исидоров, 2001).

Определение сульфат-ионов проводили на кафедре химии ПГУ им.М.В.Ломоносова методом турбидиметрии с использованием 2 методик – методики ГОСТ 4389-72 с гликолевым реактивом и методики с насыщенным раствором хлорида бария (Мониторинг…, 1979; Руководство…, 1998). В основе методов лежит реакция образования сульфата бария. В результате образуется суспензия, которая стабилизируется в методике с гликолевым реактивом этиленгликолем, а в методике с насыщенным раствором хлорида бария - 1% раствором желатина. Измерение проводились на фотоэлеткроколориметре КФК-2. Пробы отбирали в 6 точках города Архангельска методом конверта в трехкратной повторности: 1 – парк ПГУ, 2 – перекрёсток улиц Урицкого и Набережной Северной Двины, 3 – перекрёсток улицы Шубина и проспекта Троицкий, 4 – перекрёсток улиц Урицкого и проспекта Ленинградский, 5 – перекрёсток улиц Свободы и Набережной Северной Двины, 6 – перекрёсток улиц Садовая и проспекта Троицкий. Результаты определения представлены в таблице:

Результаты определения содержания сульфат-ионов в пробах атмосферных осадков (2006 г.)

После проведения математической обработки с помощью t-критерия Стьюдента при =0,95 было выявлено, что расхождение между средними значениями в пробах, взятых на разных территориях и определенные различными методами, статистически не значимо. Это можно объяснить тем, что сульфат-ионы распространяются с воздушными потоками на большие расстояния от источника загрязнения (Бажин, 2001). Поэтому результаты определения содержания сульфат-ионов в пробах, взятых на сравнительно небольшой территории, имеют близкие значения. По данным определения концентрации сульфат-ионов в атмосферных осадках не превышают ПДК в природных средах (ПДК SO42- в воде 100 мг/л, ПДК среднесуточная SO42- в воздухе 50 мг/л) (Предельно…, 1998).

Таким образом, среднее содержание сульфат-ионов по точка отбора составило 17,45 – 17,50 мг/л , что в 2,9 раз меньше ПДК по воздуху. Кроме того, выбор методики для определения сульфат-ионов существенного значения не имеет.

Литература

1.Бажин Н.И. Кислотные дожди //Соросовский образовательный журнал. –

2001. - №7 – с. 49-52.

2.Исидоров В.А. Органическая химия атмосферы. – СПб.: Химиздат, 2001. – 353 с.

3.Климат Архангельска /Под ред. Ц.А. Швер, А.С. Егоровой. – Л.: Гидрометиоиздат, 1982. – С.35-43.

4. Мониторинг фонового загрязнения атмосферы /Под ред. Зайцева Н.А. – Л.: Гидрометеоиздат 1979. – 135 с.

5.Павлова И.Л. Аэрозоли в атмосфере Земли. – М.: МГУ, 1999. – 51 с. 6.Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населённых мест. Гигиенические нормативы. М.: Российских регистр потенциально опасных химических и биологических веществ Минздрава России, 1998. – 69с.

7.Руководство по контролю загрязнения атмосферы. РФ. 323-51-20 /Под ред. Семёнова И.С. – М.: Наука, 1991. – 140c.

8.Смирнов Б.М. Аэрозоли в плазме. – М.: ИВТАН, 1990. – С.4-8.