156277
.pdfУДК 551.557.53 (045)
ВЛИЯНИЕ АВТО- И ЖЕЛЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА НА СОДЕРЖАНИЕ ВЗВЕШЕННЫХ ЧАСТИЦ И СУЛЬФАТОВ СНЕГОВОГО
ПОКРОВА Г.АРХАНГЕЛЬСКА
Чагина Н.Б.
Северный(Арктический )федеральный университет им.М.В.Ломоносова, г.Архангельск, РФ
e-mail: chaginan26@mail.ru
Вопрос о воздействии человека на атмосферу находится в центре внимания экологов всего мира, так как крупнейшие экологические проблемы современности (выпадение кислотных дождей, эрозия почв, смогообразование) и как следствие ухудшение здоровья населения, связано именно с загрязнением атмосферы. Наиболее значительное загрязнения воздуха происходит в урбанизированных территориях, что обусловлено функционированием авто и железнодорожного транспорта, сжиганием топлива на ТЭЦ, специфическими производствами [1, 2], и Архангельск в этом смысле не является исключением. Основными загрязнителями в воздушной среде города являются серосодержащие соединения и взвешенные частицы. В ряду серосодержащих загрязнителей в первую очередь выделяют оксид серы (IV), являющийся компонентом влажных выпадений в виде серной кислоты и её солей. Этому преобразованию способствуют оксиды и соли металлов, содержащиеся в воздухе в виде пыли и выполняющие роль катализаторов. Экспериментальные наблюдения показывают, что вымывание частиц осадками в сильной степени зависит от типа осадков. Установилено, что снежные хлопья являются более эффективными «мусорщиками», чем капли дождя. Осадки в виде снега в 3 – 4 раза эффективнее вымывают твердые аэрозоли, чем дождь. Высокая очищающая способность плавающих снежных хлопьев обусловлена их большой поверхностью и медленной седиментацией – в результате они по пути своего падения могут набрать значительно больше примесей, чем капли. Поэтому содержание атмосферных примесей будет больше в снеге, чем в каплях, что облегчает проведение химического анализа [3,4].
Для проведение анализа отбирали пробы снега согласно РД [5] с 14 пробных площадей (ПП) г. Архангельска в начале периода установления постоянного снежного покрова (6–9 ноября) и в конце марта, т.к. снежный покров уже полностью сформировался и все вещества накоплены в большом количестве за весь зимний период. Исследование охватывает период 2010 – 2011 гг. Пробы отбирали как вдоль транспортных магистралей с разной степенью транспортной нагрузки, так и вблизи точечных источников загрязнения (ПП: 1 – железная дорога; 2 – перекресток улиц Воронина и Дачная (количество автотранспорта – 3204 шт/сут); 3 – площадь Терехина (количество
машин – 42450 шт/сут); 4 – перекресток улиц Краснофлотская и Советская (количество машин – 16560 шт/сут); 5 – перекресток проспекта Ленинградский с ул. Галушина (количество машин – 53088 шт/сут); 6 – перекресток улицы Суворова и проспекта Троицкий (количество машин – 4044 шт/сут); 7 – улица Гагарина (количество машин – 51120 шт/сут). Так же пробы снега были отобраны на разных расстояниях (5, 25, 50, 100 метров) от железной дороги и от автомагистралей с различной нагрузкой автотранспорта (ПП: 8 - ул. Дачная; 9 - пр. Троицкий (ул. Комсомольская); 10 – федеральная трасса М8 (на выезде из г. Архангельска); 11 - пр. Ломоносова (парк ПГУ им.М.В.Ломоносова). Пробы снега были отобраны на трех свалках снега. Свалки расположены в разных частях города (ПП: 12 - ул. Советская (р-н Соломбала); 13 - ул. Карпогорская (р-н Майская горка); 14 - Окружное шоссе) [6]. Были определенны: содержание взвешенных частиц (методом гравиметрии), сульфаты (методом турбидиметрии с желатином), а так же рН (методом ионометрия) [5].
По содержанию взвешенных частиц расчитана пылевая нагрузка:
Рn=P/(S·t),
где Р – масса пыли в пробе (мг; кг);S – площадь шурфа (м2); t – время от начала снегостава (количество дней) [3]. Величина пылевая нагрузки по пробным площадям к началу снеготаяния 2010 г варьируется в пределах 0,36 – 0,98 мг/(м2·сут), среднее значение составляет 0,63 мг/(м2·сут). Значение пылевой нагрузки по пробным площадям существенно различается, в некоторых случаях примерно в три раза. Так на ПП 1 (железная дорога) пылевая нагрузка (Рn ) составила 0,98 мг/(м2 ·сут), а для ПП 7 (ул. Гагарина) Рn=0,36 мг/(м2·сут), причем, ул. Гагарина одна из улиц с максимальной транспортной нагрузкой. В сравнении с ПП 8 (городской фоновый) с запыленностью 0,002 мг/(м2·сут ) пылевая нагрузка по ПП 1 и 7 превышает в 49 и 18 раз соответственно. К 2011 г указанная тенденция сохраняется, лидером загрязнения по пыли является ПП 1 (железная дорога), по транспортным магистралям наблюдается увеличение загрязнения на ПП 4,5,7, что может быть связано, по-видимому, с увеличением парка автомашин. Сравнение полученных значений с нормативными показателями (0–250 мг/(м2·сут))[3] свидетельствует о низком уровне загрязнения.
Оценка пылевой нагрузки в зависимости от расстояния и от источников загрязнения выявила, что наибольшее загрязнение распространяется на расстоянии 5–25 м. В независимости от транспортной нагрузки максимальное загрязнение на расстоянии 5–25 м, на расстоянии 50–100 м исчезающее мало. Выявлено, что взвешенные частицы от автотранспортных источников рассеиваются на большие расстояния, чем от железнодорожного транспорта в черте города. Показатель кислотности в пробах снега в районе железной дороги находится в интервале 4,097–6,123 значений рН, вдоль автодорог минимальная кислотность 3,510 рН, максимальная 6,858 рН, а нормативные показатели рН 6,5–8,5, что позволяет говорить о подкислении атмосферных выпадений в районе авто и железнодорожных магистралей.
Наибольшее загрязнение сульфат-ионами наблюдается на ПП 1 (железная дорога), вдоль автодорог максимальное загрязнение сульфат-ионами наблюдается на ПП 4 (перекресток улиц Краснофлотская и Советская), что может быть объяснено близким расположением ТЭЦ. Минимальное загрязнение сульфат-ионами наблюдается на ПП 2 (перекресток улиц Воронина и Дачная), это может быть объяснено малым количеством автотранспорта и отдаленностью от ТЭЦ. В пробах снега ПДК сульфат-ионов в снежном покрове 100 мг/л. Следовательно, в черте города не можем говорить о сульфатном загрязнении, т.к. нет превышения ПДК по всем пробным площадям. Выявлена положительная корреляция между содержанием сульфат-ионов и взвешенными частицами, которая сохраняется в рамках как одного сезона, так и в динамике по годам. Проведенный корреляционный анализ позволяет с достоверностью 53–96% говорить о влиянии пылевого загрязнения на содержание сульфатионов в атмосфере. Содержание сульфатов определяли в пробах снега на территории снежных свалок, являющихся стационарными точечными источниками загрязнения. На свалках города содержание сульфат-ионов находится в интервале 49,4–88,0, что значительно выше в 4 раза (весна, 2010 г), в 7 раз (осень, 2010 г), в 3 раза (весна, 2011 г) , чем на пробных площадях вдоль транспортных магистралей. В зависимости от вида транспорта и расстояния от источника загрязнения содержание сульфатов распределено неравномерно.
Наибольшее содержание сульфат-ионов было определено в пробах снега, отобранных рядом с железной дорогой. Кроме того, значительные величины концентрации сульфат-ионов наблюдается на пр. Троицкий, что может быть связано с плотностью городской застройки, а значит малой развеиваемостью ветрами транспортных выхлопов. На всех пробных площадях по мере удаления от источника загрязнения содержание сульфат-ионов уменьшается. На трассе М8 уже на расстоянии 25 м содержание сульфат-ионов становится значительно меньше, чем на расстоянии 5 м.
На основе полученных данных оценена характеристика загрязнения снежного покрова Zc, которая определяется степенью накопления вещества – загрязнителя по сравнению с природным фоном и рассчитывается по формуле:
Zc=Σci/сф-(n-1),
где сi – концентрация загрязняющего вещества, мг/л; сф – концентрация загрязняющего вещества в фоновой точке,мг/л; n – число определяемых компонентов. Показатель сульфатного агрязнения Zc составляет: весна, 2010 г – 14,32 мг/л; весна, 2011г – 20,0 мг/л, что по ориентировочной шкале оценки очагов загрязнения снежного покрова соответствует допустимому уровню загрязнения и в краткосрочной перспективе не может представлять опасности здоровью населения.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Василенко В.Н. мониторинг загрязнения снежного покрова /В.Н. Василенко, И.М. Назаров, Ш.Д. Фридман. – Л.: Гидрометеоиздат, 1985. – 181 с.
2. Методические рекомендации по оценке степени загрязнения атмосферного воздуха населенных пунктов по их содержанию в снежном покрове и почве. – М.: ИМГРЭ, 1990. – 9 с.
3. Коркина С.В. Исследование выбросов подвижного состава железнодорожного транспорта по интенсивности загрязнения снежного покрова/ С.В. Коркина, Я.В. Акименко, В.М. Руцкий, П.П. Пурыгин. – Вестник СамГУ, 2003. – 134 с.
4. Ершов Г.Л. Оценка степени загрязнения снега вблизи автодорог с интенсивным движением автотранспорта/ Г.Л. Ершов, Р.Г. Парасич. – Изд-во Омск. ун-та, 2006. – 50 с.
5. Руководство по контролю загрязнения атмосферы РД 52.04.186-89. – Л.: Гидрометеоиздат 1991. – 372 с.
6. Чагина Н.Б., Агафонова О.А., Чульцова П.С. Исследование физикохимических параметров снеговых выпадений на территории г.Архангельска 2010-2011 гг//Экологические проблемы Севера: Межвузовский сборник научных трудов/ отв.Редактор П.А.Феклистов. – Архангельск: изд-во С(А)ФУ, 2011. – Вып.14. –С.101-103.
Заявка на участие в конференции ФИО Чагина Наталья Борисовна
Место работы Северный (Арктический) федеральный университет
им. М.В.Ломоносова
Адрес163071, г. Архангельск, ул. Воскресенская, д.99, кв.275
Должность
доцент
Ученое звание доцент
Ученая степень
кандидат технических наук
Контактный телефон 89115825834; 88182621776
Е-mail chaginan26@mail.ru
Форма участия заочная
Название доклада ВЛИЯНИЕ АВТО- И ЖЕЛЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА НА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ СНЕГОВОГО ПОКРОВА Г.АРХАНГЕЛЬСКА
Необходимые для доклада технические средства нет
Необходимость бронирования гостиницы нет