Cток неорганических экотоксикантов со снеговой водой в водосборный бассейн (на примере Братского водохранилища)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Cток неорганических экотоксикантов со снеговой водой в водосборный бассейн (на примере Братского водохранилища)

С ростом антропогенных выбросов в окружающую среду неуклонно возрастает влияние человеческой деятельности на круговорот химических веществ, на их природный баланс.

Наибольший вклад в выбросы от стационарных источников вносят предприятия теплоэнергетики, химической и нефтехимической, целлюлозно-бумажной промышленностей, цветной металлургии и автотранспорта. Суммарно в атмосферу населенных пунктов Иркутской области в 2007 г. по данным статотчетности выброшено 544,321 тыс. т загрязняющих веществ. Вклад предприятий г. Братска в суммарный выброс составил 23%. [1]. Только от предприятий ОАО «РУСАЛ БрАЗ», ТЭЦ-6, ООО «Братский завод ферросплавов» и ОАО «Группа Илим» поступило в атмосферу 113 тыс. т загрязняющих веществ.

Снеговой покров является средой, аккумулирующей загрязняющие вещества из атмосферы. Определение этих веществ в снеговом покрове позволяет провести оценку уровня загрязнения атмосферного воздуха в зимний период, установить районы рассеивания выбросов в атмосферу от их источников, пути поступления загрязняющих веществ в поверхностные воды и почвы. Учитывая антициклонический тип погоды на всей территории Иркутской области, загрязняющие вещества, поступающие из атмосферы на подстилающую поверхность, особенно в зимний период, будут осаждаться на территориях, прилежащих к источникам загрязнения, и накапливаться в снеговом покрове. В работе по результатам отбора проб и аналитических исследований снежного покрова приводятся величины стока тяжелых металлов, сульфат-иона и ионов фтора со снеговой водой в Братское водохранилище.

1.Физико-географическая характеристика района исследований

Город Братск раскинулся дугой вдоль северо-западного берега Братского водохранилища с переходом в северной части на правый берег (рис. 1). Район характеризуется крупнохолмистым рельефом, с перепадами высот в пределах от 402 до 670 м. Так, в районе Братска во все времена года преобладает ветер со скоростью 1-5 м/с, что не способствует рассеиванию выбросов. Повторяемость ветров при этой скорости находится в интервале 69,9-81,3 %. В зимние месяцы преобладают ветры западного направления (26,7 %). Максимальные снеговые нагрузки могут достигать 120 кг/м² [2].

Рис. 1. Точки отбора проб снежного покрова и участки территории, с которой сток снеговой воды поступает в Братское водохранилище (март 2010 года)

2.Экспериментальная часть

Отбор проб снежного покрова выполнен в марте 2010 года в следующих районах: Речной порт (№ 252), оздоровительный лагерь «Северный Артек» (№ 240), приплотинный участок Левобережья - п. Энергетик (№ 242), приплотинный участок Правобережья - Картодром (№ 245), санаторий «Братское взморье» (№ 244). Отбор проб, их обработка проводились по общепринятым методикам [3, 4]. Химический анализ по определению металлов выполнен в аналитическом отделе Института геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН. Определение ионов фтора выполнено в фильтрате снеговой воды фотометрическим методом с ализарин комплексоном, определение сульфат-ионов - турбидиметрическим с фотометрическим окончанием в аттестованной лаборатории а (табл. 1).

Расчет уровня накопления выполнен по формуле

,

где: Q_c.в. - уровень накопления химического элемента в снеговой воде, мкг/м²; C - содержание химического элемента, мкг/л; V - объем снеговой воды пробы, л; S - площадь пробоотбора, м² .

Содержания макро- и микроэлементов (табл. 1) дают возможность установить ареалы распространения их повышенных концентраций в снеговом покрове, но не дают объективной оценки количества загрязняющих веществ, выпавших на подстилающую поверхность.

Таблица 1. Содержания металлов, сульфат-иона и ионов фтора в снеговой воде г. Братска

Примечания: ¹ - фоновые районы Прибайкалья (Тункинская долина, Большие Коты);

² - содержание элементов в фильтрате разовой пробы свежевыпавшего снега (п. Падун, апрель 2010 г.);

³ - содержание элементов в фильтрате разовых проб дождя (п. Падун 2009-2010 гг.);

⁴ - cреднегодовые концентрации элементов в растворимой фракции атмосферных осадков на фоновой станции Лимнологического института СО РАН в п. Монды (Прибайкалье).

Для оценки валового поступления веществ из атмосферы со снеговой водой с учетом количества выпавших осадков на единицу площади за весь период снегостояния рассчитывались уровни накопления химических элементов в снеговой воде- Q (табл. 2).

Таблица 2. Уровни накопления металлов, сульфат-иона и ионов фтора в снеговой воде г. Братска за зимний период 2009 - 2010 гг.

Для оценки поступления металлов, сульфат-иона и водорастворимых соединений фтора из атмосферы за зимний период в водосборные бассейны (в частности, в Северную часть Братского водохранилища) проведен предварительный расчет величины поверхностного стока с талыми водами. При этом учитывалось уменьшение расхода стока, вследствие испарения, фильтрации в грунт и задержки воды на неровностях поверхности. В районе исследований почвенный покров представлен, в основном, серыми лесными и дерновыми лесными почвами. Для климатической зоны Восточной Сибири и почвогрунтов такого типа, согласно действующему в настоящее время СНиП 2.04.03-85 [9], средневзвешенный коэффициент стока, учитывающий вышеперечисленные процессы, составляет 0,3. По данным [10] условия формирования стока на Байкальской природной территории характеризуются высокой залесенностью, большими уклонами, маломощными почвами, неглубоким залеганием сезонной мерзлоты, что способствует быстрому сбросу вод в бассейны водосбора. Сток половодья и паводков составляет 90-95% от годового. Для расчета стока с талыми водами учитывались величины площадей участков стока, ограниченные по водоразделам и имеющие уклон в сторону бассейна Братского водохранилища (рис.1, табл. 3).

Таблица 3. Поверхностный сток металлов, сульфат-иона и ионов фтора со снеговыми водами с территории районов г. Братскав Братское водохранилище (2010 г.)

3.Обсуждение результатов

Более ранними исследованиями в Иркутской области было отмечено, что значительное количество загрязнений вносится в водную среду в бассейн реки Ангары с атмосферными осадками, поверхностным стоком с территории городов и промышленных площадок основных отраслевых комплексов, тающим снежным покровом, который загрязнен тяжелыми металлами - цинком, медью, свинцом, ртутью [11, 12].

В табл. 3 приведен сток с талыми водами экотоксикантов в Братское водохранилище с территорий города Братска, включающих зоны влияния промышленных комплексов, жилые массивы и зоны отдыха. Здесь наиболее контрастно видно, какие количества экотоксикантов поступили в 2010 г. в водохранилище со снеговыми водами. Это тонны фтора и серы и килограммы алюминия и кадмия. Наиболее неблагополучны в этом отношении зоны отдыха - «Братское взморье» и «Северный Артек», а также район «Речпорт». Все они расположены в зоне влияния выбросов алюминиевого и целлюлозного заводов в направлении преимущественных западных ветров.

Выводы

токсический братский водохранилище вещество

С применением современных методов анализа получены данные о содержании бериллия, кадмия, цинка, свинца, ртути, алюминия, ионов фтора и сульфат-иона в снеговой воде прибрежной территории северной части Братского водохранилища, на которой расположены жилые массивы и зоны отдыха г. Братска. Показано, что содержания, уровни накопления и сток алюминия, сульфат-иона и ионов фтора со снеговой водой в районе «Речпорт» имеют существенные величины и при ежегодном долговременном поступлении в воды Братского водохранилища могут влиять на такие составляющие окружающей среды, как донные осадки и биота, и накапливаться в них. Полученные данные могут быть использованы при принятии любых оптимальных инженерно-технических решений по минимизации загрязнения объектов окружающей среды в районе деятельности промышленных предприятий, городских агломераций и зон отдыха г. Братска и акватории Братского водохранилища.

Работа выполнена при финансовой поддержке проекта 2.1.1/10862 Аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы».

Литература

1. Государственный доклад «О состоянии окружающей среды Иркутской области в 2007 году». Иркутск. 2008 г. 357 с.

2. Климат Братска / под редакцией Ц.А. Швер, В.Н. Бабиченко. Л.:Гидрометеоиздат, 1985.168 с.

3. Ломоносов И. С., Макаров В. Н., Хаустов А. П. и др. Экогеохимия городов Восточной Сибири // Якутск: Ин-т мерзлотоведения СО РАН, 1993. 108 с.

4. Королева Г. П., Горшков А. Г., Виноградова Т. П., Бутаков Е. В., Маринайте И. И. и др. Исследование загрязнения снежного покрова как депонирующей среды (Южное Прибайкалье)//Химия в интересах устойчивого развития. 1998. т. 6, с.327-337.

5. ГН 2.1.5.2280-07 Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования.

6. Контроль химических и биологических параметров окружающей среды. Энциклопедия «Экометрия». Под ред. проф. Л.К. Исаева. Санкт-Петербург. 1998. 851 с.

7. Баранов А. Н., Янченко Н. И. Состав атмосферных выпадений в районе города Братска // Системы Методы Технологии - Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2010. №2. С.128-132.

8. Онищук Н.А, Ходжер Т.В. Элементный состав атмосферных осадков на Байкальской природной территории//Оптика атмосферы и океана. 2009.т.22.№6. С.579-584.

9. СНиП 2.04.03.-85 «Канализация. Наружные сети и сооружения». М.: Стройиздат, 1986. 203 c.

10. Антипов А.Н., Плюснин В.М. Природно-ресурсный потенциал и зонирование центральной экологической зоны БПТ.// Приоритеты и особенности развития Байкальского региона: Материалы III Международной научно-практической конференции, посвященной году планеты Земля и 85-летию республики Бурятия. 31 июля-3 августа 2008 г., Улан-Удэ.: Изд-во БНЦ СО РАН. 2008. 398 с.

11. Леонова Г.А., Аношин Г.Н., Кузнецова А.И., Чумакова Н.Л., Андросова Н.В. Биогеохимическая индикация загрязнения тяжелыми металлами некоторых водохранилищ Сибири (Иркутское, Братское, Новосибирское) // Тез. докл. Международный симпозиум "Геохимия ландшафтов, палеоэкология человека и этногенез", Улан-Удэ, 6-11 сентября 1999 г., Улан-Уде, 1999. С.336-338..

12. Руш Е.А. Поверхностный сток - основной фактор ртутного загрязнения бассейна реки Ангары.// Известия ВУЗов. Поиски и разведка..2003. №4. С.84-89.

Размещено на Allbest.ru