Оценка степени загрязнения снега вблизи автодорог с интенсивным движением автотранспорта

Размещено на http://www.allbest.ru

Оценка степени загрязнения снега вблизи автодорог с интенсивным движением автотранспорта

Г.Л. Ершов, Р.Г. Парасич

В промышленном городе Омске доля автотранспорта среди всех источников загрязнения атмосферного воздуха превышает 60% в последние пять лет. [3,4]

В течение более чем пяти месяцев в году снежный покров на территориях, прилегающих к автострадам, поглощает и накапливает разнообразные ингредиенты загрязнений. [1,5]

Программа исследований предусматривала изучение PH снеговой воды, содержания в ней растворимых и твердых веществ, оценку их по качественной и количественной шкалам и сравнение с территориями значительной удаленности от центральных и прочих автодорог города. Названные территории рассматривались как фоновые. Анализы образцов снега проводили в научной экологической лаборатории Омского госпедуниверситета по общепринятой методике. [6] Исследования проводили на автомагистрали Красный путь на участке от остановки “Агроуниверситет” до остановки “Городской дворец детского творчества”

Результаты исследований

автотранспорт загрязнение снег

В снеговой воде определяли наличие сульфат и карбонат анионов, нитрат ионов, хлорид ионов, Рb и твердых загрязняющих веществ.

Запах и привкус воды оценивали по пятибалльной шкале согласно требованиям ГОСТа. [2]

У обочины дороги и прилегающей к ней 10-метровой зоне запах и привкус не соответствовали требованиям ГОСТа для питьевой воды, т. к. интенсивность их превышала 3 балла. За пределами названной зоны они соответствовали ГОСТу.

Сульфат ионы накапливаются в снеге за счёт осаждения аэрозолей диоксида серы из воздуха вместе с пылью под действием сил гравитации. После таяния снега сульфаты мигрируют в почву и водоисточники. В наших исследованиях содержание 8042" в пробах снега было незначительно (сотые доли процента). 8042" был обнаружен лишь в пробах снега отобранных на обочине дороги. На удалённых расстояниях 30 м. и далее он отсутствовал (табл. 1.).

Таблица 1. Содержание сульфат-, нитрат-, карбонат ионов и катионов кальция в снеговой воде.

+ - тысячные доли процента; ++ - сотые доли процента;

-- - не обнаружено.

В летний период времени исследования по содержанию Б04 " мы не проводили. Вместе с тем в научной литературе есть указания о том, что поступивший с осадками 8042" поглощается живыми организмами, а при избытке анионов в почве он взаимодействует с твёрдыми фазами почвы. Избыток Б04 2" может поглощаться путём хемосорбции, при этом выделяется 0Н" который нейтрализует ион водорода. Длительное накопление сульфат ионов в почве приводит к резкому увеличению числа тионовых бактерий (ТЫоЬа- сШш nowellis). Бактерии в данном случае могут использоваться как своеобразный биотест на загрязнение почв соединениями серы. В связи с этим изучение особенности накопления сульфат ионов в снеге представляет научный интерес и позволяет определить долевой вклад соединений серы в твёрдых осадках.

Катионы кальция были обнаружены в пробах снега лишь у обочины дороги. В других пунктах отбора они не найдены. Содержание ионов Са2+ на порядок превышает содержание сульфат ионов. Поскольку Са2+ выполняет многообразные функции как в жизнедеятельности живых организмов, так и в химических процессах протекающих в почве, исследование его количественного содержания является важным. Са2+ входит в состав почвенно-поглощающего комплекса и участвует в обменных реакциях почвенного раствора. Он обеспечивает высокую буферную способность почв в кислом интервале pH. Таким образом, он выполняет функцию нейтрализатора избыточной кислотности вызванной кислыми осадками. Гуматы Са играют также важную роль в формировании структуры почвы во многом обеспечивая её водопрочность.

Нитрат ионы (N03) в пробах снега не обнаружены. Образование нитрат ионов в атмосферном воздухе из N02 протекает преимущественно в летний период времени. Результаты химического анализа осадков на территории города Омска по программе мониторинга показывают, что средняя концентрация N03 составляет 4,8 мг/л. У растений нитрат ионы накапливаются в ксилеме. Они представляют опасность для человека т. к. вызывают метгемоглобинемию, образование нитрозаминов (канцерогенов).

Карбонат анион (С03 2') в пробах снега не обнаружен. С032- относится к токсичным ионам. По наличию их в почве оценивают степень засоления последней. Так, ионы С032" связаны только с токсичными солям №2С03, М§(С03)2 поэтому они относятся к токсичным.

Средний показатель pH атмосферных осадков в городе Омске около 6,0. Максимальная кислотность осадков обычно наблюдается в конце лета.

Исследования показали, что величина pH у обочины дороги равна 6,8,

что соответствует реакции близкой к нейтральной. По мере удаления от автострады величина pH уменьшалась до 5,8 (на расстоянии 300м. от дороги).

Величина pH снега обусловлена попаданием из атмосферы не только твёрдых частиц, но и газообразных загрязняющих веществ: Б02, С0, С02, N20, N0, N02 . Этот показатель очень важен, т. к. может сильно повлиять на реакцию среды почвы после таяния снега (подкислить или подщелочить). Чистый снег, как и чистая дождевая вода, имеет pH = 5,6, что связано с наличием в воздухе С02, образующим угольную кислоту, подкисляющую атмосферные осадки. Если в воздухе много оксидов азота, сернистого газа, диоксида серы и других кислотных оснований, то снег будет иметь величину pH < 5,6 (снег кислый0. Если снег имеет значение pH выше 5,6, то он щелочной и загрязнён оксидами металлов, автомобильными выхлопами. Это подтверждают и данные наших исследований.

Содержание хлорид иона у обочины дороги составило 11,3мг/дм3. На расстоянии 10м - 1,9мг/дм3 и далее на расстоянии 25 и 300м. концентрация хлорид иона уменьшилась в 6 раз и изменялась незначительно (рис 1).

Поступление хлорид иона в снег обусловлено применением хлорида натрия №С1 для очистки автострад от снега и льда. Концентрация хлорид иона в почве (после таяния снега) значительно меньше, чем концентрация №+. Уменьшение концентрации С1" следует объяснять большой его подвижностью.Ионы хлора относятся к токсичным, как и все хлориды. Хлориды влияют на биологическую устойчивость древесных пород используемых в озеленении города. Некоторые из них, например липа сердцелистная (T. Cordate), могут выступать своеобразными биоиндикаторами загрязнения почв хлоридами. Хлор-ион может удерживаться в почве в виде обменного аниона.

Рис. 1. Зависимость концентрации ионов О и величины pH от расстояния до автострады.

Содержание ионов НС03 у обочины дороги составило 3,4 мг^экв/дм 3. (рис. 2) По мере удаления от автострады количество их уменьшается. На расстоянии 10м. - 0,21 мг^экв/дм3, на расстоянии 25м. - 0,102 мг^экв/дм3, на расстоянии 300м. - 0.086 мг^экв/дм3. В почве ионы НС03" могут связываться с токсичными солями, а также с нетоксичной солью Са (НС03)2. Поэтому, когда ионов Са2+ в водной вытяжке больше, чем НС03, все ионы НС03 " относятся к нетоксичным.

3,4

Твёрдые загрязняющие частицы загрязняют снег преимущественно за счёт технического фактора через осаждение пыли, золы, сажи (агломераты углеродных частиц), дыма. Источниками твёрдых веществ в г. Омске являются автомобильный транспорт и тепловые станции, работающие на угле и мазуте (ТЭЦ - 5 и ТЭЦ - 6). В зимний период времени масса сжигаемого топлива данного вида достигает максимума, и твёрдые вещества в результате гравитационного осаждения загрязняют снег. Попадание таких компонентов в снег, а затем в почву вызывает подкисление или подщелачивание среды. Данные наших исследований показывают, что наибольшее количество твёрдых загрязняющих веществ находится у обочины автострады и равно 3,1068г/л. (рис. 3) По мере удаления от неё эта величина уменьшается. На расстоянии 10м. - 0,286г/л, расстоянии 25м.- 0,2302г/л и на расстоянии 300м. - 0,0874г/л. После проведения исследования осадок на всех четырёх фильтрах имел тёмно-серый цвет.

Рис. 3. Зависимость количества твёрдых загрязняющих частиц и величины сухого остатка от расстояния до автострады.

В твёрдых загрязняющих веществах могут содержаться наиболее токсичные для живых организмов свинец, ртуть, кадмий, цинк, силикатная пыль, сажа. В процессе выгорания твёрдых частиц, на заключительной стадии образуется сажа. Затем на поверхности её частиц формируются твёрдые формы углеводородов (ПАУ) в том числе бенз(а)пирен. В связи с этим частицы сажи обладают канцерогенным действием и представляют серьёзную опасность для населения города. Газопылевые техногенные выбросы, часть тяжёлых металлов и токсичных элементов содержат в газообразной форме, а часть - в пылевой фракции (сульфиды, сульфаты, оксиды). При оседании их на снеговой покров и в дальнейшем при таянии снега происходит образование растворимых форм некоторых металлов, и миграция их в верхние слои почвы. В верхнем гумусовом горизонте почв удерживается основная масса поступивших из снега загрязняющих тяжёлых металлов и неметаллов. Здесь же происходит их первичная трансформация. Степень и направление трансформации химических веществ зависят от свойств почв и от вида загрязняющих веществ.

Почва не загрязняется, если химические превращения загрязняющих веществ в ней приводят к ликвидации их токсичности вследствие перехода в неподвижное или малоподвижное состояние или нетоксичные формы.

Сухой остаток (степень минерализации) свидетельствует о солёности воды. После выпаривания воды, на фарфоровых чашках с пробами снега был виден тёмно-серый налёт. Это свидетельствует о присутствии в осадке соединений свинца.

В наших исследованиях величина сухого остатка у обочины дороги равна 0,672мг/л. На расстоянии 10м. - 0,21, 25м. - 0,102, 300м. - 0,086 мг/л

В целом влияние автотранспорта на загрязнение снега следует оценивать как существенное. Оно может стать при соответствующих условиях фактором, оказывающим угнетающее влияние на рост древесных и кустарниковых насаждений в прилегающей к дороге 10-20-метровой зоне.

При сочетании с неблагоприятными погодными условиями (суровые зимы, неравномерное увлажнение почвы в летний период) состояние насаждений необходимо контролировать, обращая внимание, в первую очередь, на агротехнические приемы ухода за зелеными насаждениями города.

Библиография

Анохин Д. А. и др. Атмосферный перенос загрязнений в региональном масштабе. - Труды ИНГ, 1978,

ГОСТ 51232-98 Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством.

Государственный доклад “Состояние окружающей природной среды Омской области в 2001году”. - Омск: Комитет природных ресурсов по Омской области, 2002г.

Государственный доклад “Состояние окружающей природной среды Омской области в 2000 году”. - Омск: Комитет природных ресурсов по Омской области,2001г.

Иванов В.Н., Сторчевус В.К. Экология и автомобилизация. - Киев: 1990.

Лабораторный практикум по экологии: Учебно-методическое пособие/сост. Т.И. Пирогова. - Омск: Изд-во ОмГПУ,1999.

Размещено на Allbest.ru