Всем известно, что воздушная оболочка Земли выполняет многочисленные функции. Атмосфера служит средой обитания и источником необходимых веществ для живых организмов. Она также регулирует круговорот веществ и энергии между Землей и космическим пространством. Но, к сожалению, в наше время исследованием состояния воздушного бассейна городской среды занимаются не так много. Поэтому эта тема актуальна, так как города являются основной средой обитания человека.
В последние десятилетия наблюдается интенсивное насыщение атмосферы городов газообразными и пылевидными отходами транспортных средств и промышленных предприятий. Они вызывают ухудшение условий существования человека и других организмов, создавая угрозу здоровью населения, нарушению климата в локальных и глобальных масштабах.
В каждом городе ведется наблюдение за состоянием атмосферного воздуха с помощью так называемых постов. В городе Златоусте, где нами было проведено исследование, за состоянием воздушного бассейна следят два поста [1] на разных, достаточно удаленных друг от друга, территориях. За последние несколько месяцев, по их данным, в Златоусте было превышение нормы загрязнения атмосферного воздуха различными примесями.
Нами было принято решение о проведении собственного исследования. Поставив целью оценить загрязнение воздушного бассейна в разных районах города, мы определили задачи: 1) выбрать районы города, в которых будут отбираться образцы; 2) отобрать образцы листьев березы для последующего их изучения; 3) отобрать образцы снега для их физического и химического анализа; 4) провести градацию районов по степени загрязнения.
Исследование проходило в 2 этапа: теоретический этап и экспериментальная работа.
На первом этапе исследования была выдвинута гипотеза: состояние атмосферного воздуха зависит от близости или удаленности территории к промышленным предприятиям и автомобильным дорогам. Чем дальше район расположен, тем воздух будет чище; чем ближе — тем грязнее.
Были выбраны шесть районов города (Рис. 1), в которых в дальнейшем будут отбираться пробы листьев и снега. У них были изучены прилегающие территории [2], у промышленных предприятий была установлена специализация. Экспериментальные площадки, выбранные для последующего исследования: территория около Златоустовского Машиностроительного завода; завод Булат, расположенный у подножия горы Косотур, в старой центральной части города; территория вдоль перегона, соединяющего две части города: проспект Гагарина и Машзавод; территория вдоль улицы 30 лет Победы, дислоцированная вдоль Златоустовского городского пруда, по одну сторону, и большим количеством многоэтажных домов, по другую; парк «Молодежный», что находится в новой части города чуть выше Дворца культуры «Победа»; Лесная зона, прилегающая к перегону между проспектом Гагарина и Машзаводом.
Рис. 1 Географическое положение районов
На втором этапе в выбранных районах города был произведен сбор образцов листьев берёзы повислой для последующего их анализа и выявления поврежденных образцов по определенной методике. Отбор проводился следующим образом: на территории выбрали деревья на небольшом расстоянии друг от друга, собрали определенное количество листьев-образцов. После сбора образцов листьев их осматривали и определяли поврежденные и здоровые. Поврежденность листьев может выглядеть как изменение окраски или отмирание тканей, но если на листьях не наблюдается налета загрязняющих веществ, то листья повреждены насекомыми [3, с. 5-7].
Результаты анализа образцов листьев, в сравнении с прошлым годом, расходятся незначительно (рис. 2). Большое различие наблюдается только на перегоне между проспектом Гагарина и Машзаводом — за год число поврежденных листьев увеличилось на 8 %.
Не останавливаясь на достигнутом, был произведен отбор снежных образцов для последующего анализа талой воды с тех же территорий в разное время: в декабре 2017 года, начале февраля 2018 и в середине февраля после сильного снегопада (рис. 3). Отбор проводился на ровном участке местности с помощью снегомера диаметром 4,5 см и высотой 1 метр. Снегомер вставляли в снег, подкладывали снизу дощечку для задержания содержимого снегомера и аккуратно, придерживая снегомер над ведром, убирали дощечку и высыпали снег из снегомера в ведро. Впоследствии ведро с содержимым снегом заносили в теплое помещение. Образовавшуюся жидкость в результате таяния снега подвергали нижеперечисленным исследованиям. В ходе анализа талой воды был определен внешний вид снега, цветность, его запах, прозрачность, осадок и водородный показатель pH по определенной методике [4, 5].
Рис. 2 Результаты исследования листьев березы за 2016-2017 гг.
Рис. 3. Отбор образцов снежного покрова
Внешний вид снега описывался пред его сбором. Для описания использовались такие термины, как: белый, светло серый, серый, грязный и другой.
Цветность талого снега определялась следующим образом: жидкость, образовавшуюся после таяния снега, наливали в цилиндр до отметки в 20 сантиметров. В качестве индикатора цветности использовали цилиндр, заполненный дистиллированной водой. Оба цилиндра рассматривали сверху на белом фоне при рассеянном дневном свете. Для описания воды использовались обычные термины: бесцветная, светло-желтая, желтая, зеленая и т.д.
Для исследования запаха талой воды в коническую колбу ёмкостью 250 мл наливали 100 мл исследуемой жидкости при температуре 20°С. Колбу закрывали пробкой и взбалтывали содержимое тщательно несколько раз и сразу органолептический устанавливали характер запаха и его интенсивность по балльной шкале: 0 — запах не ощущался; 1 — запах сразу не ощущается, но обнаруживается при тщательном обследовании; 2 — запах ощущается, если обратить на это внимание; 3 — запах легко замечается и вызывает неодобрительный отзыв о воде; 4 — запах обращает на себя внимание и заставляет воздержаться от питья; 5 — запах настолько силен, что делает воду не пригодной для употребления.
Определение прозрачности талой воды происходило в цилиндрах из бесцветного стекла высотой 30 — 50 см с плоским дном. Мерой прозрачности служит высота столба воды, через который можно прочитать текст, напечатанный специальным шрифтом (средняя жирность, высотой 3,5 мм) или же четко видеть крест, нанесенный черными линиями толщиной 1 мм. Прозрачность измеряется по следующей шкале: более 30 см — прозрачная вода; более 25 — 30 см — мало мутная, более 20 — 25 см — средней мутности; более 10 — 20 — мутная; менее 10 — очень мутная.
Осадок определяется в отстоявшейся воде в течение 1 часа в цилиндре высотой 30 см. Осадок оценивается количественно (отсутствует, незначительный, заметный, большой) и качественно (песчаный, глинистый, кристаллический, хлопьевидный).
Водородный показатель pH определялся следующим образом: в стеклянный бокс налили исследуемую воду, погрузили в воду полоску индикаторной бумаги и быстро сравнили полученный результат со стандартной шкалой универсального индикатора: если индикатор имеет цвет темно — зеленый, синий или цвет ближе к фиолетовому оттенку — вода имеет щелочную среду; если индикатор приобрёл цвет светло — зеленый, желтый или ближе к оранжевому или красному — вода имеет кислотную среду.
В декабре 2017 года результаты снега были следующими: внешний вид снега был неудовлетворительным в местах, вблизи которых располагаются промышленные предприятия и автомобильные дороги, а наиболее чистый снег отмечался в парках и лесной зоне; отрицательный результат цветности талого снега отмечался только близи автомобильных дорог, исходя из этого, можно предположить, что такой цвет воде придают частицы топлива, осаждающиеся на снег при выхлопных газах автотранспорта; запах талого снега не ощущался во всех местах отбора проб; наиболее прозрачный талый снег был в районах, расположенных вдали от промышленных предприятий и дорог, а на территориях вблизи предприятий и дорог снег отмечался мало мутным; осадок у талого снега был незначительным и представлен частичками растительность попавшими в пробы в результате их отбора, следовательно, можно предполагать, что в талой воде нет твердых веществ, но так как вода имеет светло — желтый, желтый цвет, значит, в воде имеются растворенные загрязняющие вещества; по определению кислотно — щелочного баланса, пробы воды оказались нейтральной среды, это можно объяснить тем, что при таянии снега происходит смешивание воды и разбавление загрязняющих веществ.
Результаты талого снега, отобранного в начале февраля 2018 года: несмотря на достаточно долгий промежуток времени между отборами снега, результат внешнего вида снега дублируется с результатами, полученными в декабре прошлого года; цветность талого снега изменяется в образцах, отобранных около промышленного завода “Булат”, но рядом с объектом расположена автодорога, соответственно, выхлопные газы могли переноситься ветровыми потоками и оседать на участки отбора снега. Результат запаха талого снега кардинально поменялся, если в декабре запах ни где не ощущался, то в феврале запах появляется в пробах, отобранных около дорог и промышленных предприятий; в феврале наибольшему изменению подверглась территория около АО “Златмаш”, талая вода приобретает заметный осадок и незначительную мутность; кислотно — щелочной баланс без изменений.
Наибольший интерес представляют образцы снега, отобранные в середине февраля после сильно снегопада. По результатам проведенного анализа данные образцы практически идентичны образцам, отобранным в декабре. Расхождения наблюдаются: в лесной зоне (улучшение качества цветности и осадка), в парке “Нижний” (улучшение качества внешнего вида и запаха), на перегоне между проспектом Гагарина и Машзаводом и на улице 30 лет Победы (улучшение качества внешнего вида и цветности). Данные расхождения можно объяснить тем, что снег только выпал и на него не успели осесть загрязняющие вещества.
В ходе исследования было выяснено, что наибольшую нагрузку на атмосферный воздух города создают большое количество промышленных предприятий и десятки тысяч машин, проезжающих по улицам города. Исследования листьев березы показали, что наиболее загрязненными были участки около промышленных предприятий и автомобильных дорог, а самыми чистыми — территории парков и лесной зоны. Результаты талого снега позволяют утверждать незначительное загрязнение атмосферного воздуха около территорий, находящихся около промышленных предприятий и автомобильных дорог. Сравнивая результаты, полученные в ходе анализа талого снега, можно увидеть, что наиболее загрязнённый талый снег по всем показателям отмечался в начале февраля 2018 года. А наиболее чистый снег по показателям отмечался в середине февраля после сильного снегопада.
Таким образом, проведя анализ всех исследований, можно сделать следующие выводы:
1) Снег, долго пролежавший после его выпадения, будет наиболее грязным, и это можно объяснить тем, что частички золы, химических веществ, пыли, попадая в атмосферу, постепенно осаждаются на поверхность Земли.
2) Свежевыпавший снег не содержит в себе загрязняющих веществ, так как они еще не успели осесть, соответственно, он является отличным индикатором их обнаружения в атмосфере.
Литература:
- Белюченко, И. С. Биомониторинг состояния окружающей среды: учебное пособие / И.С. Белюченко, Е. В. Федоненко, А. В. Смагина — Краснодар: КубГАУ, 2014. — 153с.
- Василенко, В.Н. Мониторинг загрязнения снежного покрова / Н. Н. Васиденко, И. М. Назаров, Ш. Д. Фридман. — Гидрометеоиздат, 1985. — 184 с.
- Исследование механических и химических загрязнителей у снежного покрова [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://nsportal.ru/ap/library/drugoe/2013/04/06/issledovatelskaya-rabota-issledovanie-mekhanicheskikh-i-khimicheskikh — [Дата обращения: 02.12.2017]
- Жуков В. И. Оценка воздействия транспортно-дорожного комплекса на окружающую среду: учебное пособие Ч. 1/ В. И Жуков, Л. Н. Горбунова, С. В. Севастьянова. – Сибирский федеральный университет, 2012. — 486 с.
- Козлов, А.В. Златоуст — город крылатого коня / А. В. Козлов. — Златоуст: ООО «ФотоМир», 2004. — 336 с.
- Управление по экологии и природопользованию ЗГО [Электронный ресурс]. — Режим доступа:http://www.zlatgo.ru/05_the_administration/subordinated_organizations/mu_department_of_ecology_and_environmental/?ELEMENT_ID=20285 — [Дата обращения: 13.12.2018]
