Изучение степени загрязнения воздушной среды через снежный покров

В работе изучена степень загрязнения воздушной среды городского округа Самары и прилегающих к городу территорий Самарской области с использованием снежного покрова в качестве индикатора. Проанализирован снег, выпавший в разных районах: промышленных районах, территориях общественных парков, дачных массивов, спальных районов, рядом с автомобильными трассами, железными дорогами, аэропортом с интервалом в 7 дней.

Ключевые слова: атмосфера, загрязнение, снежный покров, промышленные предприятия.

На здоровье человека влияет значительное количество факторов внешней среды, к которым относят состояние воздуха, воды, почв. Электростанции, бытовые печи, автотранспорт приводят к загрязнению атмосферного воздуха сажей, пылью, вредными веществами, что сказывается на росте заболеваемости населения. Сергеева А. Г., Куимова Н. Г. отмечают, что индикатором состояния атмосферного воздуха в системе санитарно-экологического мониторинга является снежный покров [1]

Прожорина Т. И., Якунина Н. И. отмечают, что «путем анализа всего снега, выпавшего в течение холодного времени, можно получить полную информацию о рассеивании вредных веществ в пространстве, обозначить источники загрязнения и зоны их влияния» [2].

Самарская область является промышленно развитым регионом. Основными источниками атмосферного загрязнения являются 105 промышленных предприятий, расположенные во всех уголках города, но большая их часть находится в районе Безымянской промышленной зоны. В промышленный комплекс нашей области входят предприятия таких отраслей, как машиностроение, металлургия, нефтепереработка, нефтедобыча, энергетика. Функционирование промышленных предприятий серьезно влияет на здоровье населения. Вредное воздействие на организмы оказывает загрязнение воздуха, почвы, воды. Основными загрязнителями воздуха являются ОАО «Завод подшипников общего назначения», ОАО «Куйбышевский нефтеперерабатывающий завод», ОАО «Металлист-Самара». В выбросах промышленных предприятий Самарской области присутствуют химически опасные составляющие химически опасные составляющие: диоксид азота, оксид углерода, формальдегид, фенол, аммиак, фторид водорода, бенз(а)пирен, углеводороды, пыль. Показатель загрязненности воздуха в городе Самара на 43 % больше, чем в среднем по России. Самым неблагополучным районом по этому показателю является Кировский. Больше всего хлористого водорода в воздухе содержится над Зубчановкой. Относительно экологически чистым районом города считается Красноглинский.

Концентрация загрязняющих веществ в снеге обычно на 2–3 порядка выше, чем в воздухе. Это объясняется высокой впитывающей способностью снега.

Целью исследования явилось изучение степени загрязнения воздушной среды городского округа Самары и прилегающих к городу территорий Самарской области с использованием снежного покрова в качестве индикатора.

Задачи исследования:

−       выявить какие районы города являются наименее загрязненными;

−       определить методику отбора снега и проведения экспериментов;

−       проанализировать долю загрязнения снега, выпавшего в разных районах: промышленных районах, территориях общественных парков, дачных массивов, спальных районов, рядом с автомобильными трассами, железными дорогами, аэропортом.

Экспериментальное исследование проведено учениками 2-го класса Алией Ильиной, Софьей Ярославкиной, Святославом Барановым в рамках Конкурса «Погружение в подводную робототехнику», тренером выступил Александр Юрьевич Ярославкин.

Согласно данным ФГБУ «ПРИВОЛЖСКОЕ УГМС» состояние атмосферного воздуха городов Самарской области в декабре 2018 года характеризуется следующими показателями: случаев экстремально высокого и высокого загрязнения атмосферного воздуха отдельными примесями не зарегистрировано; зафиксировано 5 случаев превышения максимально разовых предельно допустимых концентраций в Новокуйбышевске и в Тольятти. ФГБУ «ПРИВОЛЖСКОЕ УГМС» передало 117 сообщений о наступлении неблагоприятных метеорологических условий на предприятия городов Самарской области в целях недопущения угрозы роста уровня загрязнения воздуха.

По районам города Самары служилась следующая ситуация: в Самарском, Кировском, Железнодорожном, Октябрьском, Ленинском, Советском и Промышленном районах содержание всех вредных веществ не превышало установленную норму, в Куйбышевском районе зафиксировано разовое превышение.

В Чапаевске, Сызрани, Тольятти, Жигулевске, Отрадном, Похвистневе и Безенчуке вредные вещества в атмосфере не превышали нормативы.

Методика наших исследований состояла из методики отбора снега и методики анализа талой воды.

1)       Методика отбора снега. На карту была нанесена сетка для равномерного покрытия исследуемой территории в различных районах города Самары и близлежащих окрестностей. Мы постарались охватить весь спектр имеющихся источников загрязнения в жилой зоне города.

Снег отбирали в течение 1–3 дней после выпадения осадков, складывали в чистые пластиковые одноразовые контейнеры. Отобранный снег хранили при отрицательной температуре до момента анализа. Перед анализом снег растапливали до комнатной температуры. В связи со значительным территориальным разбросом точек сбора снега и для удобства участников исследования все объекты были разделены на три группы, что позволило каждому участнику осуществлять сбор снега на всех 68 точках. В каждой точке осуществлен забор снега для замера с интервалом 7 дней. Измерение уровня pH осуществлялось детьми совместно с тренером.

Таблица 1

Точки сбора снега и распределение по участникам и датам

2)       Методика анализа талой воды. Для данного исследования использовали прибор для анализа HANNA pH 211 c автоматической калибровкой и автотермокомпенсацией, растворы буферные pH 6.86 и pH 4.01 и лакмусовую бумагу. Определение pH снеговой воды определяли в диапазоне от 0 до 10.

За нейтральную реакцию принято значение 7 единиц pH. Однако за счёт содержания в воздухе углекислого газа, который легко растворяется в воде, чистая дождевая вода и чистый снег имеют значение 5,6 единиц pH. Если значение pH снега ниже 5,6, то он кислый, то есть загрязнён кислотными веществами. Если значение pH снега выше 5,6, то снег щелочной, и, скорее всего, загрязнён автомобильными выхлопами.

По всем датам и точкам сбора значение pH снега выше 6,49, что свидетельствует о щелочном снеге, что может быть вызвано значительным количеством автотранспортных средств на территории Самары и области. По данным «Доклада об экологической ситуации в Самарской области за 2017 год» в 2017 году каждый третий житель Самарской области имел в собственности легковой автомобиль. На 1 января 2018 года в области зарегистрировано 1128,7 тысяч легковых, грузовых автомобилей и автобусов. Значительный по численности парк автотранспортных средств генерирует высокую нагрузку на окружающую среду области.

Различные pH в разных участках города объясняются расположением промышленных объектов (стационарных источников загрязнения), наличием источников передвижных источников загрязнения (автомобильный транспорт, дорожно-строительный, сельскохозяйственный и мототехника, а также железнодорожный, авиационный и речной транспорт)). За 2013–2017 годы валовые выбросы в атмосферу по Самарской области от автотранспорта выросли на 2 %. В таблице 2 представлены время (даты) проведения отборов снега и результаты теста pH.

Таблица 2

Таблица с результатами теста pH (фрагмент)

Результаты замера pH в одном и том же месте в разное время были разные, однако нам не удалось выявить закономерность в уровне pH между периодом сбора сразу после выпадения осадков и/или спустя пару дней, например, сбор снега по Красноглинскому району точки 34,51, по Красноярскому району — т.36, т.50.

Рис. 2. Эксперимент 1 от 30.11–02.12.2018 года. Самара

Рис. 3. Эксперимент 1 от 30.11–02.12.2018 года. Самара, автомобильные трассы

Рис. 4. Эксперимент 1 от 30.11–02.12.2018 года. Самара, лесопарковая зона

Рис. 5. Эксперимент 1 от 30.11–02.12.2018 года. Самара, спальные районы

Наибольший уровень pH талого снега зарегистрирован в точках 51 «Аэропортовское шоссе» — автомобильная трасса (1 эксперимент) — 7,94, 40 «Дачный массив «Заярье» (2,3 эксперименты) — 7,72, наименьший уровень pH талого снега зарегистрирован в точках 3 «ул. Речная» (1 эксперимент) — 6,49, 45 «Лес около набережной р. Сок» (2 эксперимент) — 6,5, 30 «Жилая зона поселка Козелки» (3 эксперимент) — 6,68. По среднему значению всех трех экспериментов выявлено, что уровень pH талого снега, собранного в Самарской области выше, чем собранного в городе Самара — 7,36 и 7,25 соответственно. Наибольший уровень pH талого снега в Самаре наблюдается в Кировском районе — 7,32, в Самарской области в городе Кинель — 7,52. Наименьший уровень pH талого снега в Самаре выявлен в железнодорожном районе — 7,08, в Самарской области — в Кинельском районе — 7,34. При анализе характеристик исследуемых территорий выявлено, что уровень pH талого снега из районов дачных массивов сопоставим с уровнем pH талого снега, собранного вблизи автотрасс: 7,37 и 7,36 соответственно, а уровень pH талого снега из промышленной зоны совпал с данными из лесопарковой зоны и составил 7,25. Качество снежного покрова ярко демонстрирует влияние различных источников загрязнения атмосферного воздуха на поверхности земли.

Литература:

1. Сергеева А. Г., Куимова Н. Г. Снежный покров как индикатор состояния атмосферного воздуха в системе санитарно-экологического мониторинга. Бюллетень физиологии и патологии дыхания, Выпуск 40, 2011. С. 100–104.
2. Оценка загрязнения атмосферного воздуха г. Воронежа по состоянию снежного покрова. Астраханский вестник экологического образования, № 1(27), 2014. С. 111–114.
3. Орлов Е. В., Шустов С. Б., Орлова К. А. Методические рекомендации по обследованию водоёмов. — Нижний Новгород: Экологический центр «Дронт», 1994. — с. 28–29.
4. Доклад об экологической ситуации в Самарской области за 2017 год. Выпуск 28. — Самара, 2018. — 226 с.
5. Государственный доклад о состоянии окружающей среды и природных ресурсов Самарской области за 2016 год. Выпуск 27. — Самара, 2017. — 198 с.
6. Государственный доклад о состоянии окружающей среды и природных ресурсов Самарской области за 2015 год. Выпуск 26. — Самара, 2016. — 296 с.