Введение
Загрязнение окружающей среды является одной из наиболее актуальных проблем в условиях быстрого промышленного роста. Промышленные выбросы оказывают значительное воздействие на воздух, почву и водные ресурсы. Особую тревогу вызывает состояние атмосферных осадков, которые, являясь частью гидросферы, активно взаимодействуют с загрязняющими веществами.
Снег, выпадая на землю, поглощает из атмосферы загрязнители в виде газов, аэрозолей и мелкодисперсных частиц. Таким образом, он становится природным индикатором состояния окружающей среды. Анализ химического состава снега позволяет не только выявить источники загрязнения, но и оценить масштабы их воздействия.
Темиртау, крупный промышленный центр Казахстана, известен своей металлургической отраслью, характеризуется высокой степенью загрязнения атмосферного воздуха. Целью данного исследования является изучение химического состава снега, собранного в различных районах города, с целью оценки уровня загрязнения воздуха и влияния промышленных выбросов на экологическую ситуацию.
Задачи исследования:
- Провести сбор проб снега с территорий, различающихся по удаленности от промышленных объектов.
- Использовать химические методы для анализа содержания загрязняющих веществ (хлоридов, сульфатов и аммонийных соединений).
- Провести сравнительный анализ результатов.
Материалы и методы
Сбор и подготовка проб
Снег был собран в январе 2025 года в трех районах города Темиртау:
- Район Восток — промышленная зона, находящаяся вблизи металлургического завода.
- Район 7 — центральная часть города, представленная жилыми районами.
- Район 10 — окраина города, удаленная от промышленных объектов.
Для обеспечения чистоты эксперимента сбор проб проводился с глубины 10–15 см, чтобы исключить влияние поверхностного загрязнения. Снег помещали в стерильные пластиковые контейнеры и транспортировали в лабораторию.
После растапливания при комнатной температуре талая вода фильтровалась через бумажный фильтр для удаления крупных частиц.
Используемые реагенты
Анализ проводился с использованием следующих реагентов:
- Нитрат серебра (AgNO₃) — для обнаружения хлоридов (Cl⁻).
- Хлорид бария (BaCl₂) — для выявления сульфатов (SO₄²⁻).
- Гидроксид натрия (NaOH) — для определения азотистых соединений и кислотности среды.
Процедура эксперимента
Каждая проба талой воды подвергалась следующим тестам:
- На хлориды :
— К 10 мл талой воды добавляли 2 мл раствора AgNO₃. Появление белого творожистого осадка (AgCl) свидетельствовало о наличии Cl⁻.
- На сульфаты :
— К 10 мл воды добавляли 2 мл BaCl₂. Осадок BaSO₄ подтверждал наличие сульфатов.
- На азотистые соединения :
— К 10 мл воды добавляли 1 мл NaOH. Запах аммиака и изменение цвета индикаторной бумаги подтверждали присутствие аммонийных соединений.
Результаты
Район Восток (промышленная зона)
— Хлориды (Cl⁻) : При добавлении AgNO₃ образовался обильный белый осадок, что указывает на высокую концентрацию хлоридов.
— Сульфаты (SO₄²⁻) : Реакция с BaCl₂ вызвала выпадение густого белого осадка.
— Азотистые соединения : При добавлении NaOH наблюдалось выделение запаха аммиака, что свидетельствует о наличии аммонийных соединений.
Район 7 (жилая зона)
— Хлориды (Cl⁻) : Осадок с AgNO₃ был менее выражен, чем в промышленной зоне.
— Сульфаты (SO₄²⁻) : Осадок BaSO₄ выпадал в умеренных количествах.
— Азотистые соединения : При добавлении NaOH запах аммиака был слабым.
Район 10 (пригород)
— Хлориды (Cl⁻) : Реакция с AgNO₃ не привела к образованию осадка.
— Сульфаты (SO₄²⁻) : Реакция с BaCl₂ показала лишь слабое помутнение раствора.
— Азотистые соединения : Реакция с NaOH не выявила наличия аммиака.
Обсуждение
Результаты эксперимента показали, что уровень загрязнения снега значительно варьируется в зависимости от расположения района относительно промышленных объектов.
- Промышленная зона (район Восток) :
— Высокая концентрация хлоридов связана с выбросами металлургического завода, где используются соединения хлора.
— Присутствие сульфатов свидетельствует о выбросах серных соединений, характерных для процессов сжигания топлива.
— Аммонийные соединения в талой воде указывают на значительное загрязнение воздуха продуктами азота.
- Жилая зона (район 7) :
— Концентрация загрязнителей снизилась по сравнению с промышленной зоной, что объясняется удаленностью района от источников выбросов.
— Умеренное содержание хлоридов и сульфатов подтверждает влияние промышленной деятельности, но в меньшей степени.
- Пригород (район 10) :
— Содержание загрязняющих веществ было минимальным, что указывает на естественный фон.
Эти результаты согласуются с данными предыдущих исследований [1; 2], указывающими на локализацию промышленного загрязнения вблизи его источников.
Заключение
Проведенный анализ подтвердил, что снег в городе Темиртау служит индикатором значительного атмосферного загрязнения. Наибольшие концентрации загрязняющих веществ обнаружены в районе А, где их содержание превышает показатели жилой и природной зон.
Полученные данные подчеркивают необходимость внедрения экологических мер:
— Контроль выбросов предприятий.
— Установка фильтрующих систем на производствах.
— Проведение регулярного мониторинга атмосферных осадков.
Литература:
- Гринберг А. Е. Анализ воды: руководство для химиков. — М.: Химия, 2020. — 277 с.
- Захаров В. И. Экология промышленных регионов. — М.: Техносфера, 2021. — 180 с.
- Кузнецова А. А. Химический состав осадков в промышленных районах. — Алматы: Наука, 2019. — 250 с.
- Higgins A. Modern Analytical Chemistry. — New York: McGraw-Hill, 2017. — 412 p.
- Сидорова Н. П., Иванов В. Л. Экологический мониторинг атмосферных осадков. — СПб: Наука, 2018. — 320 с.
