Химия

Статья
Химия

Star InactiveStar InactiveStar InactiveStar InactiveStar Inactive

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ВЫБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРУ ГОРОДА КИРОВА ЗА 2003-2007 ГОД

Научный руководитель -  Д.А. Вершинин,

Научный руководитель -  О.В. Тулякова, канд. биол. наук, доцент кафедры экологии

Вятский государственный гуманитарный университет, г. Киров, Россия

В России в атмосферный воздух ежегодно поступает свыше 30 млн т вредных веществ промышленных предприятий и около 20 млн т в результате деятельности автотранспорта, что в расчете на одного жителя дает нагрузку в 400 кг. Наиболее интенсивное загрязнение атмосферного воздуха ха­рактерно для крупных и средних промышленных горо­дов.

Вещества, поступаю­щие в городскую среду от источников загрязнения и од­новременно содержащиеся в объектах окружающей сре­ды, представлены в виде спектров переменного состава в зависимости от источника загрязнения. Приоритетными загряз­нителями атмосферного воздуха остаются пыль, окислы азота, окись углерода, формальдегид, угле­водороды, сернистый газ [4].

Одним из источников загрязнения окружающей среды в современном городе является автомобильный транспорт. Во многих работах автотранспорт указывается как приоритетный и самый мощный источник загрязнения атмосферы [1; 4], даже в промышленных городах при наличии в них крупных промышленных предприятий с большим объемом выбросов.

Вклад автотранспорта в общий выброс учитываемых вредных веществ составляет в нашей стране в среднем 47%. Доля выбросов автомобильного транспорта в Москве [3] и Санкт-Петербурге, Приморском крае, Тюменской, Курской, Новосибирской и других об­ластях превышает 90% всех валовых выбросов. При этом в Алтайском и Красноярском краях, Сверд­ловской, Кемеровской, Курганской, Брянской, Новосибирской, Волгоградской и Липецкой облас­тях ко­личество проб с содержанием окислов азота и оки­си углерода в атмосферном воздухе выше ПДК достигает 32–60% [4].

Автотранспорт является важнейшим источником загрязнения атмосферного воздуха свинцом, формальдегидом, 3,4-бензпиреном, бензолом, толуолом [1]. Средние удельные выбросы загрязняющих веществ при движении автомобиля со скоростью 31,7 км/ч составляют: оксид углерода (II) – 752 г/час (23,7 г/км), углеводороды – 29,4 г/час (0,93 г/км), оксиды азота – 33 г/час (1,05 г/км), свинец – 1,11 г/час (0,035 г/км) [2].

Целью нашей работы явилось выявление современной динамики и определения вклада передвижных и стационарных источников в загрязнение воздуха г. Кирова. Для реализации цели нами проанализированы статистические данные региональных докладов «О состоянии окружающей природной среды Кировской области» за 2003-2007 годы.

Установлено, что валовый выброс загрязняющих веществ по городу Кирову с 2003 по 2007 год был не равномерным. Максимальное количество загрязняющих веществ наблюдается в 2007 году (80,84 тысяч т), а минимальное в 2005 году (61,14 тысяч т). Это связано с тем, что в 2005 году наблюдается наименьший выброс загрязняющих веществ от передвижных источников за исследуемые годы и довольно низкий выброс загрязняющих веществ от стационарных источников.

Анализ выбросов стационарных источников с 2003 года по 2007 год показал, что наименьший выброс загрязняющих веществ наблюдается в 2003 г. (23,68 тысяч т) и в 2005 г. (24,32 тысяч т), наибольший выброс  наблюдается в 2006 г. (27,63 тысяч т). При оценке удельного выброса (т/м2), установлено (рис. 1), что удельный выброс от стационарных источников за  2001 - 2007 гг. был неравномерным, скачкообразным: максимум приходится на 2002 год (44,7 т/км2), минимум приходится на 2003 год (33,67 т/м2).

Рис. 1. Удельный выброс загрязняющих веществ от стационарных источников (т/км2 )

Рис. 1. Удельный выброс загрязняющих веществ от стационарных источников (т/км2 )

Анализ выбросов передвижных источников (всех видов автомобильного транспорта) с 2003 по 2007 год показал, что загрязняющие вещества поступали в атмосферу неравномерно (рис. 2): наименьшее количество выбросов загрязняющих веществ наблюдается в 2005 году (96,38 тысяч т), а наибольшее –  в 2006 году (158,52 тысяч т). Валовый выброс загрязняющих веществ  от передвижных источников с 2003 по 2007 год увеличивался (исключение составляет 2005 год, выброс загрязняющих веществ  в котором составил 36,82 тысяч т). Вероятно, это связано с тем, что количество единиц автотранспорта с 2003 года по 2007 год увеличилось  на 55 тысяч единиц и с каждым годом постоянно возрастает.

Рис. 2. Кол-во выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от всех видов автомобильного транспорта (тысяч т)

Рис. 2. Кол-во выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от всех видов автомобильного транспорта (тысяч т)

Сравнение валового выброса от передвижных и стационарных источников показало, что в целом, валовое количество выбросов загрязняющих веществ в атмосферу города Кирова (с 2003 года по 2007 год) от передвижных источников примерно в два раза больше, чем от стационарных (рис. 3).

 Рис.3. Валовый выброс загрязняющих веществ от передвижных и стационарных источников (тысяч т)

Рис.3. Валовый выброс загрязняющих веществ  от передвижных и стационарных источников (тысяч т)

Анализ состава выбросов загрязняющих веществ от передвижных источников за исследуемый период (рис. 4) показал, что за этот период уменьшился выброс твердых веществ и сернистого ангидрида, увеличился выброс оксида углерода, оксида азота и углеводородов. Так же наблюдается увеличение загрязнения атмосферного воздуха отдельными веществами примерно в два раза, а именно: оксидом азота и оксидом углерода. Причем в 2006 году наблюдается резкое увеличение выбросов этих веществ в атмосферу (по сравнению  с 2003 годом). Выбросы оксида углерода увеличились на 36,485 тысяч т, а выбросы оксида азота на 17,029 тысяч т. Так же в 2006 году увеличились выбросы углеводородов на 6,302 тысяч т.

Рис. 4. Состав выбросов загрязняющих веществ от передвижных источников (тысяч т).

Рис. 4. Состав выбросов загрязняющих веществ от передвижных источников (тысяч т).

 

Количество загрязняющих веществ (в тысяч т) от стационарных и передвижных источников различно. Установлено, что передвижные источники выбрасывают в атмосферу больше, чем стационарные источники количество оксида углерода и оксида азота.

Наибольшее количество выбросов от передвижных и стационарных источников за исследуемые годы приходится на оксид углерода (465,295 тысяч т от передвижных источников и 211,266 тысяч т от стационарных источников). Лидирующим источником по загрязнению атмосферы твердыми веществами, сернистым ангидридом и ЛОС являются стационарные источники.

Выводы. Исходя из статистических данных о состоянии атмосферного воздуха  за исследуемые годы, можно сделать вывод о том, что в целом наблюдается тенденция к увеличению загрязнения  атмосферного воздуха в городе Кирове. Это связано в первую очередь с непрерывным ростом количества единиц автотранспорта, с довольно большим сроком эксплуатации около 50% единиц автотранспорта, с увеличением выбросов стационарных и передвижных источников.

За последние 5 лет увеличился уровень за­грязнения воздуха отдельными  взвешенными веществами, оксидом углерода, оксидом азота. Наметилась тенденция к снижению уровня загрязнения сернистым ангидридом и различными твердыми веществами. В целом можно говорить о том, что выбросы загрязняющих веществ от стационарных источников примерно в два раза  меньше чем выбросы от передвижных  источников, но стационарные источники являются лидирующими в выбросах твердых веществ, сернистого ангидрида и ЛОС.

Литература:

1. Беляев, Е. Н. Опыт ведения социально–гигиенического мониторинга на современном этапе [Текст] / Е. Н. Беляев, С. Г. Домнин, К. Н. Щербаков // Гигиена и санитария. – 2003. – № 6. – С. 10–13.

2. Бретшнайдер, Б. Охрана воздушного бассейна от загрязнений: технология и контроль [Текст] / Б. Бретшнайдер, И. Курфюрст. – Л.: Химия, 1989. – 287 с.

3. Иваненко, А. В. Выбросы автотранспорта, качество атмосферного воздуха и здоровье населения Москвы [Текст] / А. В. Иваненко, И. Ф. Волкова, А. П. Корниенко // Гигиена и санитария. – 2007. – № 6. – С. 20–22.

4. Онищенко, Г. Г. Влияние состояния окружающей среды на здоровье населения. Нерешенные проблемы и задачи [Текст] / Г. Г. Онищенко // Гигиена и санитария. – 2003. – №


 

 

  

Статья
Химия

Star InactiveStar InactiveStar InactiveStar InactiveStar Inactive

ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ СУЛЬФАТАМИ И НИТРАТАМИ СНЕГОВОГО ПОКРОВА Г. КИРОВА

Студент 4 курса - К.С. Красилова

Научный руководитель -  О.В. Тулякова, канд. биол. наук, доцент кафедры экологии ВятГГУ

Вятский государственный гуманитарный университет, г. Киров, Россия

Снег, как своеобразный индикатор чистоты воздуха, может дать обширную информацию о загрязненности окружающей среды химическими веществами, в том числе и диоксидом серы. Снеговой покров накапливает в своем составе практически все вещества, поступающие в атмосферу. Снег обладает рядом свойств, делающих его удобным индикатором не только самих атмосферных осадков, но и атмосферного воздуха, а также последующего загрязнения вод и почв (Василенко Г.И., 1989).

Анализ содержания сульфатов  и нитратов в снеговом покрове, а следовательно и атмосферном воздухе, является актуальным, так как сульфаты и нитраты вызывают аллергические заболевания населения, негативно влияют на развитие растений и состояние почвы.

Содержание сульфатов и нитратов в снеговом покрове г. Кирова оценивалось в 2008 г. Мороговой О. Г. Это исследование показало, что по сравнению с 1992-94 гг. ситуация с распределением сульфатов изменилась. Следовательно, необходимо продолжать изучение содержания сульфатов в данных районах города и обследовать новые для определения зоны с высокой степенью загрязнения.

Новизна нашего исследования заключается в том, что нами были взяты другие районы для пробоотбора по сравнению с 2008 г., это районы 15-ти школ г. Кирова, что в дальнейшем позволит оценить заболеваемость детей данных микрорайонов.

Практическая значимость состоит в том, что будут определены зоны с высокой степенью загрязнения сульфатами, а так как они являются причинами аллергических реакций, то следовательно будут выявлены зоны повышенной опасности для здоровья человека.

Цель исследования - провести анализ снегового покрова в г. Кирове и на основе анализа полученных данных дать оценку загрязненности соединениями серы и азота атмосферы города.

Для проведения химического анализа снегового покрова территория города была разбита на 10 квадратов, в каждом из которых взята проба снега массой не менее 3 кг. Пробоотбор проводился по стандартной методике (Василенко Г.И., 1989; Прокачева А.Н, 1989). Обработка пробы включает операции растапливания снега и фильтрования. Далее фильтрат поступает для анализа на сульфаты и на нитраты.

Для анализа содержания сульфатов в талой воде нами был выбран колориметрический метод, так как этот метод наиболее простой, не требующий сложной аппаратуры, обладающий достаточно высокой чувствительностью (Васильев В.П., 2002). Метод основан на определении сульфат-анионов SO42- в виде сульфата бария в кислой среде. Концентрацию сульфат-ионов находят по калибровочному графику.

Количественное определение нитрат-ионов чаще всего проводят с салицилатом натрия. Метод основан на реакции взаимодействия нитратов с салицилатом натрия в кислой среде с образованием соли нитросалициловой кислоты желтого цвета. Концентрацию нитрат-ионов находят по калибровочному графику. Для выражения результатов в форме азота нитратов (мг N/л) полученную величину (мг NO3-/л) умножают на коэффициент 0,23.

Таблица 1

Результаты анализа содержания нитратов и сульфатов снегового покрова г. Кирова

№

пробы

№ школы

Светопропускание анализируемых растворов Т, %

Среднее значение Т, %

Оптическая плотность, D 

Концентрация С, мг/л

Н

С

Н

С

Н

С

Н

С

1

№20

51

52

57 

57 

51,5

57,1 

0,29

0,24 

3,9

5,3 

2

№59

25

25

53 

51,5 

25

52,2 

0,60

0,28 

10,2

6,0

3

№66

61

63

90,1

92

62

91

0,21

004

2,0

2,0

4

№42

61

63

67,8

62

62

65

0,21

0,18

2,3

4,2

5

№47

59

61

73

68

60

70,5

0,22

0,15

2,4

4,1

6

№46

55

55

55,2

49,2

55

52,2

0,26

0,28

3,2

6,0

7

№58

65

65

74

76

65

75

0,19

0,12

1,9

3,7

8

№21

62

63

76

66

62,5

71

0,20

0,15

2,1

4,1

9

№57

58

58

68,9

69

58

68,9

0,24

0,16

2,8

4,3

10

№52

64

67

83

80,5

65,5

81

0,18

0,08

1,7

2.3

11

№60

65

65

72

70,2

65

71,1

0,19

0,15

1,9

4,1

12

№22

51

56

40

43

53,5

41,5

0,25

0,38

3,0

8,9

13

№30

41

41

54

55

41

54,5

0,39

0,26

5,9

5,9

14

№16

50

49

23

24

49,5

23,5

0,31

0,63

4,3

14,3

15

№70

61

61

71

75

61

73

0,21

0,13

2,3

3,9

Примечание: Н – нитраты, С - сульфаты

По результатам проведенных исследований были установлены следующие закономерности (табл. 1):

1) По данным исследований 2009 года можно отметить, что распределение сульфатов остаётся также  как и в 2008 г. неравномерным, но колеблется уже в более широких пределах: от 2,0 до 14,3 мг/л талой воды (в 2008 г.- от 0,5 до 10,1 мг/л);

2) Наибольшая концентрация (по данным 2009 г.) наблюдается в районе следующих школ: №16 (14,3 мг\л); №22 (8,9 мг/л); №59 (6,0 мг/л); №30 (5,9 мг/л), т.е. загрязнение наблюдается в центральной части города (улицы Воровского, Горького, Московская), а также район автовокзала (ул. Некрасова). В 2008 г. наибольшая концентрация наблюдалась также в центральной части города, при  этом выделялись два основных пятна повышенного содержания сульфатов: северное (от завода «Авитек» в сторону п. Ганино и нового моста через р. Вятку) и южное (Милицейская – Воровского – Азина – Карла Маркса). Химический анализ снега в 1991-92 гг. свидетельствовал, что наибольшая концентрация сульфатов наблюдалась в центральной части города, в п. Коминтерновском и п. Домостроительном. Особо следует обратить внимание на центр города, где обозначены два пятна: северное, ограниченное ул. Северное Кольцо–Ленина–Энгельса–Октябрьским проспектом, и южное: Октябрьский проспект–Воровского–Рудницкого–берег р. Вятки.  Наибольшее содержание сульфатов в центральных районах города обусловлено повышенной концентрацией автомобильного и других видов транспорта. Это было подтверждено результатами корреляционного анализа, проведенного в 2008 г. (Морогова О.Г., Васильева А.Н., 2008).

3) В 2009 г. было выявлено, что меньше всего сульфатов содержится в периферийных частях города (улица Воровского (ближе к пр-ту Строителей), пр-т Строителей, ул. Упита, ул. Ленина (р-н Зонального института), Нововятский р-н). Та же тенденция просматривалась и по результатам 2008 г. - меньше всего сульфатов содержалось в периферийных частях города (за исключением северо-западной части), и по результатам 1991-92 гг. - меньше всего сульфатов в талой воде наблюдается в районе старого моста через р. Вятку и на перекрестке улиц Карла Маркса и Азина.

4)  Поскольку концентрация сульфат-ионов в снеговом покрове отражает содержание соединений серы в атмосфере, то приведенные результаты свидетельствуют о повышенном содержании сульфат-ионов в воздухе именно этих районов города.

5) По данным исследований 2009 года можно отметить, что распределение нитратов остаётся также  как и в 2008 г. неравномерным и колеблется в пределах: от 1,7 до 10,2 мг/л талой воды;

6) Наибольшая концентрация (по данным 2009 г.) наблюдается в районе следующих школ: №59 (10,2 мг\л); №30 (5,9 мг/л); №16 (4,3 мг/л); №20 (3,9 мг/л), т.е. загрязнение наблюдается в центральной части города (улицы Воровского, Горького), а также район автовокзала (ул. Некрасова). В 2008 г. наибольшие концентрации этих загрязняющих веществ наблюдаются на пересечении улиц Дзержинского и Луганской (в 5,8 раз по отношению к контролю), в районе площади Лепсе (в 5,3 раза) и в районе нового моста (в 4 раза). Наибольшее содержание нитратов в центральных районах города обусловлено повышенной концентрацией автомобильного и других видов транспорта. Это было подтверждено результатами корреляционного анализа, проведенного в 2008 г. (Морогова О.Г., Васильева А.Н., 2008 г.).

7) В 2009 г. было выявлено, что меньше всего нитратов содержится в периферийных частях города (улица Воровского (ближе к пр-ту Строителей), пр-т Строителей). Та же тенденция просматривалась и по результатам 2008 г. - меньше всего сульфатов содержалось в периферийных частях города (за исключением северо-западной части).

Выводы

1. По результатам проведенных исследований было установлено, что распределение сульфатов и нитратов в исследуемых пробах снежного покрова г. Кирова неравномерно и колеблется соответственно в пределах от 2,0 до 14,3 мг/л и от 1,7 до 10,2 мг/л талой воды.

2. Наибольшая концентрация загрязняющих веществ наблюдается в центральной части города и в районе автовокзала (сульфатов от 5,9 до 14,3 мг/л , нитратов от 3,9 до 10,2 мг/л талой воды).

3. Наименьшая концентрация сульфатов и нитратов  была отмечена в периферийных районах (соответственно от 2,0 до 5,8 мг/л и от 1,7 до 3,8 мг/л);

4. После сравнения данных 2009 года с результатами прошлых лет, выяснилось, что районы наибольшей и наименьшей концентрации сульфатов в снеговом покрове совпадают.

Литература

1. Василенко Г.И. Мониторинг загрязнения снежного покрова.- М.: Наука, 1989.- 235 с.

2. Васильев В.П. Аналитическая химия. - М.: Дрофа, 2002.- 347с.

3. Морогова О.Г., Васильева А.Н. Загрязнение атмосферы г.Кирова оксидами серы и азота// Проблемы региональной экологии в условиях устойчивого развития: Сб. материалов VI Всероссийской научно-практической конференции в 2х частях. Часть 2. (г. Киров, 25-27 ноября 2008 г.) – Киров: Изд-во «О-Краткое», 2008– С. 149 – 151.

4. Прокачева А.Н., Усачев В.Ф. Снежный покров в сфере влияния города.- Л.: Гидрометеоиздат, 1989. –175с.