В работе представлен анализ пространственного распределения тяжелых металлов на территории г. Омска по данным снеговой съемки. Выявлены ореолы повышенного содержания и среднесуточного притока элементов в снежном покрове в зоне влияния разнопрофильных промышленных предприятий.
Ключевые слова: снеговой покров, аэрозоль, загрязнение, промышленность, тяжелые металлы.
Экологическая обстановка Омской области определяется физико — географическими условиями, а также деятельностью промышленного сектора. Город Омск является крупным промышленным центром, расположенный в южной части Западно — Сибирской равнины, в центре южной части Омской области, на месте где сливаются реки Омь и Иртыш. Основными отраслями народного хозяйства региона являются нефтеперерабатывающая, химическая и нефтехимическая промышленность, машиностроение, сельское хозяйство, строительство и производство стройматериалов, энергетический комплекс. Эти отрасли, а также транспорт, формируют основное антропогенное воздействие на природные комплексы и урбанизированные территории Омской области [5].
В административном отношении город разделен на пять округов: на левом берегу р. Иртыш расположен Кировский округ, на правом берегу — Центральный, Октябрьский, Ленинский, Советский [5].
Особенностью города Омска является расположение крупных промышленных производств в жилой зоне [5]. Промышленность г. Омска представлена некоторыми, различными по мощности, узлами. Наиболее мощный — Северо-Западный промышленный узел (Советский административный округ), по концентрации промышленных объектов и специфичности отраслей, характерных для Омской области. Данный узел представлен крупными предприятиями нефтехимической, нефтеперерабатывающей и химической отраслей промышленности: ОАО «Газпромнефть — Омск», Омский завод СК, предприятия ОАО «Транссибнефть», ЗАО «Завод пластмасс». Более того, в последнее время на базе этих крупных предприятий созданы предприятия среднего и малого бизнеса с разнообразными видами деятельности [4].
Вторым по мощности промышленным узлом является Октябрьский. На данной территории сконцентрированы предприятия нефтехимии, радиотехнической промышленности и машиностроения [4].
Все перечисленные предприятия являются источниками экологической опасности, так как значительное их количество находится в жилых кварталах города, где соответственно отсутствуют условия для соблюдения границ санитарно-защитных зон (СЗЗ) [4].
В настоящее время одним из широко используемых методов изучения пылеаэрозольного загрязнения атмосферного воздуха городских территорий является снеговая съемка. Снег закрывает открытую поверхность почвы, тем самым происходит уменьшение естественного пылевыделения с территорий. Работы по отбору проб снега и анализу их загрязненности различными веществами обычно называют снегогеохимическими исследованиями или снеговыми съемками.
Цель работы — провести анализ полученных данных интегрированных в ходе снегогеохимической съемки и выявить уровень загрязнения атмосферы г. Омска тяжелыми металлами.
Для достижения поставленной цели, в конце февраля, т. к. это период максимального влагозапаса в снеге [6], 2013 года, был проведен отбор проб снега по площадной сети наблюдения, согласно методических рекомендаций ИМГРЭ [3], по регулярной сетке 1×1 км по городу. Было получено 168 проб. Пробы отбирались с учетом элементов рельефа и их экспозиции по отношению к направлению ветропылевого переноса (на водоразделах, склонах, террасах, поймах), а также на участках техногенных газопылевых выбросов, где сеть опробования сгущается. В качестве фоновой площадки был выбран п. г.т. Москаленки, в 100 км на запад от города, также в соответствии с направлением преобладающего ветра. Все пробы были проанализированы инструментальным нейтронно-активационным анализом в аттестованной ядерно-геохимической лаборатории МИНОЦ «Урановая геология» при кафедре геоэкологии и геохимии ТПУ.
В нерастворимой фазе снегового покрова в 2013 г. были определены такие тяжелые металлы, как Cr, Co, Zn, As, Sb, Ba. Выбор данных элементов обосновывается тем, что для тяжелых металлов характерна высокая миграционная способность и они оказывают неблагоприятное и токсическое воздействие как на экосистему, так и на здоровье населения, т. к. существует непрерывная взаимосвязь в системе: воздух — снеговой покров — почва — растение — человек [2].
Результаты аналитических данных использовались для расчета согласно работам [7] общая нагрузка, которая создается поступлением каждого из химических элементов из атмосферы на снеговой покров (среднесуточный приток элемента): P=C*Pn, мг/(км2.сут), где С — концентрация отдельных элементов (мг/кг) в снеговой пыли, Рn — пылевая нагрузка, (кг/(км2.сут)). Расчет суммарного показателя нагрузки по формуле Zp=ΣKp-(n-1), Kp — коэффициент относительно увеличения общей нагрузки элемента, n — количество элементов, взятых в расчет с Kp>1 [7].
Интегрированные нами данные сопоставлены с данными, полученными в 1991–1992гг. на территории г. Омска, тогда снеговая съемка была проведена сотрудниками Сибирского филиала «Берёзовгеология» ФГУГП «Урангео» в рамках целевой программы «Геоэкология России».
По результатам исследования определено, что среднее содержание хрома — 220 мг/кг, при этом изменяется это значение от 28 до 2616 мг/кг, фон — 259 мг/кг. Содержание кобальта изменяется от 11 и до 27 мг/кг, фон — 25 мг/кг и среднее содержание тяжелого металла 15 мг/кг. Содержание цинка изменяется от 58 до 1000 мг/кг на территории г. Омска, при среднем содержании 190 мг/кг и фоне 379 мг/кг. Содержание мышьяка по городской сети распределено неравномерно и варьируется в пределах значений 0,2–159 мг/кг, где фон — 21,3 мг/кг, среднее значение — 12,9 мг/кг. Концентрация сурьмы на территории города колеблется в диапазоне от 0,3 до 70,4 мг/кг, фон 3,1 мг/кг, среднее значение 5,8 мг/кг. И только содержание бария на всей территории города однородно, среднее значение — 297 мг/кг, а фоновое — 239 мг/кг, явных превышений над фоновым значением не выявлено.
Определяя максимальные значения тяжелых металлов во всех административных округах (АО), в Октябрьском АО точки, в которых получены значения максимума концентрации элементов, находятся на близком расстоянии друг к другу, это можно объяснить тем, что на этой территории размещаются более 12 предприятий различной специализации (ОАО «Омский завод «Автоматика»; ФГУП «Омское моторостроительное объединение имени П. И. Баранова»; ПО «Полет» филиал ФГУП «ГКНПЦ им. М. В. Хруничева»; ОАО «Омскшина»; ЗАО «Завод сборного железобетона», Опытно–механический завод ООО «Центр Транспорта»; ОАО «Омсктехуглерод», ж/д станция Омск–Восточный и др). Все перечисленные предприятия вносят существенный вклад в загрязнение окружающей среды территорий близ расположенных жилых районов и влияют на здоровье проживающего населения. Отметим, что в некоторых точках опробования максимальные значения нескольких тяжелых металлов совпадают.
Рис. 1. Схема отбора проб снега на территории г. Омска в 2013 г. с выделенными максимальными значениями в административных округах города
При сравнении с результатами исследованиями в 1991–1992гг. среднее содержание хрома увеличилось в 2,7 раз, содержание всех других тяжелых металлов существенно не изменилось. Сурьма в 1991–1992 гг. не была определена [1].
Установлены значения среднесуточного притока для каждого тяжелого металла. Средний среднесуточный приток хрома из атмосферы на снеговой покров — 17874 мг/(км2.сут). Повышенные значения среднесуточного притока кобальта из атмосферы на снеговой покров приходятся на Советский административный округ, а пониженные — на Ленинский АО. В Советском АО расположены крупные предприятия нефтехимической и химической промышленности, ТЭЦ-3, ТЭЦ-4 и др. Среднесуточный приток кобальта из атмосферы на снеговой покров — 2177 мг/(км2.сут) (среднее значение). Повышенные значения среднесуточного притока приходятся на Октябрьский административный округ (среднее значение по округу 3645 мг/(км2.сут)), а пониженные — на Советский АО. Превышение среднесуточного выпадения из атмосферы на снеговой покров над фоном составляет 28 единиц. Среднее значение общей нагрузки цинка составляет 21842 мг/(км2.сут), фоновое значение — 1176 мг/(км2.сут), что означает превышение над фоном более чем в 15 раз. Среднее значение среднесуточного притока мышьяка — 1182 мг/(км2.сут), превышение над фоном в 17 раз (фон 66,2 мг/(км2.сут)). Повышенные средние значения приходятся на территорию Кировского административного округа — 1499 мг/(км2.сут), а пониженные — на территорию Советского района — 676 мг/(км2.сут). Повышенные значения среднесуточного приток на снеговой покров на территории Кировского административного округа объясняется расположением здесь предприятий строительной отрасли, пищевой промышленности, комбината вяленой обуви. Среднесуточный приток сурьмы, при среднем значение, 548 мг/(км2.сут), превышает фон более чем на 20 единиц (фон 22,7 мг/(км2.сут)). Среднее же содержание общей нагрузки бария составляет 121018 мг/(км2.сут), по данному показателю превышение над фоном в 131 раз (фон — 922 мг/(км2.сут)).
Таким образом, по величине суммарного показателя нагрузки административные округа г. Омска ранжируются следующим образом: Октябрьский (367), Ленинский (276), Центральный (214), Кировский (190) и Советский (107) АО. Согласно нормативной градации [2], можно сделать вывод о том, что на всей территории г. Омска, т. е. во всех административных округах, уровень загрязнения низкий (<1000), среднее значение по всем АО составляет 231. На Октябрьский АО приходится наибольшее значение суммарного показателя нагрузки (Zp = 367), барий — элемент, концентрация которого выше всех остальных тяжелых металлов в данном округе.
Литература:
1. Григорьев В. В., Самсонов Г. Л., Попов Ю. П. Геолого-экологические условия Омского промышленного района. Отчет о геолого-экологических исследованиях и картографировании масштаба 1:200000. Новосибирск: Геоэкоцентр ГП «Березовгеология». — 1999. — 234 c.
2. Методические указания по выполнению лабораторной работы № 2 по дисциплине «Геоэкологический мониторинг» для студентов очного и заочного обучений специальности 020804 (013600). — Томск: Изд. ТПУ, 2005. — 22 с.
3. Методические рекомендации по геохимической оценке загрязнения территории городов химическими элементами. — М.: ИМГРЭ, 1982. — 112 с.;
4. О состоянии и об охране окружающей среды Омской области в 2010 году / Министерство природных ресурсов и экологии Омской области. — Омск: Изд-во Манифест, 2011. — 200 с.
5. Попов Ю. П., Зубов Е. В., Саратовкин А. М., Пахомов В. Г. и др. Выявление радиоактивного загрязнения и эколого-геохимические исследования на территории г.Омска. Новосибирск, 1994 г.
6. РД 52.04.186–89. Руководство по контролю загрязнения атмосферы. — М.: Госкомгидромет, 1991. — 693 с.;
7. Сает Ю. Е., Ревич Б. А., Янин Е. П. Геохимия окружающей среды. — М.: Недра, 1990. — 335 с.
