Оценка экологического состояния снежного покрова Нижнего Новгорода по содержанию тяжелых металлов и нефтепродуктов

Нижний Новгород считается одним из крупных центров России с развитой промышленной инфраструктурой и высокой степенью загазованности воздуха от деятельности промышленных предприятий и работы автомобильных двигателей [3, 9, 10]. По этим причинам загрязнение атмосферы многими экотоксикантами в пределах городской черты остается одной из главных экологических проблем мегаполисов [1].

Несмотря на то, что снег как объект оценки состояния среды не является экологически нормируемой системой, многими исследователями указывается на его высокую значимость в экологических исследованиях окружающей среды [6, 11, 12, 15, 16, 18]. Причиной тому является множество термодинамических и физико-химических факторов образования снега, его массопереноса и процессов загрязнения. В частности, в момент формирования кристаллов воды в воздухе и выпадения их на землю происходит влажная седиментация рассеянных в атмосфере поллютантов. Кроме того, в атмосферном пространстве активно развит процесс переноса воздушных масс, следствием чего является сухое осаждение загрязняющих веществ на поверхность снежного покрова. Благодаря таким естественным процессам концентрирования поллютантов в снеге содержание в нем загрязняющих

веществ считается одним из значимых критериев оценки экологического состояния атмосферы [2].

Проблема неблагополучного экологического состояния городской среды в настоящее время остается актуальной, а его изучение и оценка -востребованной с точки зрения регионального экологического мониторинга [5, 17]. Нужно отметить, что атмосфера населенных мест, сопряженная с поступлением загрязнителей из газо-пылевых выбросов промышленности и из выхлопных газов автотранспорта, является главной средой, транспортирующей поллютанты в почвенный покров и водные объекты. К «переносчикам» загрязняющего фона, в том числе, относят все виды осадков, основными из которых являются дождевые и снеговые массы. По этим и другим причинам эколого-химический анализ данных временно депонирующих объектов окружающей среды на предмет накопления загрязняющих веществ необходим как для понимания общего уровня загрязненности атмосферного воздуха Нижнего Новгорода, так и для ориентирования в мерах накопления как таковых загрязнителей в консервативных природных и природно-техногенных объектах - почвенном покрове и водоемах.

Целью данной работы явилось проведение оценки экологического состояния снежного покрова крупных автомагистралей города Нижнего Новгорода на основе двухлетней динамики накопления различных тяжелых металлов, а также показателя содержания органических веществ - нефтепродуктов.

Исследование снежного покрова проводилось в течение двух лет (2017-2018 гг.) в соответствии с требованиями общепринятых нормативно-методических документов [4, 13, 14].

Пробы снега отбирали вручную с помощью пластмассового цилиндра (о = 10 см, h = 20 см) в непрозрачные полиэтиленовые пакеты. Отбор проб осуществлялся в начале февраля 2017 и 2018 гг. равномерно на протяжении крупных автомагистралей Нижнего Новгорода - Сормовское шоссе (заречная часть города) и проспект Гагарина (нагорная часть города). Для пробоотбора выбирали визуально чистые и ровные участки снежного покрова в непосредственной близости от дороги; площадь каждого участка = 10 м2. На одном участке отбирали по 5 точечных пробы, которые впоследствии смешивали в 1 объединенную пробу. С каждой автомагистрали равноудаленно друг от друга всего было отобрано по 4 объединенных пробы.

В качестве условно незагрязненного (фонового) участка был выбран участок лесного массива «Дубрава», примыкающего с северо-западной стороны непосредственно к черте города. В лесном массиве было также отобрано 4 объединенных образца снега, каждый из которых также состоял из 5 точечных.

Пробы снега доставляли в лабораторию и раскладывали из пакетов в пластиковые емкости

(тазы) для естественного оттаивания. Анализ проб воды был проведен в Эко лого-аналитической лаборатории мониторинга и защиты окружающей среды при Мининском университете по содержанию основных тяжелых металлов и нефтепродуктов [7, 8]; аналитическая повторность - трехкратная. В полученной талой воде определяли содержание цинка, кадмия, свинца и меди методом инверсионной вольтамперометрии на вольтамперометре-полярографе TA-Lab по методике определения ТМ в воде (ПНД Ф 14.1:2:4.222-06), предварительно пропустив образцы через обеззоленные фильтры («синяя» лента) и проведя минерализацию имеющихся органических веществ с помощью концентрированной муравьиной кислоты. Содержание нефтепродуктов в пробах определяли флуориметрическим методом на анализаторе жидкости «ФЛЮОРАТ-02-5М» по ПНД Ф 14.1:2:4.128-98.

Результаты измерений обработаны методом вариационной статистики с использованием программного обеспечения Microsoft Office Excel 2007.

В ходе проведенных исследований была получена динамика накопления рассматриваемых экотоксикантов в пробах снеговых масс, показанная в таблице 1.

Таблица 1

Содержание тяжелых металлов и нефтепродуктов в воде снега

(М ± ш: среднее ± ошибка среднего; V, % - коэффициент вариации)

Показатель	2017 год		2018 год		В среднем за 2 года
	М± т		М± т
Фоновый уровень (лесной массив Дубравы)
Цинк (Zn), мг/л	0,0058 ±0,0014	50	0,0002 ±0,0001	41	0,0030
Кадмий (Cd), мг/л	0,0011 ±0,0004	74	0,0017 ±0,0002	26	0,0014
Свинец (РЬ), мг/л	0,0006 ±0,0001	39	н.п.о.*	—	0,0003
Медь (Си), мг/л	н.п.о.	—	н.п.о.	—	—
Нефтепродукты, мг/л	0,157 ±0,040	50	0,341 ±0,022	13	0,249
Заречная часть города (Сормовское шоссе)
Цинк (Zn), мг/л	0,0469 ±0,0198	84	0,0236 ± 0,0049	41	0,0353
Кадмий (Cd), мг/л	0,0041 ±0,0011	53	0,0079 ± 0,0009	24	0,0060
Свинец (РЬ), мг/л	0,0053 ±0,0014	51	0,0029 ± 0,0008	52	0,0041
Медь (Си), мг/л	0,0048 ± 0,0006	27	0,0069 ±0,0017	49	0,0059
Нефтепродукты, мг/л	5,454 ± 0,802	29	7,467 ± 0,948	25	6,46
Нагорная часть города (проспект Гагарина)
Цинк (Zn), мг/л	0,0363 ±0,0132	73	0,0030 ± 0,0004	26	0,0197
Кадмий (Cd), мг/л	0,0020 ± 0,0005	49	0,0010 ±0,0003	67	0,0015
Свинец (РЬ), мг/л	0,0048 ±0,0031	129	0,0017 ±0,0005	56	0,0033
Медь (Си), мг/л	0,0019 ±0,0004	43	0,0235 ± 0,0066	56	0,0127
Нефтепродукты, мг/л	2,086 ± 0,358	34	3,411 ±0,490	29	2,75

* - результат измерения был ниже предела обнаружения элемента в соответствии с использованием указанной методики и измерительного оборудования

В результате проведенных исследований был установлен существенно высокий уровень содержания как тяжелых металлов, так и нефтепродуктов в пробах снеговых масс, отобранных с территорий, непосредственно прилегающих к

В частности, в среднем за 2 года содержание цинка в воде снега в заречной части города оказалось выше фонового уровня в 11,7 раза, кадмия - в 4,3 раза и свинца - 13,6 раза. Накопление нефтепродуктов в снеге превышало фоновых значений более чем в 25

раз.

автомобильным трассам.

Содержание экотоксикантов в снеге в условиях его накопления на проспекте Гагарина (нагорная часть города) также было высокое, но более сдержанное по отношению к заречной части города в условиях Сормовского шоссе. Так, содержание цинка было увеличено относительно фона в 6,6 раза, кадмия - только на 7%, а свинца и нефтепродуктов - в 11 раз.

При сравнении двух автотранспортных территорий между собой Сормовское шоссе оказалось более загрязненным рассматриваемыми веществами. Например, здесь количество цинка в воде снега было выше, чем на проспекте Гагарина на 79%, кадмия - на 300%, свинца - на 24%, а нефтепродуктов - на 134%. Исключением явилось содержание меди, которое оказалось выше в снеге в условиях нагорной части города (на 115%) по отношению к заречной стороне.

Нужно сказать, что подобная тенденция более сильного загрязнения снеговых масс в условиях Сормовского шоссе могла быть обусловлена не только различиями в транспортной нагрузке на автомагистрали, но и особенностями мезорельефа заречной городской местности, где имеется более значительное оседание атмосферных загрязнений и наблюдается эпизодическое образование смога. Данные факты могут способствовать концентрированию в осадках токсикантов.

На основании полученных двухлетних данных и проведенных расчетов сделан вывод о наличии в как в составе атмосферы, так и в приземных ее слоях высокого накопления тяжелых металлов и нефтепродуктов.