Распределение тяжелых металлов и микроразмерных частиц в снежном покрове города Владивостока и острова Русский (сезон 2013/2014)

Автор: Веселова Светлана Сергеевна, Голохваст Кирилл Сергеевич, Чайка Владимир Викторович, Агошков Александр Иванович, Никифоров Павел Александрович, Романова Татьяна Юрьевна, Карабцов Александр Александрович, Автомонов Евгений Геннадьевич, Чернышев Валерий Валерьевич, Разгонова Софья Алексеевна, Земляная Нина Викторовна, Дорошев Юрий Степанович, Фаткулин Анвир Амрулович, Угай Сергей Максимович, Лушпей Валерий Петрович, Петухов Валерий Иванович

Журнал: Известия Самарского научного центра Российской академии наук @izvestiya-ssc

Рубрика: Природопользование и мониторинг

Статья в выпуске: 1-3 т.16, 2014 года.

Бесплатный доступ

В работе приведены результаты исследования снежного покрова методами лазерной гранулометрии и масс-спектрометрии высокого разрешения с индуктивно связанной плазмой самого крупного города на Дальнем Востоке - Владивостока (материковой части и острова Русский) в зимний сезон 2013-2014 гг. Пробы были отобраны в 16 точках: 13 точек - г. Владивосток, 3 точки - остров Русский (кампус ДВФУ, мост, поселок Канал). Выявлено распределение Pb, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu и Zn и микроразмерных частиц в пробах снега, отобранных в различающихся антропогенной нагрузкой районах г. Владивосток и о-ва Русский.

Снежный покров, тяжелые металлы, токсичность, масс-спектрометрия, антропогенная нагрузка

Короткий адрес: https://sciup.org/148202797

IDR: 148202797

Текст научной статьи Распределение тяжелых металлов и микроразмерных частиц в снежном покрове города Владивостока и острова Русский (сезон 2013/2014)

Оценка загрязнения атмосферы города по составу его снежного покрова является одной из самых достоверных методик, позволяющих выявить как твердые частицы взвесей, так и растворенную фазу. Владивосток исследуется нами уже несколько лет и выбран в связи с особым расположением города на полуострове, далеко выступающем в море, величиной (самый крупный в ДВФО) и небольшим прессом предприятий. Остров Русский, являвшийся ранее полузакрытой военной зоной, сейчас активно обживается, в частности на нем построен кампус Дальневосточного федерального университета. В целом является чистой пригородной зоной – на острове одна кольцевая дорога, менее чем на треть покрытая асфальтом.

Цель работы: комплексное исследование твердых (микрочастиц) и растворимых компонентов загрязнения снежного покрова материковой и островной части города Владивостока.

Материалы и методы. Пробы снега собирались на 13 станциях на материковой и островной (остров Русский) части г. Владивостока (рис. 1).

Снеговые пробы отбирали в момент снегопадов зимой 2013-2014 гг. Чтобы исключить вторичное загрязнение антропогенными аэрозолями, был собран верхний слой (5-10 см) только что выпавшего снега. Его помещали в стерильные контейнеры объемом 3 л. Через пару часов, когда снег в контейнерах растаял, из каждого образца (N=5) набирали 10 мл жидкости и анализировали на масс-спектрометре высокого разрешения с индуктивно-связанной плазмой Element XR (Thermo Scientific).

Рис. 1. Места отбора проб (расшифровка станций отбора в табл. 1 ниже). © Участники OpenStreetMap

Измерения проводились с использованием методики ЦВ 3.18.05-2005 ФР.1.31.2005.01714 (Методика выполнения измерений элементного состава питьевых, природных, сточных вод и атмосферных осадков методом масс-спектрометрии с ионизацией в индуктивно связанной плазме). После того, как снег в контейнерах растаивал, жидкость взбалтывали, затем из каждой пробы набирали 60 мл

в кювету и анализировали на лазерном анализаторе частиц Analysette 22 NanoTech («Fritsch», Германия) для определения морфометрических параметров частиц.

Полученные результаты. Результаты масс-спектрометрии для удобства восприятия сведены в табл. 2. Результаты лазерной гранулометрии для удобства восприятия, сведены в таблицу 3.

Таблица 1. Станции отбора снеговых проб в г. Владивосток

Станции отбора	Описание станции отбора
г. Владивосток
1	Олимпиец. Относительно чистая зона, расположена на берегу моря.
2	Улица Вилкова. Крупный транспортный узел.
3	Луговая. Один из крупнейших транспортных узлов Владивостока.
4	НИИ медицинской климатологии и восстановительного лечения (ул. Русская 73г). Крупная транспортная магистраль.
5	Проспект Красного знамени. Крупная транспортная развязка.
6	Орлиная сопка. Самая высокая точка города. Расположена в центре города, около моста через залив Золотой Рог.
7	Улица Гоголя, район транспортной развязки. Один из крупнейших транспортных узлов Владивостока.
8	ТЭЦ-2, работающая на угле.
9	Улица Пушкинская. Рядом со школой №9. Близость автодороги (5 метров).
10	Змеинка. Экологически относительно благополучный район.
остров Русский
11	Поселок Канал. Близость автодороги (5 метров).
12	Кампус ДВФУ.
13	Мост, связывающий о. Русский и материк.

Таблица 2. Средние концентрации (в мкг/л, ррb) токсичных металлов в снеговых пробах на станциях отбора проб г. Владивосток *

Точ ка отбора	Al	Cr	Mn	Fe	Ni	Cu	Zn	Cd	Ba	Pb
г. Владивосток
1	41,49± 12,4	0,570± 0,3	15,18± 4,6	50,36± 1,3	2,66± 0,8	8,91± 2,6	54,46± 16,3	0,236± 0,11	102,87 ±15.4	1,56± 0,4
2	44,13± 13,2	0,366± 0,2	19,02± 5,7	39,65± 11,9	1,98± 0,6	5,00± 2,0	43,14± 12,9	0,400± 0,2	135,94 ±20,4	1,08± 0,3
3	32,59± 9,8	0,361± 0,2	24,43± 7,3	32,56± 8,14	2,37± 0,7	15,97± 4,7	51,56± 15,4	0,205± 0,12	186,43 ±27.9	0,55± 0,3
4	37,61± 11,3	5,826± 1,7	24,30± 7,3	34,36± 8,5	1,18± 0,4	2,77± 1,1	47,48± 14,3	0,244± 0,12	138,95 ±20.8	0,59± 0,3
5	23,24± 6,9	0,253± 0,1	52,70± 15,8	18,63± 4,6	1,89± 0,5	5,28± 2,1	43,77± 13,3	0,289± 0,14	350,65 ±52,6	0,75± 0,4
6	75,90± 18,9	1,165± 0,3	6,98± 2,0	32,16± 8,0	1,62± 0,5	2,71± 1,1	3,25± 1,3	0,023± 0,01	87,87± 13,2	0,51± 0,3
7	19,28± 5,8	1,389± 0,4	17,36± 5,2	15,71± 4,7	2,18± 0,6	4,34± 1,7	42,34± 12,7	0,125± 0,06	111,68 ±16,8	0,46± 0,2
8	64,27± 16,1	0,296± 0,1	30,18± 9,1	46,09± 13,8	1,12± 0,4	2,52± 1,0	13,78± 4,1	0,047± 0,023	215,01 ±32,3	0,44± 0,2
9	50,11± 12,5	0,391± 0,2	26,73± 8,0	43,21± 10,8	10,55± 2,1	6,84± 2,1	69,13± 20,7	0,222± 0,11	223,44 ±33,5	0,79± 0,4
10	785,14 ±117.0	0,356± 0,2	27,11± 8,1	69,23± 17,3	1,62± 0,5	6,39± 1,9	15,32± 4,6	0,056± 0,28	104,01 ±15,6	0,70± 0,4
остров Русский
11	87,99± 21,9	0,631± 0,3	56,57± 16,9	83,23± 20,8	1,71± 0,5	3,79± 1,5	41,36± 12,4	0,256± 0,12	149,00 ±22.3	2,17± 0,6
12	50,93± 12,7	0,353± 0,2	43,89± 13,2	46,57± 13,9	1,77± 0,5	4,74± 1,9	62,30± 18,7	0,212± 0,10	198,11 ±29,7	0,74± 0,4
13	93,61± 23,4	48,90± 14,6	39,27± 11,8	83,64± 20,8	1,80± 0,5	4,70± 1,8	37,03± 11,1	0,126± 0,06	276,43 ±41,5	0,13± 0,07

Примечание: * - погрешность выполненных анализов оценена по величине среднеквадратичного отклонения, значение которого при определении приведенных в таблице элементов не превышает 1-5%.

Таблица 3. Физические параметры частиц взвеси, содержавшихся в снеге в различных районах г. Владивостока и острова Русский

Параметры	Владивосток						Остров Русский
Параметры	2	3	5	6	7	9	11	12	13
средний арифметический диаметр, мкм	30,39	582,89	689,67	16,87	20,84	11,36	3,3	12,86	6,93
удельная поверхность, см²/см³	32440,17	630,59	88,14	3584,27	2892,76	5310,95	20010,96	6527,3	165150,7

Выводы: Владивосток является городом со средней экологической нагрузкой, в большей части обусловленной автотранспортом. Остров Русский, как район г. Владивостока, ранее являлся чистой зоной с пониженной техногенной нагрузкой, однако в связи с нарастающей транспортной нагрузкой на остров Русский, эта ранее закрытая экосистема стала подвергаться достаточно высокому уровню отрицательного техногенного воздействия, что проявляется в повышении содержания в снежном покрове продуктов выхлопных газов автомобилей – тяжелых металлов и микроразмерных частиц, что показано выше. Именно эти компоненты, по мнению других исследователей [1, 2] и являются основными загрязняющими компонентами выхлопных газов. Скорее всего, источниками металлов являются механический и химический износ двигателей, моторное масло и топливо, элементы системы глушителя и каталитических нейтрализаторов [3, 4].

Работа выполнена при поддержке Научного фонда ДВФУ, Государственного задания МОН РФ и Гранта Президента для молодых кандидатов наук МК-1547.2013.5.

Список литературы Распределение тяжелых металлов и микроразмерных частиц в снежном покрове города Владивостока и острова Русский (сезон 2013/2014)

Colombo, C. Platinum, palladium and rhodium release from vehicle exhaust catalysts and road dust exposed to simulated lung fluids/C. Colombo, A.J. Monhemius, J.A. Plant//Ecotoxicol. Environ. Safety. 2008. Vol. 71(3). P. 722-730.
Mathissen, M. Non-exhaust PM emission measurements of a light duty vehicle with a mobile trailer/M. Mathissen, V. Scheer, U. Kirchner et al.//Atmospheric Environment. 2012. Vol. 59. P. 232-242.
Wiseman, C.L. Airborne particulate matter, platinum group elements and human health: a review of recent evidence/C.L. Wiseman, F. Zereini//Sci. Total. Environ., 2009. Vol. 407(8). P. 2493-2500.
Zereini, F. Concentration and distribution of platinum group elements (Pt, Pd, Rh) in airborne particulate matter in Frankfurt am Main, Germany/F. Zereini, F. Alt, J. Messerschmidt et al.//Environ. Sci. Technol., 2004. Vol. 38(6). P. 1686-1692.

Статья научная