Е.Г. Язиков, А.Ю. Шатилов
Геоэкологический мониторинг
Учебное пособие для вузов.- Томск, 2003.- 336 с.

Глава 4. Мониторинг состояния отдельных природных сред и экзогенных геологических процессов

4.2. Мониторинг загрязнения снегового покрова

4.2.4. Результаты исследований

Снеговой покров является идеальной депонирующей средой. В снеге фиксируются как частицы природного происхождения, так и техногенного, поступающие за счет выбросов промышленных предприятий и других загрязнителей. Снеговой покров урбанизированных территорий представляет собой  систему, в которой продукты техногенеза накапливаются в течение зимнего периода, а в процессе таяния  включаются в природные и техногенные циклы миграции. В почве накапливаются вещества из снега, не подверженные процессам полного разрушения, которые  особо опасны для живых организмов в виде пылевой составляющей.

В практике работ при мониторинге используется  способ определения техногенной загрязненности снегового  покрова тяжелыми металлами группы железа (Патент № 2176406). Однако этим способом проводят определение загрязнения снегового покрова на площади без учета природных и других техногенных составляющих, что не позволяет выявлять и дифференцировать источники загрязнения. Авторами наработан определенный опыт работ  для ведения мониторинга снегового покрова на примере экспериментального хозяйства Сибирского Ботанического сада (ЭХСБС) (Язиков, Шатилов и др., 1996). Вещественный состав твердого осадка снеговых проб был представлен различными частицами природного, техногенного  и биогенного происхождения, небольшая часть из которых представлена в таблице 4.2.1.

Таблица 4.2.1

Вещественный состав твердого осадка снеговых проб

(в процентных  содержаниях, %)

Среди магнитной фракции выделены частицы различной формы, размера и цвета, которые характерны для чугунолитейного производства,  металлообработки и железнодорожного транспорта. Немагнитная фракция  представлена цементной пылью, частицами природного происхождения, опилками, а также материалом  тепловых котельных и других источников загрязнения. Среди частиц биогенного происхождения фиксировались семена различных растений и останки насекомых.

Анализ вещества и ореолов загрязнения территории ЭХСБС показал следующее. Металлические  микрочастицы округлой формы специфического чёрного цвета с металлическим блеском были выявлены  во всех пробах (рис. 4.2.2). Размер их колебался от 1 мм до 0.5 мм и менее. По данным лазерного микроанализа на установке LMA-10 в составе частиц были определены железо, марганец, титан, хром, кремний и  ряд других элементов. Для данных частиц характерны магнитные свойства. Цементная пыль представляла собой микрокристаллическую массу серого цвета (рис. 4.2.3). Размер отдельных частиц изменялся от сотых долей мм до 1 мм.

Рис. 4.2.2. Металлические  микрочастицы округлой формы специфического чёрного цвета с металлическим блеском. Размер их колеблется от 1 мм до 0.5 мм и менее

Рис. 4.2.3. Цементная пыль представляет собой микрокристаллическую массу серого цвета. Размер отдельных частиц изменяется от сотых долей мм до 1 мм.

На схеме распределения цементной пыли в твердом осадке снега был выявлен довольно обширный ореол в южной части площади ЭХСБС, который приурочен к производственным цехам НПФ "Квадро" (рис. 4.2.4). Ореол по уровню загрязнения делился на три зоны. Зона слабого загрязнения имела в среднем размеры 500 х 800 метров, при этом доля цементной пыли колебалась в интервале от 5 до 10%. Зона воздействия повышенной или средней степени загрязнения определялась параметрами 360 х 400 метров. Часть данного ореола (от 10 до 15%) приходилась на площадь ЭХСБС при ширине 100 м и простирании до 200 метров. Зона аномального или сильной степени загрязнения (более 15%) имела локальный характер и при размерах 200 х 150 метров была сосредоточена на территории НПФ "Квадро" и его прилегающей площади.

Рис. 4.2.4. Схема распределения цементной пыли в твердом осадке снега на территории экспериментального хозяйства Сибирского Ботанического сада (ЭХСБС). Цифровые значения указывают величину процентного содержания техногенных составляющих. Заштрихованные участки выделяют области повышенного и аномального загрязнения снегового  покрова.

Таким образом, зона активного воздействия НПФ "Квадро" определялась радиусом 400 метров, из которого 200 метров приходилось на территорию ЭХСБС. Радиус пассивного загрязнения бетонно-растворного цеха НПФ "Квадро" составлял 500 метров, из которого 300 метров попадал на площадь ЭХСБС.

Микрочастицы округлой формы белого (а) и серого (б)  цвета в максимальном количестве фиксировались в пробах № 8 и 7 (табл. 4.2.1). Частицы полупрозрачны и размер их изменялся от десятых долей мм до 1 мм (рис. 4.2.5). Микроэлементный состав характеризовался присутствием кремния, магния, алюминия, меди, железа и других компонентов (по данным лазерного микроанализа).

Рис. 4.2.5. Микрочастицы округлой формы белого (4а) и серого (4б)  цвета. Частицы полупрозрачны и размер их изменяется от десятых долей мм до 1 мм.

Частицы данного облика характерны преимущественно для отходов тепловых котельных. На карте распределения данных микрочастиц основной ореол аномального загрязнения был установлен в северной части территории ЭХСБС (рис. 4.2.6). Доля техногенной составляющей равнялась 20% и выше. Размер ореола составлял 1200 х 500 метров. Основной вклад в загрязнение вносила государственная районная электрическая станция (ГРЭС-2).

Рис. 4.2.6. Схема распределения стекловидных микрочастиц округлой формы белого и серого цвета на территории ЭХСБС. Заштрихованные участки выделяют области  аномального загрязнения снегового  покрова

Частицы отходов металлообработки представляли собой техногенные образования с сильными магнитными свойствами (рис. 4.2.7). Размер частиц определялся от десятых долей мм до  мм. Цвет изменялся от бурого до  чёрного. Поверхность частиц была покрыта кавернами различной формы.  Данные частицы могут быть  продуктом металлообработки, а также результатом интенсивного движения железнодорожного транспорта. Наиболее характерный ореол аномального загрязнения фиксировался в западной части изучаемой территории вдоль железной дороги по простиранию 1 км при ширине 200-300 м (рис. 4.2.8). Здесь наиболее характерны металлические частицы, образующиеся при эксплуатации железнодорожного транспорта.

Рис. 4.2.7. Частицы отходов металлообработки. Размер частиц изменяется  от десятых долей мм до  1 мм. Цвет изменяется от бурого до чёрного.

Рис. 4.2.8. Схема распределения магнитных металлических микрочастиц на территории ЭХСБС. Заштрихованные участки выделяют области повышенного и аномального загрязнения снегового  покрова

Частицы кирпичной крошки характеризовались специфичным кирпичным цветом и формой (рис. 4.2.9). Размеры частиц изменялись от сотых долей мм до 1 мм.  На карте распределения частиц кирпичной крошки в твердом осадке снега фиксировался ореол в юго-западной части территории ЭХСБС (рис. 4.2.10). Зона повышенной или средней степени  загрязнения (7-9%) имела размеры по простиранию 800 м при ширине 300 м, тогда как участки сильного загрязнения более локальны (200 х 150 м). Источником загрязнения в данном случае  выступал кирпичный завод.

Шлак, зола и сажа являлись характерными отходами тепловых котельных (рис. 4.2.11). Облик частиц бесформен, чёрного или грязно-серого цвета, их размер колебался от 1 мм до десятых долей мм. Основная доля вещества была сосредоточена в северной части территории ЭХСБС  (рис. 4.2.12). Здесь наиболее сильно проявилось влияние  поселковой тепловой котельной  и отопления частного сектора п.Степановка. Размер ореола составлял 500 х 600 метров. В восточной части площади ЭХСБС был установлен ореол загрязнения среднего уровня с размерами по простиранию 500 метров при ширине 150 м за счёт влияния объектов сектора индивидуальной застройки  микрорайона "Зональный".

Рис. 4.2.9. Частицы кирпичной крошки со специфичным кирпичным цветом и формой. Размеры частиц от десятых долей мм  до 1 мм.

Рис. 4.2.10. Схема распределения частиц кирпичной крошки на территории ЭХСБС. Заштрихованные участки выделяют области повышенного  загрязнения снегового  покрова.

Рис. 4.2.11. Характерный облик частиц отходов (шлак, сажа, зола) тепловых котельных.

Рис. 4.2.12. Схема распределения частиц шлака, золы и сажи на территории ЭХСБС. Заштрихованные участки выделяют области повышенного и аномального загрязнения снегового  покрова

Частицы биогенного происхождения были представлены семенами различной растительности и останками насекомых (рис. 4.2.13). Частицы имели различную форму, цвет и размеры.

Опилки - отходы столярного цеха НПФ "Квадро". Цвет и форма данных частиц весьма характерна (рис. 4.2.14).  На карте распределения частиц были установлены ореолы загрязнения различной степени (рис. 4.2.15). Ореолы повышенного или слабой степени загрязнения (более 10%) фиксировались на площади размером 800х700 метров, тогда как аномального или средней степени загрязнения (более 20%) имели параметры 600х200 метров. Ореол максимального загрязнения в основном был установлен вне территории ЭХСБС  с размерами 150х100 м.

Рис. 4.2.13. Частицы биогенного происхождения (семена, останки насекомых)

Рис. 4.2.14. Характерные частицы отходов (опилки) столярного цеха научно-производственной фирмы (НПФ) «Квадро»

Рис. 4.2.15. Схема распределения опилок (отходы столярного цеха НПФ «Квадро») на территории ЭХСБС. Заштрихованные участки выделяют области повышенного и аномального загрязнения снегового  покрова

Ореолы распространения частиц различного типа позволяют выделять площади загрязнения и устанавливать предприятия-загрязнители данной территории. По результатам исследования были установлены участки загрязнения снегового покрова на территории ЭХСБС г.Томска и выявлены предприятия-загрязнители, среди которых НПФ «Квадро», ГРЭС-2, кирпичный завод, поселковая котельная с отоплением частного сектора и железнодорожный транспорт.

Представленные данные являются составной частью  геоэкологического мониторинга и могут применяться в различных отраслях промышленности.