Химический состав снежного покрова Гомельского района в 2001-2003 гг
Для эффективной нейтрализации хлорида и других анионов ионов аммония, образовавшегося из газовой фазы недостаточно, так как соотношение эквивалентов NH4+ к остальным анионам намного меньше единицы. Значит в составе водорастворимой фракции атмосферных осадков необходимо значимое количество литофильных катионов (K+, Na+, Ca2+), вынесенных с земной поверхности или промышленных предприятий. Так как… Читать ещё >
Химический состав снежного покрова Гомельского района в 2001-2003 гг (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Курсовая работа
" Химический состав снежного покрова Гомельского района в 2001-2003 гг."
Проблема выпадения кислотных осадков, возникшая в середине прошлого столетия, проявилась в ряде регионов мира такими негативными последствиями, как закисление поверхностных вод с последующим снижением численности популяций рыб, закисление почв, сокращение продуктивности лесов, коррозия промышленных материалов, разрушение культурных ценностей и ухудшение прозрачности атмосферы. Это стимулировало развитие комплексных исследований в рамках национальных и международных проектов, результаты которых отражены в ряде обзоров и монографий [1−3].
Основными техногенными предшественниками кислотных выпадений являются оксиды серы и азота в газовых выбросах энергетики, транспорта, ряда отраслей промышленности. Локальные выбросы летучих кислот (соляной, плавиковой и др.) или продуктов, трансформирующихся в атмосфере в кислоты (например, муравьиную), вносят дополнительный вклад в повышение естественной кислотности. Из катионов, нейтрализующих сумму анионов в ионном составе атмосферных аэрозолей и осадков, только аммоний образуется из газовой фазы, а другие (Ca2+Mg2+Na+K+) должны поступить с наземной или водной поверхности в составе солей твердых частиц. Таким образом, в ионном балансе атмосферных аэрозолей и осадков (в эквивалентах основных ионов):
[H+] = ([HCO3-]+[SO42-]+[NO3-]+[Cl-]+[F-])+([NH4+] - [Na+] - [K+] - [Ca2+] - [Mg2+])
избыточное количество Н+-ионов может быть следствием как избытка газообразных предшественников анионов, так и дефицита катионов терригенного или морского происхождения. Расчетное значение [H+] для осадков при фоновом уровне СО2, SO2, NH3 в атмосферном воздухе близко к 1,610-6 молькг-1, что соответствует рН=5,8 [2,6].
В регионах с выраженными кислотными выпадениями среднегодовые значения рН осадков достигают 4,1−4,4, а в отдельных дождях — до 2,3.
Следует отметить, что пониженные значения рН дождей (4,5 и ниже) регистрируются и в фоновых регионах, удаленных как от техногенных, так и от природных (вулканы) источников газовых выбросов. Расчеты показывают, что такой уровень кислотности может достигаться при отсутствии в чистой атмосфере над океанами аммиака и карбоната кальция.
В геохимически чистых зонах основной вклад в кислотность осадков вносит диоксид углерода (около 80%); суммарный вклад серной и азотной кислот составляет около 10%. В высокоиндустриальных на диоксид углерода приходится не более 4%, а на серную, азотную и соляную кислоты — 95%. В некоторых районах, например на юго-западе США, определяющий вклад в закисление вносят соединения азота (более половины), а на северо-востоке — соединения серы, что связано с высокой относительной эмиссией этих веществ в данных районах. В России за последние 30 лет также произошло увеличение минерализации атмосферных осадков. Кислотные дожди выпадают в районе крупных промышленных центров (Северо-западный округ, Московская область, Урал, Поволжье). По данным [1,2,6], концентрация сульфат-иона в атмосферных осадках Европейской России составляла от 5−10 мг/л до 25−30 мг/л, хлорида — 1−11 мг/л.
Крупные промышленные центры региона можно считать постоянно действующими источниками кислотообразующих поллютантов, формирующими основную антропогенную нагрузку на пригородные экосистемы и определяющими состав атмосферных аэрозолей, подверженный трансграничному переносу. Активность таких источников наиболее четко выявляется при исследовании состава атмосферных выпадений города и его ближайшего пригорода.
Целью настоящей работы являлось оценка возможности проявления проблемы кислотных выпадений на территории г. Гомеля и ближайшего пригорода. Такая оценка основана на обобщении экспериментальных данных (рН и химический состав снеговых вод), полученных 2001;2003 гг.
Методика исследований
Отбор проб атмосферных осадков выполнялся: 4 марта 2001 г. (29 проб), 30 декабря 2001 г. (25 проб) и 19 января 2003 г. (29 проб) в пригороде г. Гомеля вдоль основных радиально расходящихся автотрасс на одних и тех же площадках, расположенных на открытых пространствах за пределами влияния транспорта. Расстояние от точек отбора проб до городской черты не превышало 15−17 км.
Расположение мест отбора проб снега показано на рисунке 1. Каждой площадке был присвоен порядковый номер. Площадки 1−5 расположены вдоль дороги Гомель-Калинковичи (западное направление), площадки 6−9 — вдоль шоссе Гомель-Минск (северо-западное направление), 11−15 площадки располагались в северном направлении (Гомель — Могилев), площадки 16−19 расположены по направлению Гомель — Ветка (северо-восточное), 20−24 площадки — вдоль дороги Гомель — Кленки (восточное направление), площадки 25−29 — в южном направлении (шоссе Гомель — Чернигов).
Пробы снега отбирали по стандартной методике после окончания снегопада пластмассовым пробоотборником на полную толщину снегового покрова. Образцы помещали в полиэтиленовые емкости для оттаивания при комнатной температуре. Кислотность проб снега определяли при помощи рН-метра — милливольтметра рН_150М, на следующие сутки после отбора, после доведения температуры снеговой воды до комнатной. Концентрацию анионов — SO42-, Cl-, NO3-, NO2-, F-, РО43- и катионов — NH4+, Na+, K+, Ca2+, Mg2+ - определяли с использованием системы капиллярного электрофореза «Капель_103Р» по стандартной методике. При различных диапазонах измерений данных анионов и катионов погрешность составляет от 10 до 20%. Концентрацию гидрокарбонат-иона определяли методом обратного титрования избытка соляной кислоты раствором тетробората натрия. По метрологическим результатам исследования, при определении массовой концентрации гидрокарбонат-ионов в пробах атмосферных осадков в диапазоне 0−50 мг/дм3 суммарная погрешность не превышает 15%.
В пробах, отобранных в марте 2001 года, определяли хлорид, сульфат, нитрат, калий, натрий, кальций-ионы, ион-аммония, а также рН снеговых вод. В пробах декабря 2001 г. и пробах января 2003 г. дополнительно определяли магний, гидрокарбонат, нитрит и фосфат-ионы.
Результаты и обсуждение
В отличие от химически чистой воды атмосферные осадки в естественных условиях всегда содержат различные примеси, влияющие на рН. Благодаря наличию в атмосфере углекислого газа рН даже очень чистых осадков бывает близким к 5,6. В незагрязненной атмосфере могут присутствовать кислотообразующие вещества естественного происхождения, вследствие чего за нижний предел естественного закисления принята величина рН=5,5. Во всяком случае, рН>5,8 атмосферных осадков свидетельствует не о закислении, а о защелачивании.
Следует отметить, что осадки вымывают из атмосферы как кислотные, так и щелочные примеси, поэтому в случае их соизмеримого количества происходит нейтрализация осадков уже на момент их выпадения, и значения рН становятся равными 5,2−5,8. В результате имеет место существенная минерализация осадков при значениях рН, близких к нейтральным.
Результаты определения рН отобранных проб снега приведены в таблице 1, в таблице 2 — результаты статистической обработки полученных данных по направлениям отбора.
Таблица 1. Значения рН снеговых вод по отдельной стационарной площадке
Номер пробы | Направление | Дата отбора | |||
4 марта 2001 г. | 30 декабря 2001 г. | 19 января 2003 г. | |||
Западное | 5,85 | 5,90 | 5,70 | ||
6,05 | 5,82 | 5,48 | |||
5,85 | 5,80 | 5,52 | |||
5,75 | 5,57 | 5,45 | |||
6,05 | 5,91 | 5,87 | |||
Северо-западное | 6,65 | 5,60 | 6,02 | ||
6,0 | 5,62 | 5,72 | |||
6,65 | 5,40 | 5,42 | |||
5,80 | 5,67 | 6,15 | |||
6,25 | 6,10 | 5,98 | |||
Северное | 5,90 | 5,87 | 6,11 | ||
6,00 | 7,05 | 6,25 | |||
5,85 | 5,99 | 6,30 | |||
6,00 | 7,15 | 6,18 | |||
5,85 | 5,92 | 5,98 | |||
Северо-восточное | 6,25 | ; | 6,22 | ||
6,05 | ; | 5,62 | |||
6,40 | ; | 6,10 | |||
6,00 | ; | 5,72 | |||
Восточное | 5,90 | 5,87 | 5,55 | ||
5,95 | 5,71 | 5,58 | |||
6,00 | 6,05 | 5,85 | |||
5,80 | 5,70 | 5,68 | |||
6,00 | 5,25 | 5,84 | |||
Южное | 5,75 | 5,84 | 5,55 | ||
6,00 | 6,10 | 5,50 | |||
5,75 | 5,78 | 5,81 | |||
5,80 | 5,38 | 5,72 | |||
6,00 | 5,66 | 5,84 | |||
Как видно из представленных данных, не обнаружено существенных отличий величин рН снега как в зависимости от удаленности точек отбора от города, так и от направлений розы ветров.
По результатам проведенных исследований можно заключить, что имеет место тенденция возрастания кислотности осадков. Так, все пробы 1 отбора имели слабощелочную реакцию, т. е. рН5,6; из проб 2 отбора — 3 пробы являлись слабокислотными (рН5,5), 2 пробы имели характеристики чистых осадков (рН=5,5−5,6) и 20 проб — слабощелочными (рН5,6); для проб 3 отбора эти значения составляли 3,5,21 соответственно. Для западного, восточного и южного направлений отмечены наименьшие значения рН осадков. В тоже время, для северо-западного, северного и северо-восточного — более характерны условно щелочные осадки.
Таблица 2. Статистика рН осадков по направлениям отбора проб
Направление | Период отбора | Среднее | Медиана | Min | Max | 25% квантиль | 75% квантиль | |
Западное | 5,91±0,06 | 5,85 | 5,75 | 6,05 | 5,85 | 6,05 | ||
5,80±0,06 | 5,82 | 5,57 | 5,91 | 5,80 | 5,90 | |||
5,60±0,06 | 5,52 | 5,45 | 5,87 | 5,48 | 5,70 | |||
Северо-западное | 6,27±0,17 | 6,25 | 5,80 | 6,65 | 6,00 | 6,65 | ||
5,68±0,12 | 5,62 | 5,40 | 6,10 | 5,600 | 5,67 | |||
5,86±0,13 | 5,98 | 5,42 | 6,15 | 5,72 | 6,02 | |||
Северное | 5,92±0,03 | 5,90 | 5,85 | 6,00 | 5,85 | 6,00 | ||
6,40±0,29 | 5,99 | 5,87 | 7,15 | 5,92 | 7,05 | |||
6,16±0,06 | 6,18 | 5,98 | 6,30 | 6,11 | 6,25 | |||
Северо-восточное | 6,18±0,09 | 6,15 | 6,00 | 6,40 | 6,03 | 6,33 | ||
5,92±0,15 | 5,91 | 5,62 | 6,22 | 5,67 | 6,16 | |||
Восточное | 5,93±0,15 | 5,95 | 5,80 | 6,00 | 5,90 | 6,00 | ||
5,72±0,13 | 5,71 | 5,25 | 6,05 | 5,70 | 5,87 | |||
5,70±0,06 | 5,68 | 5,55 | 5,85 | 5,58 | 5,84 | |||
Южное | 5,86±0,06 | 5,80 | 5,75 | 6,00 | 5,75 | 6,00 | ||
5,75±0,12 | 5,78 | 5,38 | 6,10 | 5,66 | 5,84 | |||
5,68±0,07 | 5,72 | 5,50 | 5,84 | 5,55 | 5,81 | |||
1 — 4 марта 2001 г.; 2 — 30 декабря 2001 г.; 3 — 9 января 2003 г.
Несмотря на возрастание количества проб с кислыми значениями рН, следует отметить, что интерквартильный размах выборок по всем направлениям отбора укладывается в значения рН, соответствующие чистым и условно щелочным.
При анализе и сравнении данного показателя снеговых вод по направлениям целесообразно оперировать не средним, а медианным значением (небольшие выборки и относительно большой размах значений рН) — наиболее объективно отражающим тенденции изменения рН снега. Для северо-западного, северного и северо-восточного направлений характерны слабощелочные показатели (от 5,90 до 6,25) и для западного, восточного и южного — слабокислотные и нейтральные (от 5,52 до 5,95).
Для объективной характеристики величины рН осадков необходимо определить анионный и катионный состав снеговых вод. Результаты концентраций которых представлены в таблицах 3 и 4.
Определение содержания Cl-, SO42-, SO42-, HCO3- в пробах снеговой воды показало, что существует пространственная неравномерность содержания анионов в осадках. При сравнении результатов зонального распределения хлорид-иона наибольшие значения как по отдельно взятым пробам, так и по медианным значениям характерны для западного, северо-западного и северного направлений отбора, которые составляли от 1,44 до 20,35 мг/л и 1,70 до 11,90 мг/л соответственно. При принятых фоновых значениях — 1,5−2,5 мг/л. Данная закономерность характерна и для сульфат-иона (1,52 до 18,88 мг/л и 1,52 до 6,19 мг/л) и нитрат-иона (0,01 до 16,38 мг/л и 1,38 до 5,10 мг/л). При фоновых значениях для сульфат-иона 7−9 мг/л и нитрат-иона — 0,5−1,5 мг/л.
Таблица 3. Средние концентрации ионов: хлорида, сульфата, нитрата и гидрокарбоната (мг/л) в снежном покрове
Направление | Период отбора | Cl- | SO42- | NO3- | HCO3- | |
Западное | 7,95±0,79 | 6,41±0,80 | 3,41±0,39 | ; | ||
4,36±1,43 | 2,07±0,35 | 0,33±0,33 | 8,45±0,91 | |||
7,33±1,63 | 3,69±1,71 | 2,02±0,37 | 13,28±0,62 | |||
Северо-западное | 12,0±22,53 | 3,80±0,46 | 5,55±0,83 | ; | ||
4,0±01,44 | 7,08±2,37 | 0,52±0,20 | 10,46±1,52 | |||
5,71±0,62 | 7,32±3,12 | 0,58±0,42 | 13,12±1,32 | |||
Северное | 8,46±3,05 | 5,66±2,19 | 4,90±1,17 | ; | ||
3,41±1,66 | 2,40±0,35 | 0,49±0,11 | 9,94±1,43 | |||
7,40±0,98 | 1,80±0,30 | 5,75±2,72 | 9,83±0,29 | |||
Северо-восточное | 4,56±0,15 | 1,24±0,15 | 1,61±0,13 | ; | ||
3,65±0,22 | 1,12±0,22 | 1,54±0,08 | 8,52±0,95 | |||
Восточное | 2,74±0,62 | 1,70±0,43 | 1,05±0,25 | ; | ||
0,50±0,21 | 1,98±0,29 | 0,47±0,20 | 10,44±2,62 | |||
4,34±0,31 | 1,60±0,23 | 3,23±0,86 | 11,62±1,09 | |||
Южное | 5,81±1,54 | 3,12±1,51 | 1,31±0,39 | ; | ||
4,69±2,13 | 1,27±0,10 | 0,09±0,50 | 12,74±0,79 | |||
4,33±0,24 | 1,62±0,28 | 1,52±0,50 | 10,81±1,44 | |||
Полученные данные свидетельствуют, что средние концентрации основных кислотообразующих анионов характерных для западного, северо-западного и северного направлений отбора по отношению к северо-восточному, восточному и южному превышают в 1,5−4 раза. Это может быть объяснено тем, что он расположен в зоне влияния выбросов ТЭЦ2 ПОЭиЭ «Гомельэнерго», Гомельского химического завода, Гомельского стекольного завода, три домостроительных комбината. По данным Областного комитета охраны окружающей среды и природных ресурсов, на долю этих предприятий приходится до 76% суммарных выбросов соединений хлора, серы и азота, основных кислотообразующих анионов.
В тоже время результаты определения рН снеговых вод свидетельствуют о нейтральных и слабощелочных показателях рН осадков, выпадающих в зимний период в зоне влияния этих предприятий. Значит в снеговых водах должна быть более высокая концентрация катионного компонента, в состав которого могут входить твердые топливные частички (концентрация которых возрастает в зимний период) или другие катионы — промышленного или территориального геологического происхождения.
Таблица 4. Средние концентрации ионов: калия, натрия, кальция и аммония (мг/л) в снежном покрове
Направление | Период отбора | NH4+ | K+ | Na+ | Ca2+ | |
Западное | 3,72±0,90 | 2,18±0,27 | 3,91±0,30 | 12,39±3,35 | ||
2,51±0,36 | 1,72±0,16 | 4,43±0,80 | 16,47±9,00 | |||
2,56±0,51 | 4,41±0,76 | 5,82±0,67 | 8,07±1,50 | |||
Северо-западное | 3,66±1,46 | 3,36±0,76 | 5,28±0,98 | 10,37±2,06 | ||
1,52±0,22 | 1,10±0,14 | 3,88±0,94 | 5,44±1,60 | |||
1,43±0,36 | 3,00±0,58 | 4,00±0,36 | 9,67±1,65 | |||
Северное | 3,34±0,33 | 3,50±0,34 | 5,820,22 | 17,34±2,35 | ||
1,30±0,32 | 1,09±0,07 | 4,69±1,33 | 4,32±1,57 | |||
2,67±1,91 | 4,21±0,28 | 5,44±0,50 | 11,30±7,20 | |||
Северо-восточное | 2,38±0,39 | 3,21±0,27 | 4,00±0,69 | 10,33±2,83 | ||
0,37±0,18 | 2,05±0,90 | 2,56±0,83 | 2,75±0,24 | |||
Восточное | 2,51±0,56 | 4,35±0,49 | 6,42±0,27 | 6,86±0,78 | ||
1,29±0,06 | 1,47±0,16 | 1,76±0,09 | 2,58±0,34 | |||
2,42±0,90 | 3,24±0,62 | 4,22±0,64 | 19,66±11,0 | |||
Южное | 2,24±0,80 | 4,35±0,22 | 6,32±0,61 | 10,58±0,78 | ||
1,97±0,38 | 1,84±0,19 | 2,42±0,16 | 4,48±2,37 | |||
0,68±0,20 | 4,23±1,09 | 5,31±1,33 | 7,65±4,54 | |||
Для NH4+, K+, Na+, Ca2+— ионов характерна зональность распределения по различным периодам отборов как по отдельно взятым образцам, так и по направлению, как и для анионов.
При сравнении результатов зонального распределения иона-аммония наибольшие значения как по отдельно взятым пробам, так и по медианным значениям характерны для западного, северо-западного и северного направлений отбора, которые составляли от 0,04 до 10,08 мг/л и 0,43 до 4,40 мг/л соответственно. При принятых фоновых значениях — 0,25−0,75 мг/л. Данная закономерность характерна и для: Ca2+ (1,26 до 40,07 мг/л и 2,10 до 16,02 мг/л); K+ (0,75 до 6,92 мг/л и 1,21 до 4,02 мг/л) и Na+ (2,34 до 9,12 мг/л и 2,69 до 6,04 мг/л).
Для эффективной нейтрализации хлорида и других анионов ионов аммония, образовавшегося из газовой фазы недостаточно, так как соотношение эквивалентов NH4+ к остальным анионам намного меньше единицы. Значит в составе водорастворимой фракции атмосферных осадков необходимо значимое количество литофильных катионов (K+, Na+, Ca2+), вынесенных с земной поверхности или промышленных предприятий. Так как значения по данным катионам в 2−9 раз превышают фоновые, то основной вклад вносят промышленные предприятия, находящиеся в данном районе — Гомельский стекольный завод, три домостроительных комбината. По данным Областного комитета охраны окружающей среды и природных ресурсов, на долю этих предприятий приходится до 56% суммарных выбросов соединений в виде аэрозолей и пыли.
Для осадков, выпадающих в зимний период на данной территории, характерна зависимость — с увеличением концентрации и минерализации кислотообразующих анионов в снеговых водах прямо пропорционально возрастает и содержание нейтрализующих катионов, поэтому значения рН осадков близких к нейтральным.
Данные по химическому составу снеговых вод представлены в таблице 5.
Таблица 5. Содержание анионов и катионов (мг/л) в снеговых водах
Ионы | Период отбора | Среднее | Медиана | Min | Max | 25% | 75% | |
NH4+ | 3,00±0,34 | 2,81 | 0,74 | 9,11 | 0,74 | 9,11 | ||
1,72±0,15 | 1,46 | 0,30 | 3,88 | 1,32 | 2,03 | |||
1,73±0,39 | 1,11 | 10,08 | 0,34 | 2,55 | ||||
K+ | 3,50±0,22 | 3,11 | 1,48 | 6,24 | 1,48 | 6,24 | ||
1,44±0,09 | 1,36 | 0,75 | 2,39 | 1,21 | 1,70 | |||
3,58±0,31 | 3,65 | 1,11 | 7,07 | 2,21 | 4,94 | |||
Na+ | 5,34±0,28 | 5,14 | 2,01 | 9,12 | 2,01 | 9,12 | ||
3,44±0,41 | 2,65 | 1,54 | 9,12 | 2,06 | 4,45 | |||
4,63±0,35 | 4,72 | 1,56 | 8,44 | 3,11 | 5,98 | |||
Ca2+ | 11,35±1,02 | 11,06 | 3,07 | 26,06 | 3,07 | 26,06 | ||
6,66±2,02 | 2,62 | 1,26 | 51,15 | 2,10 | 8,08 | |||
10,10±2,41 | 4,70 | 1,65 | 60,31 | 3,39 | 10,31 | |||
Mg2+ | ; | ; | ; | ; | ; | ; | ||
0,91±0,07 | 0,82 | 0,64 | 2,39 | 2,39 | 0,75 | |||
1,16±0,11 | 0,93 | 0,20 | 2,30 | 0,73 | 1,75 | |||
Cl- | 7,01±0,89 | 4,85 | 1,50 | 20,35 | 4,10 | 8,40 | ||
3,39±0,69 | 1,70 | 0,03 | 11,83 | 1,05 | 6,87 | |||
5,52±0,42 | 4,83 | 3,09 | 13,55 | 4,14 | 6,17 | |||
SO42- | 3,74±0,57 | 3,10 | 0,75 | 14,14 | 1,50 | 4,90 | ||
2,96±0,62 | 1,67 | 0,92 | 14,46 | 1,50 | 3,06 | |||
2,92±, 70 | 1,60 | 0,53 | 18,88 | 1,27 | 2,40 | |||
NO3- | 3,02±0,42 | 2,40 | 0,55 | 9,25 | 1,40 | 4,10 | ||
0,38±0,09 | 0,31 | 1,64 | 0,42 | |||||
2,47±0,56 | 1,77 | 16,38 | 1,08 | 2,94 | ||||
NO2- | ; | ; | ; | ; | ; | ; | ||
0,19±0,14 | 3,35 | |||||||
0,20±0,10 | 2,79 | |||||||
PO43- | ; | ; | ; | ; | ; | ; | ||
0,84±0,37 | 6,11 | 0,36 | ||||||
0,06±0,01 | 0,06 | 0,15 | 1,91 | 2,73 | ||||
F- | ; | ; | ; | ; | ; | ; | ||
; | ; | ; | ; | ; | ; | |||
0,20±0,01 | 0,20 | 0,10 | 0,29 | 0,17 | 0,23 | |||
HCO3- | ; | ; | ; | ; | ; | ; | ||
10,41±0,71 | 10,12 | 4,25 | 18,14 | 7,80 | 13,02 | |||
11,29±0,50 | 10,91 | 6,33 | 16,25 | 9,46 | 13,19 | |||
1 — 4 марта 2001 г.; 2 — 30 декабря 2001 г.; 3 — 9 января 2003 г.
Широкое варьирование для каждого анализируемого аниона и катиона по отдельным стационарным площадкам в различное время отбора, видимо, можно объяснить «возрастом» снежного покрова. Так, в феврале 2001 г. были отобраны суммарные сезонные пробы снега, тогда как в декабре 2001 г. и в январе 2003 г. были отобраны суммарные декадные пробы. Разница в «возрасте» этих проб превышала 2,5 месяца, чем, по-видимому, и объясняются отличия концентраций анионов и катионов в пробах снеговой воды.
Процентный вклад различных ионов в суммарную минерализацию осадков приведен на рис 2 и 3.
Как видно из представленных данных, в атмосферных осадках зимнего периода изучаемого урбанизированного региона среди анионов наблюдается преобладание гидрокарбонат-ионов — от 73,5 до 57,5% (при сравнении снеговых вод декабря и января). Содержание SO42 - уменьшилось с 12 до 8% (в 0,5 раза), а Cl- и SO42 - увеличилось с 12,5 до 25,5% (2) и с 2,0 до 9,0% (4,5) соответственно.
Из катионов преобладают ионы кальция — с 50 до 32% и ионы натрия — с 23 до 34%.
Процентное содержание Ca2+ уменьшилось в 1,56 раза, а содержание Na+ увеличилось в 1,47 и K+ в 1,78 (с 14 до 25%). Для NH4+ такая закономерность не прослеживается — максимальное содержание во втором отборе 18%, а минимальное в третьем — 8%.
В порядке убывания вклада в минерализацию, ионный состав снеговых вод Гомельской городской агломерации можно представить в виде следующего ряда: HCO3-> Cl- > SO42- > NO3- или HCO3- > Cl- > NO3-> SO42 - (вклад PO43 - F - NO2 - менее 3%) — для анионов и Ca2+> Na+ > K+>NH4+ или Na+ >Ca2+ >K+ >NH4+ — для катионов.
Величину поступления анионов на единицу поверхности земли оценивали по фактическим данным о сумме выпадения осадков за сезон (таблица 6).
Таблица 6. Поступление анионов и катионов, мг/м2, с снеговыми водами на поверхность земли
Ион | Дата отбора | |||
4 марта 2001 г. | 30 декабря 2001 г. | 19 января 2003 г. | ||
Cl- | 329,63±45,26 | 139,95±27,71 | 210,26±15,56 | |
SO42- | 173,93±28,70 | 130,20±34,64 | 112,00±26,82 | |
NO3- | 138,94±19,46 | 16,35±3,87 | 96,72±23,70 | |
NO2- | ; | 5,79±4,19 | 8,13±4,34 | |
РО43- | ; | 0,84±037 | 2,37±0,29 | |
HCO3- | ; | 429,23±33,81 | 433,89±20,49 | |
NH4+ | 138,06±16,80 | 70,28±6,55 | 67,81±16,04 | |
K+ | 157,77±9,87 | 57,87±3,22 | 136,86±12,20 | |
Na+ | 243,07±12,17 | 147,29±21,66 | 177,71±13,97 | |
Ca2+ | 517,25±53,41 | 268,93±76,62 | 396,65±97,34 | |
Наибольшее количество с осадками на земную поверхность поступает среди анионов — гидрокарбонат-ионов — до 463,04 мг/м2 -; хлоридов — до 225,82 мг/м2, сульфатов — до 164,84 мг/м2, нитратов — до 120,42 мг/м2; среди катионов — кальция — до 463,04 мг/м2; натрия — до 191,68 мг/м2; калия — до 167,64 мг/м2; иона-аммония — 154,86 мг/м2.
Распределение значений поступления катионов и анионов с осадками в зимний период на единицу площади несколько отличается от ряда их концентраций в снеговых водах. Это связано с толщиной снежного покрова в местах отбора проб, «возрастом» снега и другими факторами. Поэтому целесообразно оценивать фактические валовые концентрации ионов в снеговых водах. Концентрации исследуемых катионов и анионов по периодам составили: март 2001 — 34,47 мг/л; декабрь 2001 — 22,71 мг/л; январь 2003 — 32,47 мг/л. Превышение полученных значений над фоновыми составило от 2 до 5 раз.
Заключение
Для Гомельской городской агломерации и прилежащих территорий характерно зональное распространение основных кислотообразующих анионов и катионов в снежном покрове. Максимальные концентрации ионов и, как следствие, минерализация снеговых вод характерны для западного, северного и северо-восточного направлений, в зоне влияния северного промышленного узла, в 0,75−3,87 раза больше, чем в остальных районах. Среди анионов доминируют гидрокарбонат и хлорид, а среди катионов — кальций и натрий, которые вносят от 51 до 72% в общую минерализацию осадков.
Общее поступление ионов со снеговыми водами на поверхность земли составляло от 893,7 до 1462,4 мг/м2 в зависимости от периода отбора и направления удаления от города. По валовому содержанию катионов и анионов в снеговых водах, а также величины поступления на единицу площади Гомель и прилегающие районы относятся к высокоурбанизированной территории. Повышенное содержание основных кислотообразующих анионов (в 2−4 раза больше фоновых) полностью нейтрализуются ионом-аммония и литофильными катионами.
Комплексное изучение ионного состава снеговых вод Гомельского района не свидетельствуют о наличии кислотных осадков, выпадающих в холодный период времени. Необходимо выяснить как большая минерализация осадков может влиять при активном снеготаянии в весенний период на окружающую среду (биоту, поверхностные воды, миграцию металлов в почве).
Зайков Г. Е., Маслов Н. А., Рубайло В. Л. Кислотные дожди и окружающая среда. — М.: Химия, 1991. — 144 с.
Кислотные дожди / Ю. А. Израэль, И. М. Назаров и др. — Л.: Гидрометеоиздат, 1989. — 271 с.
Ченяева Л.Е., Черняев А. М., Могилевских А. К. Химический состав атмосферных осадков (Урал и Приуралье). — Л.: Гидрометеоиздат, 1978. — 180 с.
Кислотные выпадения. Долговременные тенденции. / Пер. с англ. Под ред. Ф. Я. Ровинского, В. И. Егорова — Л.: Гидрометеоиздат, 1990. — 184 с.
РД 52.04.86−89. (руководящий документ). Методические указания по определению химического состава осадков // Руководство по контролю загрязнения атмосферы. — Л.: Гидрометеоиздат, 1991. — 725 с.
Лавриненко Р. Ф. Осреднение значений рН атмосферных осадков с учетом щелочных и кислотных компонентов их состава // Мониторинг фонового загрязнения природных сред. Выпуск 6. — Л.: Гидрометеоиздат, 1990. — С. 130−139.