Оценка эколого-геохимического состояния территории г. Кемерово на основе изучения снегового покрова (Кемеровская область)

Abstract

Актуальность работы определяется необходимостью эколого-геохимической оценки состояния промышленно-урбанизированных территорий с эффектом «городского острова тепла» в регионах с устойчивым залеганием снегового покрова, где происходит накопление техногенных эмиссий в воздухе за счет частых атмосферных инверсий и слабого ветрового режима в зимний сезон, наличия городской застройки. Цель: оценка экологогеохимического состояния территории г. Кемерово, крупного промышленного центра химической и теплоэнергетической отрасли, на основе изучения снегового покрова как естественного аккумулятора атмосферных выпадений. Объекты: нерастворимая фракция снежного покрова. Методы: площадная снегогеохимическая съемка, инструментальный нейтронно-активационный анализ, атомно-абсорбционная спектрометрия, сканирующая электронная микроскопия, статистические и эколого-геохимические методы. Результаты и выводы. Пылевая нагрузка на территорию города изменяется от 15 до 609 при среднем 207 мг/(м2·сут.). Ореол с высоким уровнем пылевой нагрузки (240-600 мг/(м2·сут.)) формируется в северной части города с частной и высокоэтажной застройкой, теплоэнергетическими и химическими предприятиями; со средним (60-240 мг/(м2·сут.)) - на большей части города; с низким (20-60 мг/(м2·сут.)) - в западной и южной частях, где расположены частный сектор и малоэтажные здания, производство удобрений. Техногенная геохимическая специфика нерастворимой фракции снежного покрова выражена в повышенных уровнях накопления относительно фона U, Yb, Tb, La, Sm, Ba (10-22 фона), Ce, Sr, Ca, Ta, Na, Th, Lu, Hf, Nd, Sc (2-10 фона), в полиэлементной ассоциации (Sc-Co-Ba-La-Ce-Yb-Lu-Hf-Th-U), формирующей средний уровень загрязнения. Обнаружены микрочастицы фосфатов цериевых, сульфатов бария, сульфидов свинца с примесями цинка и железа, характеризующие формы нахождения металлов в снеговом покрове. Выделены три атмогеохимических ореола: первый ореол с полиэлементой ассоциацией (Sc-Fe-Co-Rb-Sr-Cs-Ba-La-Ce-Nd-Eu-Tb-Yb-Lu-Hf-Th-U) занимает основную часть города, связан с переносом выбросов от предприятий и автотранспорта; второй ореол (Cr-Zn-Br-Sb) расположен в селитебных и рекреационных зонах, сформирован преимущественно влиянием автотранспорта; третий ореол (Ca-Cs-Ta-Th-Hg) приурочен к зоне воздействия предприятий теплоэнергетики и коксохимии, где используются угли Кузнецкого бассейна. Геохимические ассоциации в нерастворимой фракции снежного покрова могут быть использованы в качестве индикаторов геохимического фона «городского острова тепла», формируемого выбросами теплоэнергетической и химической промышленности, автотранспортом

Relevance. Assessing pollution in urbanized areas under "heat island" conditions and snow cover, which accumulates emissions due to atmospheric inversions, low wind speeds, and dense urban development. Aim. To evaluate the eco-geochemical status of Kemerovo - a major chemical and thermal power plant - by analysing insoluble particulate matter in snow cover. Objects. Insoluble fraction of snow cover. Methods. Snow geochemical survey, instrumental neutron activation analysis, atomic absorption spectrometry, scanning electron microscopy, statistical/ecological-geochemical methods. Results and conclusions. Particulate load ranged 15-609 mg/(m2·day) (mean: 207). Hazardous pollution level (240-600 mg/(m2·day)) occurred in northern districts with residential zones, thermal power plant and chemical enterprises. Moderately hazardous (60-240 mg/(m2·day)) dominated in central areas. Allowable (20-60 mg/(m2·day)) is typical for western/southern sectors (low-rise housing, fertilizer production). Elevated concentrations of U, Yb, La, Ba, Ce, Sr, and others (2-22 background) formed distinct association (Sc-Co-Ba-La-CeYb-Lu-Hf-Th-U) indicating moderate pollution. Microparticles of cerium phosphates, barium sulfates, lead sulfides with Zn/Fe admixtures were found, characterizing the modes of metal occurrence in the snow cover. Three atmogeochemical aureole were identified: 1. aureole with an association (Sc-Fe-Co-Rb-Sr-Cs-Ba-La-Ce-Nd-Eu-Tb-Yb-Lu-Hf-Th-U) cover the main part of the city and associated with emissions from plants and vehicles; 2. aureole (Cr-Zn-Br-Sb) located in residential and recreational areas, formed mainly by the influence of transport; 3. aureole (Ca-Cs-Ta-Th-Hg) confined to the zone of influence of thermal power plant and coke industry enterprises, where coal from the Kuznetsk basin is used. Geochemical associations in the insoluble fraction of snow cover can be used as an indicator of the geochemical background of the "urban heat island" formed by emissions from the thermal power plant and vehicles