Геохимические и минералогические индикаторы ветровой дефляции на урбанизированных территориях с использованием листьев тополя

Abstract

Актуальность работы заключается в необходимости оценки влияния природных и техногенных факторов окружающей среды на качество атмосферного воздуха, почвенно-растительного покрова и на здоровье населения урбанизированных территорий. Процессом разрушения почвенного покрова под действием ветра является ветровая эрозия или дефляция. Этот процесс широко распространен на территории юга Западной и Восточной Сибири, Дальнем Востоке, особенно в долинах крупных рек, а также в сельскохозяйственных степных районах. Способствуют дефляции сильные ветра в периоды отсутствия осадков, сухие песчаные отложения по берегам рек, ветроударные склоны, почвы легкого гранулометрического состава, пологий рельеф, создающий условия для беспрепятственного продвижения воздушных потоков. Дефляция может проявлять местный характер, в более активной форме виде пыльных бурь наносить большой вред хозяйству. Цель работы: оценить роль пылевого загрязнения атмосферного воздуха вследствие дефляции на урбанизированных территориях путем изучения элементного состава микроразмерных частиц с использованием листьев тополя в качестве биогеохимического планшета. Методы. Элементный состав золы образцов листьев тополя бальзамического (Populus balsamifera L.) изучался методом инструментального нейтронно-активационного анализа, ICP-MS и -AES; элементный состав микроразмерных частиц на поверхности листьев - на сканирующем электронном микроскопе Hitachi S-3400N с помощью энергодисперсионного спектрометра Bruker XFlash 4010; обработка полученных данных проводилась методами многомерного статистического анализа. Результаты. Представлены результаты исследования минеральной пыли из приземного атмосферного воздуха, аккумулирующейся на поверхности листьев тополя. Существенный вклад в распределение редкоземельных элементов на территории населенных пунктов, расположенных на берегах реки Обь (Колпашево, Каргасок, Стрежевой; озера Байкал (Усть-Баргузин и Северобайкальск), реки Амур (Благовещенск, Хабаровск, Комсомольск-на-Амуре), вносит пылевой фактор в результате дефляции по направлениям господствующих ветров. С помощью индикаторного Zr/Ce отношения определены урбанизированные территории, на которых наблюдается активная ветровая дефляция. Обнаружены минеральные частицы легких и тяжелых редкоземельных элементов, преимущественно фосфаты (моноцит и ксенотим), а также цирконы.

Relevance of the work is caused by the need to assess the impact of natural and technogenic environmental factors affecting the quality of atmospheric air, soil and vegetation as well as the health of the population in urban areas. Deflation or wind erosion is soil destruction under the influence of wind. The territories in the south of Western and Eastern Siberia, the Far East, located in the valleys of large rivers, as well as in agricultural steppe regions, are especially affected by it. Winds during the periods without precipitation, dry sandy deposits along river banks, wind-impact slopes, soils of light particle size distribution, gently sloping terrain, creating conditions for unhindered movement of air flows, contribute to wind erosion. It can be local in nature, in a more active form of dust storms cause great harm to the economy. The aim of the research is to evaluate the role of atmospheric dust pollution in urban areas by studying the elemental composition of micro-sized particles using poplar leaves as a biogeochemical tablet. The methods. The elemental composition of ash samples of balsamic poplar leaves (Populus balsamifera L.) was studied by instrumental neutron activation analysis, ICP-MS and -AES; the elemental composition of micro-sized particles on the leaf surface - at a Hitachi S-3400N scanning electron microscope using a Bruker XFlash 4010 energy dispersive spectrometer; data processing was carried out using of the multivariate statistical methods. The results. The paper presents the results of the study of mineral dust from surface air, accumulated on the surface of poplar leaves. A significant contribution to the distribution of rare-earth elements on the territory of settlements located on the banks of the Ob River (Kolpashevo, Kargasok, Strezhevoy; Lake Baikal (Ust-Barguzin and Severobaykalsk), Amur River (Blagoveshchensk, Khabarovsk, Komsomolsk-on-Amur) makes a dust transfer as a result of deflation in the directions of the prevailing winds. Using the indicator Zr/Ce ratio, urbanized areas with active wind erosion were determined. Mineral particles of light and heavy rare earth elements, mainly phosphates (monazite and xenotime), as well as zircons, were found.