Техногенные микросферы в поверхностном осадке урбанизированных территорий

Abstract

Актуальность исследования заключается в необходимости изучения техногенной составляющей твердого поверхностного осадка в современном городе. Техногенные частицы, в том числе магнитные и силикатные микросферы, могут являться источником тяжелых металлов, накапливаться в отложениях и оказывать влияние на геохимический фон среды. Цель: отбор и изучение микросфер различного генезиса в твёрдых поверхностных отложениях урбанизированной среды. Объект: микросферы, отобранные в рыхлом пылегрязевом осадке 11 городов России: Уфа, Пермь, Тюмень, Челябинск, Нижний Тагил, Магнитогорск, Нижний Новгород, Ростов-на-Дону, Мурманск, Екатеринбург, Первоуральск. В ходе исследования изучен химический состав и морфология поверхности микросфер различного элементного состава и генезиса. Материалы и методы. Изучаемые микросферы были отобраны из проб поверхностного осадка, разделенных на гранулометрические фракции. Изучены фракции 100-250 и 250-1000 мкм и неподготовленные заранее пробы с воздушных фильтров автомобилей. Микросферы были отобраны с помощью методов визуальной диагностики. Магнитные микросферы были выделены с помощью постоянного магнита. Все отобранные микросферы были изучены с помощью сканирующей электронной микроскопии. Результаты. В ходе исследования отобранные микросферы были разделены на 4 класса по химическому составу: железистые, силикатно-железистые, кислые золы-уноса и основные золы-уноса. Уточнение химического состава позволило сделать предположение о возможном генезисе микросфер. Кроме петрогенных элементов, составляющих основу частиц, в составе микросфер присутствуют тяжелые металлы (Cr, V, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Pb). Рассмотрена корреляция отношения Fe/O и изменения морфологии поверхности частиц для железосодержащих микросфер. Золы-уноса дополнительно классифицированы по преобладанию того или иного оксида в составе. Выводы. Полученные данные свидетельствуют о том, что микросферы являются частью техногенной составляющей осадка в урбанизированной среде. Несмотря на их невысокие содержания в отложениях, они могут являться источником токсичных элементов и влиять на изменение геохимического фона урбанизированных территорий.

The relevance of the research is caused by the need to study the anthropogenic component of solid surface sediment in a modern city. Technogenic particles, including magnetic and silicate microspheres, can be a source of heavy metals, accumulated in sediments and affect the geochemical background of the environment. The main aim of the research is to select and study the microspheres of various genesis in solid surface deposits of urbanized environment. Object: microspheres taken in samples of urban surface sediments from 11 cities of Russia: Ufa, Perm, Tyumen, Chelyabinsk, Nizhny Tagil, Magnitogorsk, Nizhny Novgorod, Rostov-on-Don, Murmansk, Yekaterinburg, Pervouralsk; chemical composition and surface morphology of microspheres of various elemental composition and genesis. Materials and methods. The investigated microspheres taken from samples of urban surface sediments, were divided into fractions by particle size. We studied fractions of 100-250 and 250-1000 µm, as well as samples that were not prepared in advance using automobile air filters. Microspheres were collected by visual diagnostic methods. Magnetic microspheres were selected by magnetic separation. All selected microspheres were examined using scanning electron microscopy. Results. The selected microspheres were divided into 4 classes according to their chemical composition: ferrous, silicate-ferruginous, acidic fly ash and base fly ash. Clarification of the chemical composition, allowed making an assumption of the possible genesis of microspheres. In addition to petrogenic elements, microspheres contain heavy metals (Cr, V, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Pb). The correlation of Fe/O and changes in the morphology of the particle surface for iron-containing microspheres is considered. Fly ash classified according to the predominance of one or another oxide in the composition. Conclusions. The data indicate that microspheres are part of the technogenic component of sediment in urban environment. Despite their low content in sediments, they can be a source of toxic elements and affect the change in the geochemical background of urban areas.