Введение 7
1 Загрязнение окружающей атмосферы 15
1.1 Воздушная среда 15
1.2 Атмосферные осадки 16
1.2.1 Снежный покров 18
2 Приоритетные органические загрязняющие вещества 20
2.1 Формальдегид 20
2.1.1 Методы определения массовой концентрации формальдегида ... 25
2.2 Нефтепродукты 27
2.2.1 Методы определения массовой концентрации нефтепродуктов ... 29
2.3 Фенол 32
2.3.1 Методы определения массовой концентрации летучих фенолов . 36
3 Методики проведения эксперимента 39
3.1. Отбор проб 39
3.3.1 Отбор атмосферных осадков 39
3.3.2 Отбор проб снежного покрова г. Барнаула 41
3.2 Определение формальдегида 41
3.3 Определение нефтепродуктов 44
3.4 Определение фенола 46
3.6 Техника безопасности 51
3.6.1 Общие положения 51
3.6.2 Техника безопасности при работе с электроприборами 52
3.6.3 Работа с органическими растворителями 52
4 Определение содержания формальдегида, нефтепродуктов,
фенолов в атмосферных осадках и снежном покрове г. Барнаула 55
4.1 Содержание формальдегида, нефтепродуктов и фенолов в
атмосферных осадках г. Барнаула 55
4.2 Содержание органических веществ в снежном покрове г. Барнаула 61
4.3 Оценка аккумулирующего свойства снежного покрова по
содержанию в нем загрязняющих веществ (формальдегида, нефтепродуктов, фенолов) 64
4.4 Оценка антропогенной нагрузки на природные воды в черте
г. Барнаула 65
Заключение 67
Библиографический список 70
Приложение А. Корреляционная связь между содержанием органических веществ в атмосферных осадках и снежном покрове 80
Актуальность. Атмосферный воздух - важный и жизненно необходимый компонент окружающей среды. Он выступает в качестве наиболее подвижного, химически агрессивного и всепроникающего агента взаимодействия вблизи поверхности компонентов биосферы, гидросферы и литосферы, поскольку имеет неограниченную емкость. Состояние воздушного бассейна городской территории является одним из значимых показателей, определяющих здоровье населения [1].
Актуальность существующей проблемы загрязнения окружающей среды нисколько не уменьшается, а наоборот возрастает год от года. Активное увеличение количества автотранспорта, развитие промышленности, освоение околоземного пространства приводят к изменению газового состава атмосферы и нарушению её природного баланса. Высокие концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе урбонизированных территорий оказывают прямое или же косвенное интенсивное воздействие, прежде всего, на здоровье населения [2], а также на всю окружающую среду (биоту, гидросферу, почвенно-растительный покров). Поэтому охрана атмосферного воздуха является одной из приоритетных задач экологического мониторинга.
В качестве одного из распространенных и достоверных показателей состояния окружающей среды выступают атмосферные осадки. Они накапливают загрязняющие вещества из атмосферного воздуха и переносят их в почву и водные объекты. Химический состав атмосферных осадков является косвенным индикатором уровня загрязнения атмосферного воздуха и позволяет охарактеризовать состав содержащихся в нем примесей, а также установить уровень загрязнения атмосферы. При этом атмосферные осадки играют существенную роль в гидрохимическом балансе речного стока, поэтому результаты анализа их химического состава служат важной информацией для оценки нагрузки на водные объекты.
Уровень загрязнения атмосферного воздуха г. Барнаула, в зависимости от года, оценивается как высокий или повышенный [3-5]. К приоритетным показателям, определяющим уровень загрязнения атмосферы города можно отнести формальдегид, фенол и бенз(а)пирен, входящий в состав нефтепродуктов.
Цель работы: изучение содержания и сезонного распределения органических веществ (формальдегида, нефтепродуктов и фенолов) в атмосферных осадках г. Барнаула для оценки степени антропогенной нагрузки на поверхностные воды в городской черте.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. На основании анализа литературных данных выбрать методы определения содержания формальдегида, нефтепродуктов и фенолов в атмосферных осадках и снежном покрове.
2. В соответствии с нормативными документами провести отбор проб атмосферных осадков (дождь, снег) и снежного покрова г. Барнаула.
3. Определить уровни содержания формальдегида, нефтепродуктов и фенолов в атмосферных осадках г. Барнаула.
4. Определить уровни содержания органических веществ (формальдегида, нефтепродуктов, фенолов) в талой воде снежного покрова г. Барнаула.
5. Оценить аккумулирующие свойства снежного покрова по содержанию в нем загрязняющих веществ (фенолов, нефтепродуктов, формальдегида).
6. Рассчитать антропогенную нагрузку на поверхностные воды в черте г. Барнаула.
Данная работа была выполнена в химико-аналитическом центре ИВЭП СО РАН в соответствии с Госбюджетным проектом № 0383-2016-0005 «Климатические и экологические изменения и региональные особенности их проявления на территории Сибири по данным палеоархивов и атмосферных осадков». Научный консультант: м.н.с. Носкова Т.В...
Качество атмосферного воздуха является важнейшим показателям экологического состояния как промышленно-селитебных, так и природных территорий. В результате хозяйственной деятельности человека в окружающую среду, выделяется огромное количество разнообразных химических веществ, в том числе высокотоксичных, а именно бенз(а)пирен, формальдегид и фенол. Исследование, которых входит в обязательную программу мониторинга загрязнения окружающего воздуха, как в России, так и во многих зарубежных странах.
Атмосферные осадки являются основными агентами влияния атмосферы на окружающую среду, поэтому их анализ дает не только косвенное представление о химическом составе воздуха, но и позволяет оценить степень антропогенной нагрузки на водные объекты. Для исследования атмосферных осадков подходят простые аналитические методы, к которым относится и метод флуориметрического определения, обладающей высокой чувствительностью, селективностью и экспрессностью. Данным методом определено содержание органических веществ (формальдегид, нефтепродукты и фенолы) в атмосферных осадках (дождь, снег) и снежном покрове г. Барнаула.
Среднее содержание формальдегида в атмосферных осадках (снег) г. Барнаула в течение холодного периода составило 0,07 мг/дм3, что не превышает ПДКр.х.. Максимальные значения наблюдались в пробах дождевых осадков (1,5 ПДКр.х), это связано с тем, что в летний период года происходит активизация фотохимических процессов, приводящих к образованию формальдегида в атмосфере из других углеводородных соединений. Для нефтепродуктов наиболее высокие концентрации наблюдались в течение холодного периода (4 ПДКр.х.), что может быть связано с использованием печного отопления, а также с эффективной очищающей способностью снежных хлопьев, за счет большей площади поверхности и высокой пористости. Для фенолов не характерны сезонные изменения концентрации. Максимально высокое содержание соответствует как холодному (16 ПДКр.х.), так и теплому (16 ПДКр.х.) периодам года.
Среднее содержание формальдегида в талой воде снежного покрова г. Барнаула превышает «фоновое» значение в 2-3 раза, что свидетельствует о загрязнении атмосферы г. Барнаула, но при этом не превышает ПДКр.х..
Среднее содержание нефтепродуктов в талой воде воде снежного покрова г. Барнаула превышает «фоновое» значение в 1,5-7,8 раз и ПДКр.х. в 1,2-2,6 раз. Исключение составляют точки Т2,Т3 и Т6, расположенные в близи газифицированных участков частного сектора, вдали от крупных автотранспортных магистралей.
Концентрации фенолов в снежном покрове г. Барнаула превышают «фоновое» значение и ПДКр.х. в 3-9 раз, что свидетельствует о существенном загрязнении атмосферы и экологическом риске при поступлении в природные воды.
На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:
1. На основании анализа литературных данных для определения содержания формальдегида, нефтепродуктов, фенолов в атмосферных осадках и снежном покрове выбран флуориметрический метод, который обладает высокой чувствительностью и селективностью, экспрессностью, простотой, дешевизной.
2. В соответствии с нормативными документами проведен отбор проб атмосферных осадков (с мая 2014 г. по май 2018 г.) и снежного покрова г. Барнаула в период максимального снегонакопления (в марте с 2014 г. по 2018г.). Общее количество отобранных проб составило: 128 образцов атмосферных осадков и 32 - снежного покрова.
3. Среднее содержание формальдегида в атмосферных осадках (снег) г. Барнаула в течение холодного периода не превышает ПДКр.х.; максимальные значения обнаружены в пробах дождевых осадков в летний период. Для нефтепродуктов наиболее высокие концентрации зафиксированы в течение холодного периода. Для фенолов не характерны сезонные изменения концентрации.
4. В талой воде снежного покрова г. Барнаула среднее содержание формальдегида превышает «фоновое», но при этом не превышает ПДКр.х.; среднее содержание нефтепродуктов превышает «фоновое» значение и ПДКр.х., кроме точек расположенных вблизи газифицированных участков частного сектора и вдали от крупных автотранспортных магистралей; концентрации фенолов во всех точках превышают «фоновое» значение и ПДКр.х..
5. Формальдегид и нефтепродукты в снежном покрове оказываются законсервированными в течение всего зимнего периода, а для фенолов возможны изменения концентраций. Поэтому при определении содержания фенолов в снежном покрове нельзя получить достоверную информацию об их содержании в атмосфере за зимний период.
6. В районе г. Барнаула р. Обь не испытывает значимой антропогенной нагрузки (K' < 1); для р. Барнаулка - как по нефтепродуктам, так и по фенолам - K' > 1, что может свидетельствовать о существенном загрязнении реки данными веществами в черте г. Барнаула.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
