Экологическая оценка окружающей среды василеостровского района санкт-петербурга по данным мониторинга содержания тяжёлых металлов в снежном покрове
Агафонова Е.К. (СПбГУ, Санкт-Петербург), [email protected];
Лебедев С.В., доц., к. г.-м. н. (СПбГУ, Санкт-Петербург)
ECOLOGICAL ASSESSMENT OF VASILEOSTROVSKIY DISTRICT (ST. PETERSBURG) ACCORDING TO THE MONITORING DATA OF CONTENT OF HEAVY METALS IN SNOW COVER
Agafonova E.K. (SPbU, Saint-Petersburg);
Lebedev S.V. (SPbU, Saint-Petersburg).
Наибольшее внимание при эколого-геохимических съемках обычно уделяется тяжелым металлам. Это обусловлено широким распространением и индикационным значением данного вида загрязнения, а также наличием хорошо отработанных и достаточно дешевых аналитических методов (преимущественно спектральных).
В 2017 году был проведен отбор проб снежного покрова на территории Василеостровского района Санкт-Петербурга. Опробование проводилось в соответствии масштабом съемки 1:70 000 по нерегулярной сети, но с частотой не менее чем 1 проба на 0,5 кв. км. Пробоотбор осуществляли в марте по методу «конверта» с площадок размером 20-25 м2. Опробованию подлежала полная колонка накопившегося за зиму снега. В результате были получены концентрации тяжелых металлов Zn, Pb (1 класс опасности) и Cr, Cu, Ni (2 класс опасности) в 23 точках наблюдений на территории Василеостровского района. В этих же точках наблюдений ранее в 2015, 2016 гг. проводили опробование почво-грунтов.
По результатам измерения содержаний тяжёлых металлов в снеге были рассчитаны коэффициенты концентраций исследуемых элементов в каждой точке и суммарный показатель загрязнения Zc. В качестве фоновых были взяты следующие значения металлов: Pb=0,009, Zn=0,013, Cu=0,015, Ni=0,002, Cr=0,006 мг/кг [1]. Основные статистические характеристики для коэффициентов концентраций исследуемых металлов в снежном покрове и суммарного показателя загрязнения Zc представлены в таблице.
Таблица
Статистические показатели для коэффициентов концентраций исследуемых элементов в пробах снега
| Эл-т | Медиана | Ср. знач. | Мин. | Макс. | Асимметрия | Эксцесс |
| Pb | 0,15 | 0,3 | 0,03 | 1,35 | 2,1 | 5,5 |
| Zn | 5,10 | 12,3 | 2,15 | 49,8 | 1,4 | 1,2 |
| Cu | 1,85 | 2,25 | 0,65 | 5,65 | 1,1 | 0,8 |
| Cr | 0,35 | 0,6 | 0,08 | 3,85 | 3,5 | 14,0 |
| Ni | 2,15 | 2,85 | 0,40 | 8,55 | 1,2 | 1,2 |
| Zc | 9,3 | 15,65 | 2,8 | 55,8 | 1,2 | 0,8 |
Средний коэффициент концентрации (Кi_ср) исследуемых элементов в снеге снижается в ряду Zn>Ni>Cu>Cr>Pb. Коэффициенты концентрации цинка являются максимальными, в среднем по выборке составляя 12,33. Следующими по степени влияния на загрязнение снежного покрова идут никель (К(Ni)ср=2,85) и медь (Кс(Cu)ср=2,25). Коэффициенты концентрации хрома и свинца являются минимальными, их средние значения не превышают фон. Таким образом, основной вклад в суммарный показатель загрязнения снега вносят Zn, Ni, Cu.
Распределения каждого из исследуемых металлов имеют положительную асимметрию и правый хвост, который можно наблюдать в диаграммах «ящик с усами», построенных с программой Statistica 10. Распределения цинка, меди, никеля и суммарного показателя Zc являются плосковершинными, в то время как острая вершина наблюдается у распределений свинца и хрома. Ни одно из распределений не является нормальным или логнормальным. Следовательно, любые вероятностные статистические оценки можно использовать с ограничениями.
По данным исследований в среде ArcGIS были построены карты территориального распределения поллютантов. Карты построены в зональной проекции Гаусса-Крюгера с центральным меридианом 30°. Для изображения данных наблюдений за содержанием исследуемых металлов в снежном покрове с учетом густоты точек наблюдения и общего их количества, нами была выбрана интерполяция по методу обратно взвешенных расстояний. Этот метод предполагает, что влияние значения измеренной переменной убывает по мере увеличения расстояния от точки замера.
В пределах полигона «Васильевский остров» максимальное значение коэффициента концентрации цинка достигает 49,8 (ул. Уральская), минимальная величина Кc(Zn) равна 2,15 (сад Василеостровец). Наиболее загрязнёнными являются северная, северо-восточная и центральная части Васильевского острова.
Максимальное значение коэффициента концентрации меди достигает 5,65 (ул. Одоевского), минимальное значение Kc(Cu) равно 0,95 (сад Василеостровец). Наиболее загрязнёнными являются северная и северо-восточная части Васильевского острова.
Максимум концентрации никеля (Кc(Ni)=8,55) наблюдается в центральной части Васильевского острова (р. Смоленка между 13 и 14 линиями), минимальное значение Kc(Ni) равно 0,4 (ул. Мичманская).
В пределах полигона «Васильевский остров» максимальное значение суммарного показателя загрязнения достигает 55,8 (ул. Уральская), минимальное значение Zc равно 2,8 (угол Тучкова и Волховского переулков). Наиболее загрязнёнными являются северная, северо-восточная и центральная Васильевского острова, однако, значения показателя Zc для снежного покрова превысили допустимые (Zc=32) лишь в трёх точках наблюдения (ул. Уральская, ул. Одоевского, ул. Нахимова).
Нами было также проведено сравнение результатов определения содержания тяжёлых металлов и суммарного показателя загрязнения Zc в снежном покрове и почво-грунтах (результаты по почво-грунтам получены ранее в 2015, 2016 гг [2]).
Сравнение показало, что в случае почв средний коэффициент концентрации снижался в ряду Pb>Zn>Cu>Cr>Ni, в то время как для снежного покрова ряд снижений коэффициентов концентрации был совершенно иным: Zn>Ni>Cu>Cr>Pb.
Была выявлена высокая положительная корреляция (больше 0,7) между коэффициентами концентрации цинка в снежном покрове и почво-грунтах, что может указывать на постоянство поступления этого поллютанта в компоненты природной среды. Аналогичная закономерность характерна для суммарного показателя загрязнения Zc. Этот факт может быть связан с тем, что цинк является элементом, определяющим величину показателя Zc, как в случае почво-грунтов, так и в случае снега.
Наиболее заметная разница отмечается в характере загрязнения почвенного и снежного покрова свинцом. Для почв концентрация свинца в значительной степени определяет суммарный показатель загрязнения. В снеге содержание свинца находится на уровне фонового. Это может свидетельствовать о том, что в настоящее время поступление свинца в атмосферу заметно ниже, чем несколько лет назад и подчёркивает тот факт, что снег, являясь депонирующей средой, отражает лишь сезонное загрязнение, в то время как почвенный покров накапливает поллютанты за всё время своего существования.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Лебедев С.В., Кулькова М.А., Нестеров Е.М., Зарина Л.М. Экологическая оценка окружающей среды Санкт-Петербурга по данным мониторинга содержания долгоживущих радионуклидов (3Н, 14С) и тяжелых металлов в снежном покрове. // Вода и экология: проблемы и решения. 2015. №1 (61), с. 63-80.
2. Агафонова Е.К., Лебедев С.В. Пространственная неравномерность распределения тяжёлых металлов в городских почвах на примере Василеостровского района Санкт-Петербурга. // Геология, геоэкология, эволюционная география: Труды Международного семинара. Том XV / Под ред. Е.М. Нестерова, В.А. Снытко, С.И. Махова. – СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 2016. – с. 109-112.