Среди экологических проблем большое беспокойство вызывает нарастающее загрязнение воздушного бассейна городов примесями, имеющими антропогенную природу. Ежегодно в атмосферу выбрасываются сотни миллионов тонн поллютантов. Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются электростанции на минеральном топливе, черная и цветная металлургия, химическая и нефтехимическая промышленность, воздушный и автомобильный транспорт.
Загрязнение атмосферного воздуха воздействует на здоровье человека и на окружающую природную среду различными способами — от прямой и немедленной угрозы до медленного и постепенного разрушения различных систем жизнеобеспечения организма.
Город Гомель является крупным промышленным центром Республики Беларусь, где предприятия выбрасывают в атмосферу большое количество отходов. Выделяющиеся в процессе человеческой деятельности двуокись серы (SOs) и оксиды азота (NOX) трансформируются в атмосфере Земли в кислотообразующие частицы [1]. Эти частицы вступают в реакцию с водой атмосферы, превращая ее в растворы кислот, которые и понижают pH дождевой воды.
Одним из распространенных загрязнителей атмосферного воздуха является диоксид серы. Установлена линейная зависимость между концентрацией сернистого газа в воздухе и частотой заболевания населения хроническим бронхитом: при концентрации диоксида серы в воздухе 0,5 мг/м3 заболевает бронхитом 6 % населения, а при концентрации 6,8 мг/м3 — заболевает практически каждый. Это подтверждается результатами исследований, проведенных в европейских странах [2].
Атмосферные осадки, как твердые, так и жидкие являются чувствительным индикатором загрязнения атмосферы. Данные о содержании загрязняющих веществ в атмосферных осадках являются основным материалом для оценки регионального загрязнения атмосферы промышленных центров, городов и сельской местности.
Цель
Провести эколого-гигиеническую оценку кислотности атмосферных осадков и буферной емкости почв г. Гомеля.
Материал и методы исследования
Материалами исследования явились пробы атмосферных осадков и почв, собранные с мая по сентябрь месяц 2020 г.
Оценка кислотности атмосферных осадков осуществлялась вблизи промышленных предприятий г. Гомеля и в 30 км от города, с помощью портативного рН-метра.
Определение буферной емкости почв производилось прямым методом измерения — метод непрерывного потенциометрирования, основанный на контроле изменения pH водной вытяжки в зависимости от количества добавляемой щелочи. Для исследования было взято 500 г почвы. С помощью воронок с фильтрами, закрепленными над чистыми стеклянными колбами, через половину образца пропускалась сначала дистиллированная вода, а затем кислый раствор с pH = 4. Со второй половиной проводился аналогичный опыт, но с предварительным добавлением к образцу небольшого количества извести. Измерение pH полученных растворов рН-метром.
Для определения буферной емкости были взяты следующие образцы почв: 1) вблизи Гомельского химического завода; 2) на дачном участке в СТ «Зеленый берег»; 3) под бедной растительностью на лугу; 4) под обильной растительностью на лугу; 5) под бедной растительностью в лесу; 6) под обильной растительностью в лесу.
Методы исследования: наблюдение, описание, физический анализ. Статистическая обработка результатов проводилась с использованием компьютерной программы «Microsoft Excel 2016».
Результаты исследования и их обсуждение
Определением химического состава атмосферных осадков занимается Гидрометцентр Республики Беларусь. Отбор проб атмосферных осадков в 2019 г. проводили в 19 пунктах (6 из которых — крупные областные города). В 2019 г. выпадения кислых осадков (pH < 4,0) не отмечены ни в одном из пунктов наблюдений. Среднегодовая величина pH объединенных проб осадков на Нарочи составляла 5,42, в остальных пунктах величины pH варьировали в диапазоне — от 5,83 до 6,46 [3].
Результаты оценки кислотности атмосферных осадков представлены в таблице 1.
Таблица 1 — Значение pH атмосферных осадков в группах наблюдения г. Гомеля
| Дата сбора осадков | СТ «Зеленый берег» | Проезжая часть (ул. Озерная) | Территория завода «Гомсельмаш» |
| 7 мая | 5,4 | 5,1 | 5,1 |
| 18 мая | 5,5 | 5,4 | 4,8 |
| 19 июня | 5,5 | 5,1 | 4,9 |
| 22 июня | 5,4 | 5,3 | 4,9 |
| 7 июля | 5,6 | 5,0 | 4,8 |
| 21 июля | 5,5 | 4,9 | 4,8 |
| 16 августа | 5,5 | 5,0 | 4,9 |
| 3 сентября | 5,6 | 4,9 | 5,0 |
| 4 сентября | 5,5 | 5,2 | 4,8 |
| 10 сентября | 5,5 | 5,1 | 4,7 |
| 27 сентября | 5,4 | 5,0 | 4,9 |
| 30 сентября | 5,3 | 5,1 | 4,8 |
| Средние значения | 5,45 ± 0,15 | 5,15 ± 0,25 | 4,9 ± 0,2 |
Наименьшее значение pH (4,9) дождевой воды отмечается в осадках, собранных на территории завода «Гомсельмаш». Это связано с выбросом в атмосферу большого количества газообразных отходов производства.
Выпадение кислотных дождей (pH = 5,1) отмечается вблизи проезжей части по улице Озерной. Это объясняется интенсивным движением автомобильного транспорта и выбросом в атмосферу выхлопных газов автомобилей. Изменение интенсивности транспортных потоков, застройка жилых массивов — все эти меры позволят управлять качеством природных сред на улицах промышленного города.
В садовом товариществе «Зеленый берег», расположенном на берегу реки Сож в 30 км от Гомеля, была отмечена кислотность дождевой воды в пределах нормы. Наблюдаемое снижение pH (на 0,1) обусловлено грозовыми разрядами, которые наблюдались на протяжении срока исследования, так как во время электрических разрядов под действием очень высокой температуры молекулярные азот и кислород соединяются в воздухе в оксиды азота.
В нейтральных и слабокислых почвах буферная способность зависит от наличия в них буферной системы из углекислоты и бикарбоната кальция. Свободные щелочи, в случае их прибавления к буферной системе, связываются углекислотой в углекислые соли, вследствие чего резкого подщелачивания не происходит. При наличии в почвенном растворе буферной системы из углекислоты и бикарбоната кальция pH раствора обычно колеблется в пределах от 5,3 до 8,4.
Результаты исследования буферной емкости почв г. Гомеля приведены в таблице 2.
Таблица 2 — Значение pH растворов, пропущенных через различные образцы почв
| Образцы почв | Образцы почв, необработанные известью | Образцы почв, обработанные известью | ||
| пропущена дистиллированная вода | пропущен раствор с pH = 4 | пропущена дистиллированная вода | пропущен раствор с pH = 4 | |
| Слой почвы вблизи Гомельского химического завода | 6,2 | 4,1 | 6,9 | 5,0 |
| Слой почвы на дачном участке | 6,8 | 5,1 | 7,2 | 5,8 |
| Слой почвы под бедной растительностью на лугу | 6,7 | 4,5 | 6,9 | 5,6 |
| Слой почвы под обильной растительностью на лугу | 6,9 | 5,2 | 7,4 | 6,0 |
| Слой почвы под бедной растительностью в лесу | 6,9 | 4,8 | 7,3 | 5,5 |
| Слой почвы под обильной растительностью в лесу | 6,9 | 4,9 | 7,4 | 5,8 |
Самой высокой буферной емкостью, т.е. способностью нейтрализовать кислотные осадки, обладает почва, взятая под обильной растительностью на лугу (что связано с отсутствием предприятий и автомобильных дорог вблизи этой зоны), а также почва, взятая на дачном участке. Это объясняется тем, что в почву на дачном участке периодически вносятся удобрения.
Наименьшей способностью нейтрализовать кислотные осадки обладает почва, взятая вблизи Гомельского химического завода. Это объясняется большим количеством выбросов в атмосферу отходов предприятия.
При добавлении небольшого количества извести во все образцы почв, буферная емкость во всех пробах пришла в норму, кроме почвы вблизи Гомельского химического завода и под бедной растительностью в лесу. Следовательно, эффективным способом повышения буферной емкости почвы является ее известкование.
Выводы
Исходя из полученных результатов, было установлено, что антропогенные выбросы в атмосферу приводят к значительному снижению pH атмосферных осадков и буферной емкости почв. Можно сделать вывод, что pH атмосферных осадков в г. Гомеле ниже среднегодовых величин, полученных Гидрометцентром Республики Беларусь за 2019 г.
По результатам исследования буферной емкости, почвы, которые меньше подвержены действию загрязнителей, обладают активной способностью нейтрализовать кислотные осадки.
Литература
- Акимова, Т. А. Экология. Природа – Человек – Техника / Т. А. Акимова, А. П. Кузьмин, В. В. Хаскин. — М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. — 343 с.
- Качество воздуха и здоровье [Электронный ресурс] / Всемирная организация здравоохранения Европейское региональное бюро. — Копенгаген, 2018. — Режим доступа: https://www.euro.who.int./—Дата доступа: 29.09.2020.
- Химический состав атмосферных осадков [Электронный ресурс] / Государственное учреждение «Республиканский центр по гидрометеорологии, контролю радиоактивного загрязнения и мониторингу окружающей среды» Минприроды Республики Беларусь. — Минск, 2019. — Режим доступа: https://rad.org.by./—Дата доступа: 28.09.2020.
Авторы: А.А. Афонова, А.С. Лежайко
Источник: Проблемы и перспективы развития современной медицины: сб. науч. ст. XII Респ. науч.-практ. конф. с междунар. участием студентов и молодых ученых, Гомель, 6-7 мая 2021 г. : в 9 т. / Гомел. гос. мед. ун-т ; редкол. : И. О. Стома [и др. ]. – Гомель: ГомГМУ, 2021. – Т. 3. – С. 3-6. С. 3-6.
