Эколого-гигиеническая оценка атмосферных осадков и буферной ёмкости почв г. Гомеля

0
212
Эколого-гигиеническая оценка атмосферных осадков и буферной ёмкости почв г. Гомеля

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

  1. Акимова, Т. А. Экология. Природа – Человек – Техника / Т. А. Акимова, А. П. Кузьмин, В. В. Хаскин. — М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. — 343 с.
  2. 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.
  3. 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.