WWW.MASH.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - онлайн публикации
 

«МЫШЬЯК В СНЕГОВОМ ПОКРОВЕ В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ ТОМСКОЙ ГРЭС-2 Н.П. Самохина, Е.А. Филимоненко, А.В. Таловская Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск, Россия ...»

Секция 5

УДК 502.3:504.5:662.6/.7

МЫШЬЯК В СНЕГОВОМ ПОКРОВЕ В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ ТОМСКОЙ ГРЭС-2

Н.П. Самохина, Е.А. Филимоненко, А.В. Таловская

Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск, Россия

E-mail: samokhina_np@mail.ru

В статье обсуждаются результаты многолетнего мониторинга (2009–2014 гг.) загрязнения снегового покрова в зоне воздействия Томской ГРЭС-2. Представлены данные изучения мышьяка в талой снеговой воде

и твердом осадке снега. Выявлено, что в течение всего изучаемого периода концентрации мышьяка в пробах превышают фоновые показатели. По мере удаления от труб предприятия (0,7–2 км), содержание мышьяка в твердом осадке снега уменьшается. Корреляционный анализ показал, что в талой снеговой воде мышьяка возможно может образовывать соединения с ионами кальция и фосфора. В твердом осадке снега минеральной формой мышьяка является арсенопирит. Поступление мышьяка с большой долей вероятности связано со сжиганием угля .

Ключевые слова: мышьяк, твердый осадок снега, талая снеговая вода, теплоэлектростанция .

Введение. Мышьяк является редким элементом, оказывающим в повышенных концентрациях токсическое действие на живые организмы [1–3]. Мышьяк является элементом первого класса опасности (ГОСТ 17.4.1.02–83) и по различным международным классификациям входит в группу особо опасных загрязняющих веществ [4, 5], с одним из самых высоких показателей патологичности [4] .



Высокая токсичность мышьяка зависит от его валентного состояния, растворимости, от соединений, в которых он находится. Наиболее токсичным является трёхвалентный мышьяк As(III), его соединения в 25–60 раз токсичнее пятивалентного As(V) [6]. Однако в различных природных условиях формы мышьяка могут трансформироваться из более опасной в менее опасную и наоборот [7] .

Соединения As(III) в воде присутствуют обычно в форме слабой мышьяковистой кислоты H3AsO3, а соединения As(V) – в виде значительно более сильной мышьяковой кислоты H3AsO4 и ее анионов H2AsO4– и HAsO42– [8] .

Согласно литературным данным, сжигание угля на электростанциях является одним из антропогенных источников поступления мышьяка в окружающую среду [4, 9] .

В городе Томске значительный вклад в общий объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от всех стационарных источников вносят предприятия теплоэнергетики, в том числе государственная районная теплоэлектростанция (ГРЭС-2), которая в настоящее время является самым крупным источником теплоснабжения города. В своем технологическом процессе данная теплоэлектростанция использует уголь Кузнецкого бассейна и природный газ. Основная доля угля (до 80–90 %) сжигается за зимний период – с ноября по март .

Целью данной работы является выявление пространственно-временного распределения мышьяка в зоне воздействия Томской ГРЭС-2, по данным изучения снегового покрова в период 2009–2014 гг .

Методика исследования. С целью изучения содержания мышьяка в зоне воздействия Томской ГРЭС-2 в конце зимних сезонов с 2009 по 2014 гг. выполнялся маршрутный отбор снеговых проб по векторной сети в северо-восточном направлении на расстоянии 0,7; 1,0; 1,3; 1,6 и 2,0 км от труб. Общее количество проб за 6 лет – 30. Все работы по отбору, подготовке и анализу снеговых проб проводились в соответствии с методическими рекомендациями [10] и руководству по контролю загрязнения атмосферы (РД 52.04.186 № 2932-83). Объектом исследования являлся твердый осадок снега (2009–2014 гг.) и талая снеговая вода (2013 г.) .





Для аналитических исследований проб снега был применен комплекс современных и высокочувствительных методов анализа: инструментальный нейтронно-активационный анализ (ядерногеохимическая лаборатория МИНОЦ «Урановая геология» кафедры геоэкологии и геохимии ТПУ;

аналитики А.Ф. Судыко, Л.В. Богутская), масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой (ICP Работа выполнена при финансовой поддержке Гранта Президента для поддержки молодых российских ученых (МК 951.2013.5) .

Роговские чтения MS) (ХАЦ «Плазма», г. Томск). Вещественный состав твердого осадка снега изучался в учебнонаучной лаборатории электронно-оптической диагностики МИНОЦ «Урановая геология» кафедры геоэкологии и геохимии ТПУ с применением сканирующего электронного микроскопа Hitachi S-3400N с приставкой для микроанализа (консультант – ассистент кафедры геоэкологии и геохимии ТПУ С.С. Ильенок) для определения минеральных форм химических элементов .

Для сравнения содержаний мышьяка в исследуемых пробах использовались данные о его содержании в пробах, отобранных в 2013 г. на площадках локального (обсерватория «Фоновая» ИОА СОР, недалеко от п. Киреевск, 70 км от г. Томска) и регионального (480 км от г. Томска по данным [11, 12]) фонов .

По полученным аналитическим данным, были рассчитаны следующие показатели: коэффициент концентрации (Kc), общая нагрузка, создаваемая поступлением мышьяка в окружающую среду (среднесуточное выпадение мышьяка из атмосферы на снеговой покров – Pобщ) согласно работе [9], коэффициент аэрозольной аккумуляции (Ka) [13], коэффициент интенсивности нагрузки мышьяка в талой снеговой воде (Нзв), а также коэффициент распределения между взвешенной и растворенной формой (Kраспр) [14] .

Данные показатели рассчитывались по формулам:

Kc = С/Сф, где С – содержание элемента в природной среде (мг/кг); Сф – его фоновое содержание (мг/кг) .

Робщ = С Рn, мг/ (км2сут), где С – содержание элемента в природной среде (мг/кг); Pn – пылевая нагрузка (мг/(м2сут) или кг/(км2сут) .

Kа = А/К, где А – содержание элемента в твердой фазе аэрозоля; К – кларк этого же элемента в гранитном слое континентальной земной коры по данным [15] .

Нзв = (C V)/(S n), мг/м2мес., где С – концентрация As в снеготалой воде, мг/дм3; V – общий объем пробы снеговой воды, дм3; S – площадь отбора проб снега, м2; n – число месяцев от даты образования устойчивого снежного покрова до даты отбора проб .

Kраспр = log(Cтос/Cсн.вода), где Cтос – содержание в твердом осадке снега, мг; Cсн.вода – содержание в талой снеговой воде .

Результаты и их обсуждение. В результате исследования было выявлено, что за весь период исследования среднее содержание мышьяка в пробах твердого осадка снега изменяется от 7 до 22 мг/кг. Все значения превышают фоновые показатели от 7 до 54 раз, максимальное превышение зафиксировано в 2012 г., на расстоянии 700 м от труб теплоэлектростанции. В период исследования с 2009 по 2014 гг. закономерного снижения или повышения концентраций мышьяка в пробах не наблюдается. Однако можно отметить, что средняя концентрация мышьяка в пробах в период с 2012 по 2014 гг. почти в два раза выше, чем в период с 2009 по 2011 гг .

В таблице приведены значения основных эколого-геохимических показателей мышьяка в твердом осадке снега из зоны влияния Томской ГРЭС-2 в период с 2009 по 2014 гг .

Средние значения общей нагрузки создаваемой поступлением мышьяка из атмосферы на снеговой покров в течение 6 лет мониторинга изменяются от 617 до 1447 мг/(км2сут), при фоновом значении 3,5 мг/(км2сут). Анализ значений по мере удаления от труб электростанции показал, что мышьяк в составе пыли выпадает преимущественно в ближней зоне воздействия предприятия (на удалении до 1 км от труб). Согласно литературным данным, максимальное техногенное воздействие выбросов теплоэлектростанций сосредоточено в локальной зоне (в радиусе 0,5–1 км от предприятия) [16, 17] .

Значения коэффициентов аэрозольной аккумуляции указывают на умеренную (Ka от 1 до 10) интенсивность обогащения аэрозоля мышьяком, по классификации, предложенной Добровольским [13], однако в некоторых пробах отмечается средняя (Ka от 10 до 50) интенсивность обогащения, что указывает на локальный техногенный источник поступления данного элемента .

Секция 5

–  –  –

Анализ данных показал, что мышьяк преимущественно концентрируется в твердой фазе снегового покрова, т. е. в пробах твердого осадка снега обнаружены наибольшие концентрации элемента .

По данным электронной микроскопии проб твердого осадка снега мышьяк был обнаружен в форме сульфида – арсенопирит Fe[AsS] .

Также мышьяк был обнаружен в составе отходов Томской ГРЭС-2. Исследования показали, что главным образом мышьяк содержится в золе уноса и в меньшей степени в шлаковых отходах, что сопоставимо с литературными данными [18] .

По результатам исследования мышьяка в пробах талой снеговой воды в 2013 г. выявлено, что содержания As изменяются от 0,77 до 1,1 мкг/дм3 и превышают фоновые показатели в 2–3 раза (фон – 0,38 мкг/дм3 – обсерватория «Фоновая» ИОА СОР, недалеко от п. Киреевск, 70 км от г. Томска). Значения интенсивности нагрузки мышьяка в талой снеговой воде на территорию изменяются от 0,02 до 0,04 мг/м2мес., при фоновом значении – 0,01 мг/м2мес .

Коэффициент распределения между содержанием мышьяка в твердом осадке снега и растворе талой снеговой воды (Kраспр = 0,14) указывает на подвижность элемента, т. е. его способность переходить в раствор талой снеговой воды. Данные по подвижности элемента сопоставимы с опубликованными данными по составу снегового покрова в окрестностях теплоэлектростанций г. Новосибирск [14]. Так же в работе [7] показано, что соединения мышьяка более подвижны, чем тяжелые металлы и способны к повышенной миграции в почвах, природных водах. Для изучения зависимости между содержаниями ионов и мышьяка в талой снеговой воде, был применен корреляционный анализ. Установлено, что наибольшей корреляционной зависимостью с мышьяком обладают катионы кальция (0,77) и фосфат ионы (0,74), а наибольшей отрицательной корреляционной зависимостью – нитрат ионы (–0,66). Из чего можно сделать вывод о способности мышьяка образовывать соединения с кальцием и фосфором. В литературе отмечается, что в почвах арсенаты способны соединятся с основными компонентами почв, а том числе с кальцием [19] .

Роговские чтения При сжигании углей с газовой фазой могут уходить многие химические элементы, в том числе мышьяк, что подтверждается опубликованными исследованиями [18, 20–22] .

В работе посвящённой изучению угольной электростанции в Канаде [22] отмечено, что мышьяк в угле содержится в виде арсенат иона (As5+), арсенопирита (FeAsS), а так же арсенита (As3+). В результате полного окисления арсенопирита образуются формы As3+ и As5+ [18, 23] .

В угле и золе уноса австралийской электростанции [18] мышьяк обнаружен в тех же формах (FeAsS, As3+, As5+). Арсенопирит (FeAsS) преимущественно содержится в углях, а зола уноса главным образом обогащена мышьяком в форме As5+. Более токсичный мышьяк As3+ присутствует в золе уноса в меньшей степени (10 % от общего количества As) .

Присутствие мышьяка в снеговом покрове так же подтверждается в работах, посвященных изучению снеговых проб в зонах воздействия предприятий теплоэнергетики в регионах России. В работе [14] показано, что для выбросов Новосибирской теплоэлектроцентрали один из наиболее характерных элементов – мышьяк. Так же мышьяк выделяется по максимальным уровням концентрации в пробах талой снеговой воды из зоны воздействия Усть-Илимской ТЭЦ (Иркутская обл.) [16] .

Заключение. В целом по результатам исследований можно отметить, что концентрации мышьяка в пробах твердого осадка снега в зависимости от года проведения исследований изменяются неравномерно, закономерного снижения или повышения концентраций не наблюдается в зоне влияния Томской ГРЭС-2. Максимальное содержание мышьяка наблюдалась в пробах твердого осадка снега за 2012 г., а минимальное значение обнаружено в 2011 г. Мышьяк в составе пыли выпадает на снеговой преимущественно в ближней зоне воздействия предприятия (до 1 км от труб) и концентрируется преимущественно в твердом осадке снега и присутствует в форме арсенопирита. Анализ данных показал, что мышьяк способен переходить в раствор талой снеговой воды, и образует корреляционные связи с ионами кальция и фосфора. На основе многолетних наблюдений, исследования состава золы уноса ГРЭС, а также литературного обзора можно сделать вывод, что источником поступления мышьяка преимущественно является сжигание угля .

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Манн, А.У. Химия окружающей среды / А.У. Манн. – М. : Химия, 1982. – С. 289 .

2. Эмсли, Дж. Элементы / Дж. Эмсли. – М. : Наука, 1988. – С. 127–128 .

3. Бабошкина, С.В. Мышьяк в компонентах окружающей среды Алтая : автореф. дис. … канд. биол. наук. – Новосибирск : Новосиб. аграр. ун-т, 2005. – 23 с .

4. Иванов, В.В. Экологическая геохимия элементов : справочник: в 6 кн. Кн. 3. Редкие элементы /В.В. Иванов ; под ред .

Э.К. Буренкова. – М. : Недра, 1996. – 352 с .

5. Алексеенко, В.А. Экологическая геохимия / В.А. Алексеенко. – М. : Логос, 2000. – 627 с .

6. Макаров, В.Н. Мышьяк в биосфере Якутии / В.Н. Макаров // Наука и техника в Якутии. – 2012. – № 1 (22). – С. 41–46 .

7. Петров, В.Г. Об особенностях поведения техногенного мышьяка в природных средах при работах по уничтожению люизита / В.Г. Петров, О.С. Набокова, М.А. Шумилова // VIII Всероссийская конференция по анализу объектов окружающей среды 26 июня – 2 июля 2011 г. и Школа молодых ученых, посвященные 300-летию со дня рождения М.В. Ломоносова : тезисы докладов. – Архангельск, 2011. – С. 222, 2011 .

8. Немодрук, А.А. Аналитическая химия мышьяка / А.А. Немодрук. – М. : Наука, 1976 .

9. Геохимия окружающей среды / Ю.Е. Сает, Б.А. Ревич, Е.П. Янин [и др.]. – М. : Недра, 1990. – 335 с .

10. Методические рекомендации по геохимической оценке загрязнения территорий городов химическими элементами. – М. : ИМГРЭ, 1982. – 111 с .

11. Язиков, Е.Г. Оценка эколого-геохимического состояния территории г. Томска по данным изучения пылеаэрозолей и почв / Е.Г. Язиков, А.В. Таловская, Л.В. Жорняк. – Томск : Томского политехнического университета, 2010. – 264 с .

12. Язиков, Е.Г. Экогеохимия урбанизированных территорий юга Западной Сибири : дис.... докт. геол.-минерал. наук. – Томск : Том. политехн. ун-т, 2006. – 423 с .

13. Добровольский, В.В. Основы биогеохимии / В.В. Добровольский. – М. : Издательский центр «Академия», 2003. – С. 400 .

14. Методы анализа данных загрязнения снегового покрова в зонах влияния промышленных предприятий (на примере г. Новосибирск) / С.Б. Бортникова, В.Ф. Рапута, А.Ю. Девятова [и др.] // Геоэкология. – 2009. – № 6. – С. 515–525 .

15. Беус, А.А. Геохимия окружающей среды / А.А. Беус, JI.И. Грабовская, Н.В. Тихонова. – М. : Недра, 1976. – 248 с .

16. Санина, Н.Б. Эколого-геохимическая обстановка окрестностей Усть-Илимской ТЭЦ (Иркутская обл.) / Н.Б. Санина, Ю.К. Ланкин, И.В. Матвеева // Геоэкология. – 2007. – № 2. – С. 124–136 .

17. Гришанцева, Е.С. Влияние атмосферных выбросов Конаковской ГРЭС на состояние снегового покрова района Иваньковского водохранилища / Е.С. Гришанцева, Н.С. Сафронова, Н.В. Кирпичникова // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. – 2012. – № 2. – С. 135–142.; Санина, Н.Б. Эколого-геохимическая обстаСекция 5 новка окрестностей Усть-Илимской ТЭЦ (Иркутская обл.) / Н.Б. Санина, Ю.К. Ланкин, И.В. Матвеева // Геоэкология. – 2007. – № 2. – С. 124–136 .

18. Speciation of As, Cr, Se and Hg under coal fired power station conditions / P. Shah, V. Strezov, K. Prince P.F. Nelson. – Fuel 87. – Р. 1859–1869 .

19. О некоторых особенностях поведения соединений мышьяка при мониторинге объекта по уничтожению люизита / М.А. Шумилова, О.С. Набокова, В.Г. Петров // Вестник Удмуртского университета. Серия «Физика. Химия». Т. 1. – 2011. – С. 125–129 .

20. Gaffney, J.S. The impacts of combustion emissions on air quality and climate – From coal to biofuels and beyond Atmos .

Environ / J.S. Gaffney, N.A. Marley. – 2009. – № 43. – Р. 23–36 .

21. Таловская, А.В. Динамика загрязнения в окрестностях предприятия теплоэнергетики на основе химического анализа снегового покрова (на примере ГРЭС-2 г. Томск) / А.В. Таловская, Е.А. Филимоненко, Е.Г. Язиков // Сергеевские чтения. Вып. 16. – М. : РУДН, 2014. – С. 491–496 .

22. Goodarzi, F. Assessment of elements, speciation of As, Cr, Ni and emitted Hg for a Canadian power plant burning bituminous coal / F. Goodarzi, F.E. Huggins, H. Sanei // International Journal of Coal Geology. – Accepted. – № 74. – Р. 1–12 .

23. Huggins, F.E. Mode of occurrence of arsenic in subbituminous coals. Energy and Fuels / F.E. Huggins, F. Goodarzi,




Похожие работы:

«Шуваева Анна Вячеславовна РЕЗИНОТКАНЕВЫЕ МЕМБРАННЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ГИДРИРОВАННЫХ БУТАДИЕН-НИТРИЛЬНЫХ КАУЧУКОВ 05.17.06. Технология и переработка полимеров и композитов АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук А n...»

«INDUCTION СОДЕРЖАНИЕ M I IH64417F Меры предосторожности Описание прибора Перед первым использованием варочной панели Использование варочной панели Использование таймера Уход и чистка Рекомендации по поиску неисправностей Сбой работы дисплея и диагностика Инструкция по установке Технические характеристики Уважаемый покупатель! Прочитайте настоящее рук...»

«М. ГI. Б ИЛЛ И Н ГС СТРУКТУРНАЯ ГЕОЛОГИЯ Перевод с шалш/ско г о канди д ата \ еОЛОГQ-МНlI е раЛОГИ'lеских наук Т. м. К А Й ]( О В О Й 1 9 't !) Издат е льство ИНОСТРАННОЙ литЕрАтурыI МОСКВА • STRUCTURAL OEOLOOY Ьу Р.M AR...»

«1. ВВЕДЕНИЕ Настоящее руководство по эксплуатации распространяется на стальные сборные среднегрузовые стеллажи серии Профи-Т. Данное руководство является документом, удостоверяющим гарантированные производите...»

«Возраст 14+ Пожалуйста, перед использованием внимательно прочитайте инструкцию. HUBSAN FPV X4 PLUS Четырехканальное радиоуправление 2.4ГГц Вид от первого лица/FPV 5.8ГГц ИНСТРУКЦИЯ ВЕРСИЯ 1.2 РУ NO.: H107D+ 1. ВВЕДЕНИЕ Благодарим вас за выбор продукции HUBSAN. Квадрокоптер X4 разработан как простая в использовании, полнофункциона...»

«МИКРОВОЛНОВАЯ ПЕЧЬ С ГРИЛЕМ ГРИЛЬДI МИКРОТОЛЫНДЫ ПЕШ МIКРОХВИЛЬОВА ПIЧ З ГРИЛЕМ ИНСТРУКЦИЯ ДЛЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ ПАЙДАЛАНУШЫА АРНАЛАН НСАУЛЫ IНСТРУКЦЯ ДЛЯ КОРИСТУВАЧА ПРЕЖДЕ ЧЕМ ПОЛЬЗОВАТЬСЯ ВАШЕЙ ПЕЧЬЮ, ПОЖАЛУЙСТА, ВНИМАТЕЛЬНО ПРОЧТИТЕ ДАННОЕ РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛ...»

«М. П е н ж и е в О КЯРИЗНОМ ОРОШЕНИИ И ОРОШЕНИИ ЛАГЫМАМИ В ТУРКМЕНСКОЙ ССР Туркмения принадлежит к числу тех стран Востока, в которых, к а к отмечал Ф. Энгельс, первым условием земледелия...»

«Grishakova A. N., Skiba B. Ja., Chaban T. V., Denisova M. T. Нарушения в системе цитокинов при остром герпетическом стоматите у детей = Violations in the system of cytokines at the acute herpetic stom...»






 
2019 www.mash.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - онлайн публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.