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.