Характеристика пылевой нагрузки
По данным снегового опробования (дата отбора проб: 17.03.1991 г. и начало снегостава: 13.11.1990 г., вес твердого осадка в снеге, параметры площади), проводится расчет пылевой нагрузки в каждой точке по формуле
(1)
где Рn – величина пылевой нагрузки, мг/м2*сут или кг/км2*сут;
Рo – вес твердого снегового осадка, мг (кг) (табл. 1);
S – площадь снегового шурфа, м2 (км2) (табл.1);
t – количество суток от начала снегостава до дня отбора проб [7].
Для величины пылевой нагрузки используется градация:
0-250 мг/м2*сут – низкая степень загрязнения, неопасный уровень заболеваемости;
251-450 мг/м2*сут – средняя степень загрязнения, умеренно опасный уровень заболеваемости (повышена заболеваемость преимущественно бронхиальной астмой и конъюнктивитом);
451-850 мг/м2*сут – высокая степень загрязнения, опасный уровень заболеваемости (повышена заболеваемость органов дыхания и органов чувств);
>850 мг/м2*сут – очень высокая степень загрязнения, чрезвычайно опасный уровень заболеваемости (увеличение заболеваемости более, чем в 2 раза) [3].
Таблица 1 - Исходные данные [7]
Номер пробы |
Размер шурфа, см. |
Вес твердого осадка, г. |
4 |
25*25 |
10,54 |
10 |
30*30 |
7,45 |
11 |
25*25 |
2,45 |
12 |
35*35 |
2,45 |
19 |
25*25 |
2,05 |
20 |
30*30 |
3,20 |
21 |
25*25 |
2,45 |
22 |
35*35 |
2,70 |
23 |
30*30 |
3,45 |
25 |
35*35 |
3,55 |
26 |
25*25 |
4,25 |
В результате полученных данных была рассчитана пылевая нагрузка. Значения приведены на рисунке 3.1.
Рисунок 3.1 - Полученные данные при расчете пылевой нагрузки
Рисунок 3.2 - Характеристика пылевой нагрузки (мг/м кв.*сутки) на территории г. Междуреченска
На рисунке 3.2 мы можем наблюдать превышение величины пылевой нагрузки в юго-восточной части исследуемой территории. Участок характеризуется очень высокой степенью загрязнения и чрезвычайно опасным уровнем заболеваемости. В северо-восточной части и юго-западной части значение пылевой нагрузки является наименьшим.
Содержание тяжелых металлов в твердом осадке снега
В таблице 2 представлены данные по содержанию химических элементов в твердом осадке снега территории г. Междуреченска. Согласно ГОСТа 17.4.1.02-83 изучаемые элементы – загрязнители относят к следующим классам опасности:
1 класс опасности – Hg, Pb, Zn;
2 класс опасности – Со, Ni, Mo, Cu, Cr;
3 класс опасности – Ва, V, Mn, Sr.
Для выборки по исследуемой территории подсчитываются основные параметры распределения химических элементов: максимальные, минимальные, средние значения (С), мода, медиана и стандартное отклонение (S), ошибка среднего, а также коэффициент вариации (V), который отражает меру неоднородности выборки. Все полученные значения представлены на рисунке 4.1. Коэффициент вариации является наиболее распространенным показателем колебания, используемым для оценки типичности средних величин. В статистике совокупности, имеющие коэффициент вариации больше 30–35 %, принято считать неоднородными. Коэффициент вариации рассчитывается следующим способом формула (2):
(2)
где
σ
– среднее квадратическое отклонение
С – среднее содержание элемента [7].
Таблица 2 - Микроэлементный состав твердого осадка снегового покрова г. Междуреченска, мг/кг [7]
№ |
V |
Cr |
Mn |
Co |
Ni |
Cu |
Zn |
Sr |
Mo |
Ba |
Hg |
Pb |
4 |
10 |
8 |
200 |
2 |
10 |
30 |
60 |
200 |
1 |
200 |
0,28 |
30 |
10 |
10 |
8 |
200 |
3 |
20 |
30 |
60 |
300 |
1 |
300 |
0,30 |
80 |
11 |
6 |
6 |
100 |
2 |
10 |
30 |
60 |
300 |
1 |
200 |
0,14 |
50 |
12 |
6 |
8 |
200 |
2 |
15 |
40 |
40 |
300 |
1 |
300 |
0,07 |
60 |
19 |
6 |
6 |
100 |
3 |
20 |
30 |
40 |
300 |
1 |
200 |
0,07 |
40 |
20 |
10 |
10 |
200 |
4 |
20 |
40 |
40 |
300 |
1 |
400 |
0,06 |
60 |
21 |
6 |
6 |
200 |
4 |
30 |
40 |
30 |
400 |
1 |
400 |
0,10 |
80 |
22 |
30 |
20 |
200 |
6 |
30 |
40 |
20 |
400 |
2 |
600 |
0,11 |
100 |
23 |
10 |
10 |
200 |
2 |
20 |
30 |
60 |
200 |
1 |
200 |
0,07 |
40 |
25 |
10 |
10 |
200 |
6 |
30 |
40 |
60 |
300 |
2 |
400 |
0,08 |
80 |
26 |
8 |
10 |
200 |
2 |
20 |
40 |
20 |
200 |
1 |
200 |
0,10 |
30 |
Рисунок 4.1 - Основные параметры распределения элементов
Коэффициент концентрации является показателем уровня аномальности содержаний элементов и рассчитывается по формуле
,
(3)
где К – коэффициент концентрации,
С – содержание элемента в пробе, мг/кг (табл. 2);
Ск – геохимический кларк ноосферы, мг/кг (табл.3) [7].
Таблица 3 - Геохимический кларк и средние содержания химических элементов (мг/кг) в твердом осадке снега гг. Междуреченска [7]
Элемент |
Геохимический кларк ноосферы (по Глазовским М.А. и Н.Ф.) |
Среднее содержание в твердом осадке снега г. Междуреченска |
V |
70 |
13,4 |
Cr |
50 |
13,1 |
Mn |
440 |
203 |
Co |
22 |
4,3 |
Ni |
10 |
17,6 |
Cu |
19,5 |
40,7 |
Zn |
46 |
59,1 |
Sr |
240 |
296 |
Mo |
1,1 |
1,5 |
Ba |
36 |
303 |
Hg |
0,18 |
0,13 |
Pb |
12 |
60,9 |
На основе исходных данных был рассчитан коэффициент концентрации для каждой точки. Для расчета был использован геохимический кларк ноосферы. Полученные данные представлены на рисунке 4.2.
Рисунок 4.2 – Коэффициент концентрации
Расчет суммарного показателя загрязнения, отражающего эффект воздействия группы элементов, проводится по формуле:
,
(4)
где К – коэффициент концентрации, значение которого больше единицы (Рисунок 4.2),
n – количество элементов, значение которых составляет больше единицы [7].
Полученные данные при расчете суммарного показателя загрязнения представлены на рисунке 4.3.
Рисунок 4.3 - Суммарный показатель загрязнения
Для величины суммарного показателя загрязнения используется градация:
менее 64 –низкая степень загрязнения, неопасный уровень заболеваемости (наименьшее изменение показателей здоровья детей);
64-128 – средняя степень загрязнения, умеренно опасный уровень заболеваемости (повышение суммарной заболеваемости);
128-256 – высокая степень загрязнения, опасный уровень заболеваемости
(повышена суммарная заболеваемость, увеличено число болеющих и часто болеющих детей);
более 256 – очень высокая степень загрязнения, чрезвычайно опасный уровень заболеваемости [3].
Степень загрязнения исследуемого района (менее 64) – низкая, неопасный уровень заболеваемости (Рисунок 4.3 и Рисунок 4.4).
Рисунок 4.4 – Суммарный показатель загрязнения г. Междуреченска
По данным снегового опробования рассчитывается показатель, нагрузки загрязнения (элемента) на окружающую среду – массы загрязнителя, выпадающей на единицу площади за единицу времени. Для этого учитывается общая масса потока загрязнителей – среднесуточная пылевая нагрузка Pn (кг/км2 *сут) и концентрация элемента С (мг/кг) в снеговой пыли.
На этом основании рассчитываются:
- общая нагрузка, создаваемая поступлением химического элемента в окружающую среду
- коэффициент относительного увеличения общей нагрузки элемента
при
;
где Сф – геохимический кларк ноосферы (Таблица 3);
Рпф – фоновая пылевая нагрузка (для Нечернозёмной зоны фоновая пылевая нагрузка составляет 10 кг/км2*сут.);
Рф – фоновая нагрузка исследуемого элемента [7].
Полученные данные представлены на рисунке 4.5.
Рисунок 4.5 – Коэффициент относительного увеличения общей нагрузки элемента
Поскольку техногенные аномалии обычно имеют полиэлементный состав, для них рассчитывается суммарный показатель нагрузки Zp, характеризующий эффект воздействия группы элементов. Показатель рассчитывается по формуле (5):
,
(5)
где n – число учитываемых аномальных элементов, значение которых превышает единицу, в данной работе их 12 [7].
Используя полученные данные, был рассчитан суммарный показатель нагрузки. Результат проведенных вычислений представлен на рисунке 4.6.
Рисунок 4.6 – Суммарный показатель нагрузки
Из полученных данных мы можем наблюдать, что суммарный показатель нагрузки на исследуемом участке является неопасным, за исключением двух точек, наглядно мы можем это наблюдать на рисунке 4.7.
Рисунок 4.7 – Суммарный показатель нагрузки г.Междуреченска
Построение моноэлементных схем содержания тяжелых металлов в твердом осадке снега проводят по результатам площадного опробования. В качестве градаций для изолиний в данной работе используется среднее содержание элемента в твердом осадке снега г. Междуреченска (Таблица 3).
Рассмотрим более подробно изучаемые элементы.