Пугина О.А.*, Пашкевич М.А.
Санкт-Петербургский горный университет, 79817657413@yandex.ru, mpash1963@yandex.ru
Аннотация:
Отобраны и проанализированы пробы снега, находящиеся в зоне влияния металлургического завода. Была выявлена зависимость величины пылевой нагрузки от удаленности СЗЗ предприятия. С помощью электронного микроскопа обнаружены частицы, имеющие техногенное происхождение, характерные для предприятий металлообработки и использующих в технологическом цикле уголь. Также в жидкой фазе были проанализированы и сравнены с фоновыми значениями концентрации тяжелых металлов.
Ключевые слова: снег, снегогеохимическая съемка, атмосферный воздух, отбор проб, пробоподготовка, гравиметрический анализ, спектрофотометрический анализ, микроструктурный анализ, пылевая нагрузка, коэффициент концентрации
Загрязнение атмосферного воздуха является актуальной проблемой в настоящее время. Особенно остро это касается промышленных городов и регионов, основной отраслью которых является черная металлургия. Все металлургические переделы являются источниками загрязнения атмосферного воздуха такими примесями, как пыль, оксиды углерода и серы [1].
Металлургическим комбинатом полного цикла, расположенном в г. Череповец Вологодской области, является ПАО «Северсталь», производящая чугун, сталь разных марок, метизную продукцию, металлопрокат и трубы. Для оценки воздействия деятельности предприятия и оценки экологической обстановки в городе необходимо провести мониторинг атмосферного воздуха.
Снегогеохимическая съемка – это специфический вид мониторинга, при котором о состоянии атмосферного воздуха можно судить по уровню загрязнения подстилающей поверхности, то есть, снега.
Отбор проб снега необходимо осуществлять в соответствии с преобладающими направлениями ветра. Одним из таких является западное, направленное в селитебную часть города от СЗЗ предприятия. Схема отбора проб представлена на рисунке 1.
Санкт-Петербургский горный университет, 79817657413@yandex.ru, mpash1963@yandex.ru
Аннотация:
Отобраны и проанализированы пробы снега, находящиеся в зоне влияния металлургического завода. Была выявлена зависимость величины пылевой нагрузки от удаленности СЗЗ предприятия. С помощью электронного микроскопа обнаружены частицы, имеющие техногенное происхождение, характерные для предприятий металлообработки и использующих в технологическом цикле уголь. Также в жидкой фазе были проанализированы и сравнены с фоновыми значениями концентрации тяжелых металлов.
Ключевые слова: снег, снегогеохимическая съемка, атмосферный воздух, отбор проб, пробоподготовка, гравиметрический анализ, спектрофотометрический анализ, микроструктурный анализ, пылевая нагрузка, коэффициент концентрации
Загрязнение атмосферного воздуха является актуальной проблемой в настоящее время. Особенно остро это касается промышленных городов и регионов, основной отраслью которых является черная металлургия. Все металлургические переделы являются источниками загрязнения атмосферного воздуха такими примесями, как пыль, оксиды углерода и серы [1].
Металлургическим комбинатом полного цикла, расположенном в г. Череповец Вологодской области, является ПАО «Северсталь», производящая чугун, сталь разных марок, метизную продукцию, металлопрокат и трубы. Для оценки воздействия деятельности предприятия и оценки экологической обстановки в городе необходимо провести мониторинг атмосферного воздуха.
Снегогеохимическая съемка – это специфический вид мониторинга, при котором о состоянии атмосферного воздуха можно судить по уровню загрязнения подстилающей поверхности, то есть, снега.
Отбор проб снега необходимо осуществлять в соответствии с преобладающими направлениями ветра. Одним из таких является западное, направленное в селитебную часть города от СЗЗ предприятия. Схема отбора проб представлена на рисунке 1.
Рисунок 1. Маршрут отбора проб
В результате было отобрано десять проб, девять из которых из селитебной зоны города, а одна к северу от завода, где сконцентрировано основное производство.
Далее пробы доставляются на пробоподготовку, где происходит плавление снега при комнатной температуре, а затем разделение на твердую и жидкую фазы с помощью фильтра синяя лента.
После пробоподготовки проба доставляется на анализ. Твердая фаза была проанализирована гравиметрическим методом с помощью лабораторных весов. По разнице фильтра «до» и «после» фильтрации определяется масса пыли. Полученное значение массы пыли выпавшей на единицу площади в единицу времени называется пылевой нагрузкой. [2].
Полученные значения пылевой нагрузки в точках в зависимости от удаленности СЗЗ предприятия представлены на рисунке 2
В результате было отобрано десять проб, девять из которых из селитебной зоны города, а одна к северу от завода, где сконцентрировано основное производство.
Далее пробы доставляются на пробоподготовку, где происходит плавление снега при комнатной температуре, а затем разделение на твердую и жидкую фазы с помощью фильтра синяя лента.
После пробоподготовки проба доставляется на анализ. Твердая фаза была проанализирована гравиметрическим методом с помощью лабораторных весов. По разнице фильтра «до» и «после» фильтрации определяется масса пыли. Полученное значение массы пыли выпавшей на единицу площади в единицу времени называется пылевой нагрузкой. [2].
Полученные значения пылевой нагрузки в точках в зависимости от удаленности СЗЗ предприятия представлены на рисунке 2
Рисунок 2. График изменения пылевой нагрузки
В результате анализа твердой фазы была выявлена закономерность изменения величины пылевой нагрузки при удалении от санитарно-защитной зоны. На графике видно, что линия тренда идет на снижение пылевой нагрузки при удалении от СЗЗ. Исключениями являются пробы, где значительная нагрузка от автотранспорта и высокая плотность застройки – 3; близость к ж/д путям – 7; зона влияния выбросов ТЭЦ – 9.
На электронном микроскопе осуществлялся микроструктурный анализ проб пыли. В результате были обнаружены алюмосиликатные микросферулы, характерные для предприятий, использующие уголь в своем производственном процессе; металлические микросферулы, характерные для районов расположения предприятий металлообработки; углеродистые и металлические частицы неправильной формы [3]. Пример снимка электронным микроскопом пробы № 4 приведен на рисунке 3.
В результате анализа твердой фазы была выявлена закономерность изменения величины пылевой нагрузки при удалении от санитарно-защитной зоны. На графике видно, что линия тренда идет на снижение пылевой нагрузки при удалении от СЗЗ. Исключениями являются пробы, где значительная нагрузка от автотранспорта и высокая плотность застройки – 3; близость к ж/д путям – 7; зона влияния выбросов ТЭЦ – 9.
На электронном микроскопе осуществлялся микроструктурный анализ проб пыли. В результате были обнаружены алюмосиликатные микросферулы, характерные для предприятий, использующие уголь в своем производственном процессе; металлические микросферулы, характерные для районов расположения предприятий металлообработки; углеродистые и металлические частицы неправильной формы [3]. Пример снимка электронным микроскопом пробы № 4 приведен на рисунке 3.
Рисунок 3. Микроструктура пробы № 4
На атомно-эмиссионном спектрометре был проведен анализ жидкой фазы на тяжелые металлы: железо, марганец, стронций, цинк. Полученные концентрации были отнесены к фоновым значениям биосферного.[4].
В результате анализа жидкой фазы ни по одному элементу превышений не наблюдается только в пробе № 8, которая является одной из наиболее удаленных от завода. Самые значительные превышения присутствуют в пробе 10, где атмосферный воздух подвергается наибольшей нагрузке, так как превышения по марганцу в больше чем в 10 раз, по стронцию почти в 9 раз, а по цинку почти в 4 раза. Превышения по марганцу присутствуют во всех пробах, кроме 8. Превышения по стронцию наблюдаются в пробах 1, 3,10. Превышения по цинку наблюдаются в пробах 2,6,10. Превышений по железу не выявлено ни в одной пробе, это связано с высоким значением фона и задержкой железистых частиц на фильтре.
Литература:
1. Большина Е.П. Экология металлургического производства: Курс лекций. –
Новотроицк: НФ НИТУ «МИСиС», 2012. – 155 с.
2. Методические рекомендации по оценке степени загрязнения атмосферного воздуха населенных пунктов металлами по их содержанию в снежном покрове и почве (утв. Главным государственным санитарным врачом СССР 15 мая 1990 г. N 5171 – 90)
3. Язиков Е.Г., Шатилов А.Ю. Геоэкологический мониторинг. Учебное пособие для вузов. – Томск: Изд-во 2003.-336 с.
4. ГОСТ 17.1.5.05-85 Охрана природы (ССОП). Гидросфера. Общие требования к отбору проб поверхностных и морских вод, льда и атмосферных осадков
На атомно-эмиссионном спектрометре был проведен анализ жидкой фазы на тяжелые металлы: железо, марганец, стронций, цинк. Полученные концентрации были отнесены к фоновым значениям биосферного.[4].
В результате анализа жидкой фазы ни по одному элементу превышений не наблюдается только в пробе № 8, которая является одной из наиболее удаленных от завода. Самые значительные превышения присутствуют в пробе 10, где атмосферный воздух подвергается наибольшей нагрузке, так как превышения по марганцу в больше чем в 10 раз, по стронцию почти в 9 раз, а по цинку почти в 4 раза. Превышения по марганцу присутствуют во всех пробах, кроме 8. Превышения по стронцию наблюдаются в пробах 1, 3,10. Превышения по цинку наблюдаются в пробах 2,6,10. Превышений по железу не выявлено ни в одной пробе, это связано с высоким значением фона и задержкой железистых частиц на фильтре.
Литература:
1. Большина Е.П. Экология металлургического производства: Курс лекций. –
Новотроицк: НФ НИТУ «МИСиС», 2012. – 155 с.
2. Методические рекомендации по оценке степени загрязнения атмосферного воздуха населенных пунктов металлами по их содержанию в снежном покрове и почве (утв. Главным государственным санитарным врачом СССР 15 мая 1990 г. N 5171 – 90)
3. Язиков Е.Г., Шатилов А.Ю. Геоэкологический мониторинг. Учебное пособие для вузов. – Томск: Изд-во 2003.-336 с.
4. ГОСТ 17.1.5.05-85 Охрана природы (ССОП). Гидросфера. Общие требования к отбору проб поверхностных и морских вод, льда и атмосферных осадков
Проект "Климат и экология" реализуется при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации