Экологическая характеристика качественного состава атмосферных взвесей острова Русский

УДК 549.67:61

© К. С. Голохваст, В.В. Чайка, Ю.А. Васянович, А.В. Кирьянов, Е.Г. Автомонов, М.В. Иванов, И.Г. Лисицкая, А.И. Агошков, 2014

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КАЧЕСТВЕННОГО СОСТАВА АТМОСФЕРНЫХ ВЗВЕСЕЙ ОСТРОВА РУССКИЙ*

Приведены результаты исследования нано- и микрочастиц атмосферных взвесей, содержавшихся в снеге о. Русский. Пробы отбирались зимой 2012 года и анализировались при помощи сканирующей электронной микроскопии с энергодисперсионным анализом. Показано, что в атмосферных взвесях острова Русский преобладают в убывающем порядке частицы горных пород — хлориды (галит и сильвинит), сульфаты (барит и гипс), кварц, алюмосиликаты. Среди техногенных образований встречались преимущественно, металлические и сажевые частицы. Анализ качественного состава атмосферных взвесей о. Русский подтверждает его статус как района с экологически благоприятными условиями, но с нарастающим уровнем автотранспортной нагрузки, и, соответственно, постепенным увеличением атмосферного загрязнения. Ключевые слова: атмосферные взвеси, микрочастицы, техногенные частицы.

Загрязнение воздуха в континентальных регионах мира исследуется достаточно широко, а вот работ по исследованию загрязнения атмосферы островных территорий встречается намного меньше (Cerro et al., 2015; Dauner et al., 2015). Связано это безусловно с особым характером атмосферных переносов на островных территориях, а именно разнонаправленностью воздушных потоков и высокой степенью самоочистки.

Остров Русский, как район Владивостока, крайне интересен с точки зрения экологической оценки (Калинчук и др., 2010; Молев и др., 2012; Стаценко, Агеева, 2013). Тем более, что есть возможность оценить влияние нарастающей антропогенной нагрузки на ранее закрытую для посещения зону. На сегодняшний день этот мониторинг носит и социальное значение — здесь размещается кампус крупнейшего вуза — Дальневосточного федерального университета.

* Работа выполнена при поддержке Научного Фонда ДВФУ, Русского географического общества («Ртутометрические исследования о. Русского залива Петра Великого Японского моря») и Министерства образования и науки Российской Федерации (№ 14.594.21.0006).

Ранее нами уже проводился анализ атмосферного загрязнения острова Русский (Голохваст и др., 2013, 2014).

Данная работа посвящена анализу загрязнение атмосферы о. Русский с помощью изучения качественного состава частиц с использованием сканирующей электронной микроскопии с элементным анализом.

Методы исследования

Чтобы исключить вторичное загрязнение антропогенными аэрозолями, пробы (атмосферные осадки в виде снега), собирались во время снегопадов. Отбирался только верхний слой (5-10 см) свежевыпавшего снега. Снег помещали в стерильные контейнеры объемом 3 л. Вещественный анализ взвесей проводили на световом микроскопе Nikon SMZ1000 и сканирующем электронном микроскопе Hitachi S-3400N c энергодисперсионным спектрометром Q150T. Напыление образцов для электронного микроскопа производили платиной.

Пробы снега собирали на 3 станциях отбора, расположенных на острове Русский (табл. 1).

Таблица 1

Станции отбора на острове Русский

Станция Описание

1 Пос. Канал. Пробы отбирались напротив автобусной остановки на расстоянии 10 м от дороги

2 Кампус ДВФУ. Пробы отбирались на территории кампуса, недалеко от центрального пропускного пункта, на расстоянии 10 м от дороги и автобусной остановки

3 Крупный автомобильный мост, связывающий о. Русский и материк. Пробы отбирались рядом с кольцевой развязкой, на расстоянии 10 м от дороги

Результаты

Во пробах снега, собранных на острове Русский на всех станциях отбора по массовой доле преобладают природные частицы морского генеза, что обусловлено географическими предпосылками: хлориды (галит, сильвинит), сульфаты (барит и гипс), силикаты и алюмосиликаты.

Так, в типичном образце, взятом в поселке Канал, были определены в порядке убывания: галит (рис. 1), гипс, алюмосиликаты, растительный детрит, металлические микрочастицы (по результатам энергодисперсионного анализа - преимущественно — Бе, И, Ва).

Встречались и микрочастицы металлов (рис. 2). В районе кампуса ДВФУ в пробах в порядке убывания выявлены: галит, алюмосиликаты, пепловые сферулы, металлосодер-жащие частицы (преимущественно — Бе) и растительный детрит.

а б

Рис. 1: а - Галит и б - гипс из образцов снега, собранного в районе поселка Канал. Сканирующая электронная микроскопия во вторичных электронах. Измерительный отрезок а - 100 мкм, б - 20 мкм

а б

Рис. 2: а — Частица Си из образца снега, собранного в районе поселка Канал. Сканирующая электронная микроскопия во вторичных электронах, б — её

спектр

У ¡г

Ж Ч

Б-МООЯ 20 »V Ю Лтт *2,50к ВЗЕСОМР

Рис. 3. Галит и алюмосиликаты из образца снега, собранного в районе кампуса ДВФУ. Сканирующая электронная микроскопия во вторичных электронах. Измерительный отрезок 20 мкм

Рис. 4. Алюмосиликаты, галит и пе-пловые частицы из образца снега, собранного в районе моста. Сканирующая электронная микроскопия во вторичных электронах. Измерительный отрезок 20 мкм

кеУ

Ре

Рис. 5. Микрочастица Аи из образца снега, собранного в районе моста. Сканирующая электронная микроскопия во вторичных электронах. Измерительный отрезок 5 мкм. б) её спектр

В образца, отобранных в районе моста, в подавляющем большинстве определены галит, алюмосиликаты, пепловые и неопределяемые техногенные частицы (рис. 4), состоящие из большого количества металлов (подавляющее количество Fe, Pb, Ba, редко встречаются Au, Pt (рис. 5)).

Стоит отметить небывалый рост аллергических и бронхоле-гочных заболеваний в городах, что не может не коррелировать с общим атмосферным загрязнением.

Обсуждение результатов

Несмотря на то что в целом, в пробах снега острова Русский преобладают малоопасные природные частицы морского генеза и растительный детрит, также обнаружены металлосодержащие частицы (Fe, Pb, имеющие техногенное происхождение. В районе моста встречаются также предположительно частицы автомобильного генеза — Au, Pt, Pd.

Исходя из этого, можно сделать вывод, что в атмосферных взвесях о. Русский, ранее чистой зоны, в связи с повышением ав-

томобильной нагрузки, начинает возрастать доля техногенных взвесей (сажа, металлы, шлаки, неопределяемый мусор), что несомненно вызывает тревогу.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Голохваст К.С., Романова Т.Ю., Карабцов А.А., Автомонов Е.Г., Чернышев В.В., Чайка В.В., Кику П.Ф., Разгонова С.А., Луценко А.И. Химический состав снега г. Владивосток и о. Русский // Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. — 2013. — № 3 (91), часть 1. — С. 48—52.

2. Голохваст К.С., Никифоров П.А., Чайка В.В., Петухов В.И. Атмосферные взвеси острова Русский (Владивосток) за трехлетний период наблюдений (2011-2013 гг.) // Экология человека. — 2014. — № 11. — С. 9-12.

3. Калинчук В. В., Мишуков В. Ф., Елисафенко Т. Н., Аксентов К. И. Комплексные химико-экологические исследования прибрежной зоны северовосточной части острова Русский // Вестник ДВО РАН. 2010. № 5. С. 96-106.

4. Молев В. П., Яковлева А. В. Радиометрическая съемка северной части острова Русский // Вологдинские чтения. 2012. № 80. С. 285-287.

5. Стаценко Л.Г., Агеева А.А. Оценка уровня электромагнитного загрязнения на территории кампуса ДВФУ на о. Русский // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2013. ОВЗ «Нефть и Газ-2013». С. 217222.

6. Cerro, J.C., Cerda, V., Pey, J. Trends of air pollution in the Western Mediterranean Basin from a 13-year database: A research considering regional, suburban and urban environments in Mallorca (Balearic Islands) Atmospheric Environment. — 2015. — Vol. 103. — pp. 138-146.

7. Dauner, A.L.L., Hernández, E.A., MacCormack, W.P., Martins, C.C. Molecular characterisation of anthropogenic sources of sedimentary organic matter from Potter Cove, King George Island, Antarctica Science of the Total Environment. — 2015. — Vol. 502. — pp. 408-416.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Голохваст Кирилл Сергеевич — кандидат биологических наук, доцент, droopy@mail.ru,

Чайка Владимир Викторович — кандидат биологических наук, vovka-pohtalion@mail.ru,

Васянович Юрий Анатольевич — доктор технических наук, vasyanovich_2011@mail.ru,

Кирьянов Алексей Валерьевич — начальник отдела развития, zakupki_fentu@mail.ru,

Автомонов Евгений Геннадьевич — старший преподаватель, avtomonov@inbox.ru,

Лисицкая Ирина Георгиевна — ведущий инженер, lisitskaya@mail.ru,

Агошков Александр Иванович — профессор, доктор технических наук, заведующий кафедрой, bgdtsdvfu@mail.ru,

Инженерная школа, Дальневосточный федеральный университет, Иванов Максим Владимирович — научный сотрудник, kirov-max@mail.ru, Тихоокеанский океанологический институт ДВО РАН.

UDC 549.67:61

ECOLOGICAL CHARACTERISTICS OF THE QUALITATIVE COMPOSITION OF ATMOSPHERIC SUSPENSIONS OF THE ISLAND RUSSIAN

Golohvast K.S., candidate of biological Sciences, far Eastern Federal University, associate Professor of Department of life safety in technosphere, Director of the REC in the direction of nanotechnology, school of Engineering, Russia, Chayka V.V., candidate of biological Sciences, Far Eastern Federal University, associate Professor of Department of life safety in technosphere, school of Engineering, Russia, Vasyanovich Y.A., doctor of technical Sciences, far Eastern Federal University, Professor, Department of mining engineering, school of Engineering, Russia, Lisitskaya I.G., leading engineer, far Eastern Federal University, senior engineer at Department of defence in emergency situations and environmental protection, School of engineering, Russia,

KiryanovA.V., head of development Department, far Eastern Federal University, head of development Department, school of Engineering, Russia,

Agoshkov A.I., Professor, doctor of technical Sciences, far Eastern Federal University, head of Department of life safety in technosphere, school of Engineering, Russia. Avtomonov E.G., senior lecturer, school of Engineering, far Eastern Federal University, Russia,

Ivanov M.V., researcher, kirov-max@mail.ru, Pacific Oceanological Institute Feb RAS, Russia.

The results of investigations of nano - and microparticles in air suspensions contained in the snow O. Russian. Samples were taken in the winter of 2012 and was analyzed by scanning electron microscopy with energy-dispersive analysis. It is shown that in the atmospheric suspensions of the island Russian prevail in descending order particles of rocks - chlorides (halite and sylvite), sulfates (barite, gypsum), quartz, aluminosilicates. Among man-made structures met mainly metal and soot. Analysis of the qualitative composition of atmospheric suspensions O. Russian confirms his status as the area with eco-favorable conditions, but with increasing levels of motor load, and, consequently, a gradual increase of atmospheric pollution.

Key words: atmospheric suspension, microparticles, man-made particles.

REFERENCES

1. Golohvast K.S., Romanova T.Ju., Karabcov A.A., Avtomonov E.G., Chernyshev V.V., Chajka V.V., Kiku P.F., Razgonova S.A., Lucenko A.I. Himicheskij sostav snega g. Vladivostok i o. Russkij (Chemical composition of snow Vladivostok and O. Russian) // Bjulleten' VSNC SO RAMN. 2013. No 3 (91), Chast' 1. pp. 48—52.

2. Golohvast K.S., Nikiforov P.A., Chajka V.V., Petuhov V.I. Atmosfernye vzvesi ostrova Russkij (Vladivostok) za trehletnij period nabljudenij (2011-2013 gg.) (Atmospheric suspensions of the island Russian (Vladivostok) for the three-year observation period (2011-2013))// Jeko-logija cheloveka. 2014. No 11. pp. 9-12.

3. Kalinchuk V. V., Mishukov V. F., Elisafenko T. N., Aksentov K. I. Kompleksnye himiko-jekologicheskie issledovanija pribrezhnoj zony severo-vostochnoj chasti ostrova Russkij (Complex chemical and ecological studies of the coastal zone of the North-Eastern part of the island Russian)) // Vestnik DVO RAN. 2010. No 5. pp. 96-106.

4. Molev V. P., Jakovleva A. V. Radiometricheskaja s#emka severnoj chasti ostrova Russkij (Radiometric survey of the Northern part of the island Russian) // Vologdinskie chtenija. 2012. No 80. pp. 285-287.

5. Stacenko L.G., Ageeva A.A. Ocenka urovnja jelektromagnitnogo zagrjaznenija na ter-ritorii kampusa DVFU na o. Russkij (Assessment of the level of electromagnetic pollution on the campus of PALO on the island Russian) // Gornyj informacionno-analiticheskij bjulleten'. 2013. OVZ «Neft' i Gaz-2013». pp. 217-222.

6. Cerro, J.C., Cerda, V., Pey, J. Trends of air pollution in the Western Mediterranean Basin from a 13-year database: A research considering regional, suburban and urban environments in Mallorca (Balearic Islands) Atmospheric Environment. 2015. Vol. 103. pp. 138-146.

7. Dauner, A.L.L., Hernández, E.A., MacCormack, W.P., Martins, C.C. Molecular characterisation of anthropogenic sources of sedimentary organic matter from Potter Cove, King George Island, Antarctica Science of the Total Environment. 2015. Vol. 502. pp. 408-416.