Химический состав снегогрязевой пульпы позволит оценить загрязненность малых городов

Ученые предложили оценивать загрязненность городской среды по химическому составу снегогрязевой пульпы — смеси снега, дорожной пыли и грязи, которая образуется на улицах зимой. При этом уровень загрязняющих веществ в снеге может использоваться как фоновый («контрольный») для оценки степени загрязнения. Фоновые содержания поллютантов в снеге обусловлены локальным влиянием городской инфраструктуры, в частности заводов и автомобильного транспорта на загрязненность воздуха, но не почв и дорог. Предложенный подход поможет быстро и с небольшими затратами получать данные о содержании тяжелых металлов и других опасных веществ в городской среде. Поэтому он будет актуален для малых и средних по численности населения городов с развитой промышленностью, где экологический мониторинг проводится редко. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ) и Правительством Свердловской области, опубликованы в журнале «Трансформация экосистем».

По данным государственной статистики, в малых и средних по численности населения городах проживает треть населения России. Кроме того, в таких населенных пунктах сосредоточены основные производства страны. Так, например, в городах Свердловской области располагаются металлургические и машиностроительные заводы, а также предприятия по добыче и переработке минерального сырья. Загрязнение таких городов, как правило, связано с деятельностью градообразующих предприятий, и последние полностью отвечают за экологическое состояние населенных пунктов, в которых находятся. При этом независимый общественный контроль экологической обстановки мог бы дать дополнительную информацию о состоянии и качестве окружающей среды городов, выявить риски ухудшения состояния среды и случаи локального загрязнения, обусловленного деятельностью градообразующих предприятий. Такие мероприятия можно проводить с помощью инновационных методов наблюдений за состоянием окружающей среды.

Ученые из Института промышленной экологии УрО РАН (Екатеринбург) предложили оценивать экологическое состояние жилых территорий городов, опираясь на данные о составе снегогрязевой пульпы — смеси снега с пылью, поверхностными пылегрязевыми осадками, частицами почвы, асфальтной крошкой и противогололедными реагентами.

Чтобы использовать снегогрязевую пульпу в качестве индикатора состояния городской среды, нужны еще так называемые фоновые объекты, которые отражают средний уровень загрязнения, характерный для конкретной территории и не зависящий от сильно меняющихся факторов, например транспортной нагрузки.

Авторы предложили использовать в качестве таких фоновых образцов пробы снега на тех же площадках, где берется снегогрязевая пульпа, поскольку снег накапливает именно воздушные выбросы, а его состав меньше зависит от локальных загрязнений почвы и дорожных покрытий. Поэтому, сравнивая концентрации вредных веществ в снеге и снегогрязевой пульпе, ученые могут определить, какая доля таких соединений поступает из воздуха, а какая — из других источников, например, от износа асфальта или из-за работы промышленных предприятий.

В марте 2024 года — самый снежный для Свердловской области период — авторы собрали образцы снега и снегогрязевой пульпы в трех городах — Алапаевске, Качканаре и Серове. В этих населенных пунктах проживает от 35 до 92 тысяч человек, и есть металлургические и горно-обогатительные предприятия. В каждом городе исследователи выбрали для сбора проб разные по типу застройки локации — с многоквартирными домами и частный сектор.

В лабораторных условиях ученые провели химический анализ образцов, чтобы определить содержание в них основных элементов, загрязняющих городскую среду, — свинца, марганца, никеля, меди, цинка, хрома и железа. Попадая в организм человека и накапливаясь там, они могут вызывать отравления, повреждение нервной системы и различных органов, повышать риск развития рака и других серьезных заболеваний. Количество этих металлов в снегогрязевой пульпе оказалось в несколько раз выше, чем в снеге. Это связано с тем, что пульпа накапливает загрязняющие вещества, поступающие не только из воздуха, но и с дорожных покрытий.

При этом ни в одном из городов концентрации исследуемых металлов не превысили предельно допустимых норм. Так, содержание хрома в снеге и снегогрязевой пульпе в Алапаевске и Качканаре было в десятки раз ниже, чем в других городах мира, например Саппоро (Япония) и Риге (Латвия). Такие различия могут быть связаны с разной промышленной специализацией регионов, климатом, природными условиями и используемыми технологиями очистки промышленных выбросов.

«Предложенный подход позволяет точнее оценить уровень фонового загрязнения в городах и выявить его локальные источники. Его применение упростит и удешевит экологический мониторинг, что критически важно для малых городов. Полученные нами данные о содержании вредных веществ в снеге и снегогрязевой пульпе можно использовать для планирования мероприятий по снижению выбросов и оценки рисков для здоровья жителей. В дальнейшем мы хотим интегрировать полученные нами данные в Единую систему экологического мониторинга, которая внедряется в Свердловской области. Научные результаты проекта будут масштабированы для других городов России. Сейчас мы ищем индустриального партнера для внедрения разработанных подходов», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ и Правительством Свердловской области, Андриан Селезнев, кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник Института промышленной экологии УрО РАН.