Химический состав снега поможет оценить динамику загрязненности воздуха в промышленных городах

Ученые усовершенствовали простой метод оценки состояния городского воздуха по составу снега. Подход, основанный на комплексном химическом анализе, позволяет точно определить, какие тяжелые металлы и в каких количествах содержатся в атмосфере, и тем самым выявить потенциальные риски для здоровья населения. Методика будет полезна при мониторинге экологического состояния малых городов России, особенно с развитыми горнодобывающей и металлургической отраслями. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ) и Правительством Свердловской области, опубликованы в журнале Geography, Environment, Sustainability.

В городах с развитой промышленностью и транспортом в воздух активно попадают загрязняющие вещества — твердые частицы от сжигания топлива, разрушения шин и строительных материалов, а также тяжелые металлы. Проникая в легкие и накапливаясь в организме человека, они могут вызывать болезни дыхательной и сердечно-сосудистой систем. Поэтому в крупных городах проводится государственный мониторинг, а в небольших населенных пунктах состояние воздуха контролируют градообразующие предприятия. Однако данные их исследований не попадают в открытый доступ, и отследить, как меняется городская среда, оказывается практически невозможно. Из-за этого сложно понять, в каких населенных пунктах нужны или в скором времени могут понадобиться меры по минимизации загрязнения воздуха.

Ученые из Института промышленной экологии Уральского отделения РАН (Екатеринбург) предложили определять атмосферное загрязнение в жилых районах малых и средних промышленных городов по химическому составу снега.

«За зиму в снегу накапливаются загрязняющие вещества — частицы пыли, тяжелые металлы и так далее. Они слой за слоем оседают из воздуха по мере увеличения снежного покрова. Это особенно заметно весной, когда снег тает и обнажает все накопившиеся в нем загрязнения. Поэтому по содержанию таких загрязнителей потенциально можно оценивать состояние городского воздуха за весь холодный период года — в России в среднем за 5–6 месяцев», — поясняет руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ и Правительством Свердловской области, Андриан Селезнев, кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник лаборатории урбанизированной среды Института промышленной экологии Уральского отделения РАН.

Исследователи протестировали такой подход в четырех населенных пунктах Свердловской области — Качканаре, Серове, Верхней Пышме и Алапаевске. Первые три — промышленные города с развитой промышленностью. Алапаевск, где осталась только легкая промышленность, авторы использовали в качестве контрольного города, в котором практически нет влияния предприятий.

Ученые взяли 40 образцов снега в жилых многоэтажных кварталах и частном секторе городов в марте 2024 года. К этому времени снег успел накопить в себе загрязняющие вещества за всю зиму.

Снег растопили и разделили на две части: талую воду и твердые частицы. Специалисты определили химический состав жидкой и твердой составляющих снега. Оказалось, что наибольшее количество загрязнителей, в первую очередь тяжелых металлов — ванадия, хрома, меди, мышьяка, цинка и других, — накапливается на твердых частицах.

Более того, анализ показал, что состав снега напрямую отражает то, чем «дышит» город. В Качканаре, где работают заводы по добыче и переработке железных руд, концентрации ванадия и железа в снегу оказались в 46–68 раз выше, чем в «чистом» Алапаевске.

Снег из Верхней Пышмы содержал в 41 раз больше меди, чем в Алапаевске, и в 8 раз больше мышьяка — элементов, характерных для предприятий цветной металлургии. В Серове ученые зафиксировали значительное загрязнение хромом (в 25 раз выше, чем в Алапаевске), связанное с производством стали.

«Предложенный нами подход действительно подтвердил связь загрязнения снега с промышленной деятельностью городов. Он не требует специального оборудования и прост в реализации. Благодаря этому с его помощью можно будет регулярно отслеживать состояние атмосферы в небольших городах с развитой промышленностью по всей стране. В дальнейшем мы планируем на основе полученных результатов разработать универсальную методику экологического мониторинга жилых зон города на основе современных пылегрязевых осадков и компонентов окружающей среды, сопряженных с ними», — рассказывает Андриан Селезнев.

Ранее ученые определили, что загрязненность городской среды также можно оценивать по химическому составу снегогрязевой пульпы. Это смесь снега, дорожной пыли и грязи, которая накапливает тяжелые металлы и другие опасные вещества, поступающие не только из воздуха, но и с дорожных покрытий.

Читайте Indicator.Ru в телеграм-канале и в ВКонтакте

Прислать свой материал можно на почту news@inscience.news или в телеграм-бот. Следите за новостями российского научно-технологического пространства в телеграм-канале агрегатора.