Исследование динамики аэрозольных загрязнений снегового покрова промышленного города

Чефранов, Иван Павлович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Исследование динамики аэрозольных загрязнений снегового покрова промышленного города
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Исследование динамики аэрозольных загрязнений снегового покрова промышленного города"

На правах рукописи

Чефранов Иван Павлович

ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ АЭРОЗОЛЬНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ СНЕГОВОГО ПОКРОВА ПРОМЫШЛЕННОГО ГОРОДА (НА ПРИМЕРЕ Г. БАРНАУЛА)

Специальности:

25.00.36 - геоэкология

01.04.01 - приборы и методы экспериментальной физики

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Барнаул - 2006

Работа выполнена в Институте водных и экологических проблем СО РАН

Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

профессор Букатый Владимир Иванович

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Федянин Виктор Яковлевич

кандидат физико-математических наук Свердлов Михаил Юрьевич

Ведущая организация — Алтайский государственный

технический университет, г.Барнаул

Защита состоится 22 декабря 2006 г. в 10-00 часов на заседании диссертационного совета Д 003.008.01 в Институте водных и экологических проблем СО РАН по адресу: 656038, г. Барнаул, ул. Молодежная, 1. Факс: (3852) 24-03-96, e-mail: rotanova@iwep.asu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института водных и экологических проблем СО РАН.

Автореферат разослан 16 ноября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат географических наук

И.Н. Ротанова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования

В современных условиях развитая промышленного производства, роста численности населения городов, увеличения количества автотранспорта и освоения новых районов усиливается негативное воздействие на окружающую среду. В частности, оно проявляется в систематическом возрастании вредных выбросов, поступающих в атмосферу от антропогенных источников.

В общей системе мониторинга загрязнения окружающей среды важную роль играют исследования атмосферных аэрозольных загрязнений. В условиях крупных городов наиболее опасными источниками загрязнения атмосферы являются выбросы крупных промышленных предприятий, топливно-энергетических комплексов и автотранспорта.

Аэрозольные загрязнения являются одними из опасных для здоровья человека — они легко проникают в органы дыхания человека, частично там остаются и могут привести к тяжелым заболеваниям.

Барнаул характеризуется повышенным загрязнением атмосферы, а, следовательно, снегового покрова. Формирование химического состава атмосферы и распространение примесей в воздушном бассейне г. Барнаула связаны со специфическим характером циркуляции воздушных масс над территорией города. В настоящее время в снеговом покрове г. Барнаула выявлены высокие концентрации свинца, алюминия, меди, железа и других химических элементов.

Территория г. Барнаула недостаточно и неравномерно изучена в отношении техногенного загрязнения. Определение качественного и количественного состава аэрозольных примесей в снеговом покрове, выявление механизмов переноса аэрозольных загрязнений, исследование закономерностей формирования полей загрязненности города — отвечают решению задач устойчивого развития региона.

Существующая сеть мониторинга загрязнений атмосферы Росгидромета на данный момент не отвечает современным требованиям с точки зрения полноты и оперативности измерений. В этой связи актуальное значение для совершенствования системы мониторинга приобретают работы, направленные на развитие средств автоматического контроля элементного загрязнения атмосферы — создание измерительных комплексов для экспресс-анализа.

Целесообразность и эффективность таких мероприятий зависит от качества информации о состоянии окружающей среды, которую может дать система контроля загрязнения атмосферного воздуха. Поэтому экспериментальные исследования динамики аэрозольных загрязнений в снеговом покрове г. Барнаула на основе природных снеговых планшетов, являющихся естественными накопителями пыли, а, в конечном счете, химических элементов представляют большой научный и практический интерес и являются весьма актуальными.

Состояние и краткая история вопроса

Исследования основных микрофизических параметров городского приземного аэрозоля повсеместно ведутся во всем мире, начиная со второй половины двадцатого века. Исследователей интересуют в особенности такие параметры, как химический и элементный состав аэрозолей городов. Снеговые планшеты как накопители аэрозольных загрязнений приземного слоя атмосферы используются всем мире уже продолжительное время. Накоплен достаточно большой опыт по данному направлению исследований.

Изучаются процессы переноса примесей, химические реакции, происходящие на поверхности аэрозольных частиц, оптическая и электромагнитная проводимость аэрозоля. Как правило, такие исследования тесно связаны с метеорологическим мониторингом и направлены на изучение влияния состояния приземного аэрозоля на микроклимат города и на состояние здоровья его жителей.

В Барнауле мониторинг приземного аэрозоля осуществляется с 1991 г. исследователями из АлтГУ и ИВЭП СО РАН, однако исследования имели нерегулярный характер, а существующая техническая база не соответствует современным требованиям. Для непрерывного и оперативного контроля качества аэрозольных загрязнений необходимо совершенствование технической базы и разработка новых методик измерения.

Цель работы состоит в разработке методики экологического мониторинга загрязнения аэрозольными частицами снегового покрова в условиях большого города с использованием созданного автоматизированного измерительного комплекса для экспрессного анализа элементного состава аэрозольных загрязнений.

Задачи работы

1. Разработка методики постановки натурного эксперимента для определения концентрации аэрозольных загрязнений в снеговом покрове.

2. Разработка автоматизированного измерительного комплекса для экспрессного проведения элементного спектрального анализа и определения концентраций химических элементов в сухих остатках снеговых проб.

3. Проведение систематических экспериментальных исследований концентраций аэрозольных примесей в снеговом покрове г. Барнаула.

4. Определение массовой концентрации химических элементов в снеговых пробах методом атомно-эмиссионного спектрального анализа.

5. Исследование изменчивости концентраций химических элементов в снеговых пробах в зависимости от сезонности.

Научная новизна: впервые проведен ежемесячный непрерывный четырехлетний мониторинг (2002-2006 гг.) основных физико-химических параметров аэрозольных загрязнений снеговых проб г. Барнаула, который позволил проследить динамику концентраций отдельных элементов. Проанализированы данные концентраций Бе, Си, РЬ, вЦ А1, Мп в твердых аэрозольных

примесях снеговых проб и данные климата за четыре года исследований, позволившие оценить зависимости концентраций элементов от скорости ветра, давления, влажности температуры и т.д.

В зимний период (ноябрь-февраль) с 2002 г, по 2006 г. был исследован элементный состав аэрозольных загрязнений снегового покрова, было взято более 250 снеговых проб для определения характерной динамики концентраций химических элементов, содержащихся в снеге. Выяснено, что концентрация железа в снеговом покрове превышает значения ПДК веществ в водных объектах и составляет в среднем 0,82 мг/л, концентрации меди (0,38 мг/л) и алюминия (0,29 мг/л) близки к значению ПДК. Исследование динамики концентраций аэрозольных загрязнений в снеговом покрове города показало высокий темп роста концентраций химических элементов.

Научная новизна характеризуется : следующими полученными результатами:

1. Разработана и экспериментально обоснована методика выполнения измерений концентрации аэрозольных загрязнений в снеговом покрове, позволившая получать значения концентраций Fe, Си, Pb, Si, Al, Мп в снеговом покрове с точностью до 18-20%.

2. С использованием заводских неспециализированных приборов и собственных разработок создан измерительный комплекс для автоматизации измерений концентраций химических элементов, что позволило сократить процесс получения и обработки данных до 1-2 минут с 1-1,5 часов, а также повысить точность измерений до 10%.

3. С использованием созданного комплекса получены и проанализированы данные концентраций химических элементов в снеговом покрове г. Барнаула, которые позволили проследить динамику концентраций элементов и оценить зависимости концентрации элементов от климатических параметров.

4. Разработана методика экологического мониторинга загрязнений аэрозольными частицами снеговых покровов в условиях промышленного города с использованием созданного комплекса для экспресс-анализа.

5. Создана база данных аэрозольных загрязнений снегового покрова г. Барнаула, содержащая данные мониторинга на основе многолетнего ряда наблюдений (2002-2006 гг.).

Впервые при помощи разработанного комплекса и методик с 2002 по 2006 гг. в холодное время года (ноябрь-февраль) был исследован сезонный ход концентрации химических элементов в снеговом покрове города.

Достоверность полученных результатов обеспечена:

• проведением контроля качества анализов;

• ежемесячным проведением поверки оборудования;

• регулярной калибровкой приборов с использованием эталонных образцов БР04Ц7С5 по ГОСТ 613-79 и известных спектров ртутной лампы;

• корректностью постановки решаемых задач и их физической обоснованностью;

• высокой статистической надежностью полученных результатов, основанных на большом объеме экспериментальных данных, их логической взаимосвязью и физической наглядностью;

• непротиворечием и воспроизводимостью полученных результатов;

• совпадением экспериментальных данных с теоретическими оценками и расчетами;

• сопоставимостью полученных в ходе исследования экспериментальных данных с результатами других авторов, а также применением высокотехнологичных программных пакетов LabView 7.0 для получения и первичной обработки экспериментальных данных, Microcal Origin 5.0 для анализа полученных результатов и Microsoft Excel для хранения экспериментальных данных.

Практическая значимость

Созданный автоматизированный измерительный комплекс позволил существенно улучшить качество экспериментальных данных при значительном сокращении времени и трудозатрат по их обработке и анализу. Комплекс позволяет одновременно получать информацию о нескольких основных параметрах сухого аэрозольного остатка снеговых проб, таких как его массовая концентрация, качественный и количественный элементный состав, а разработанное программное обеспечение многократно увеличивает скорость обработки получаемых результатов. Полученные в ходе непрерывных четырехлетних исследований данные аэрозольных загрязнений снегового покрова существенно дополняют уже имеющиеся данные и полезны для задачи мониторинга приземного аэрозоля г. Барнаула.

Практика эксплуатации комплекса показала эффективность как общей концепции системы мониторинга, так и отдельных технических решений в реальных условиях. Предложенный измерительный комплекс может служить основой для создания сети мониторинга загрязнения атмосферы. На созданном комплексе возможно проведение работ по определению концентрации химических элементов практически в любом твердом или сыпучем образце.

Созданная в результате работ по мониторингу загрязнения снегового покрова г. Барнаула база данных позволяет использовать информацию о концентрации аэрозольных примесей в снеге для оценки влияния загрязнений на экосистему, а также необходимую входную информацию для работ по моделированию загрязнения атмосферы г. Барнаула.

Апробация работы

Материалы и результаты исследований докладывались на научных всероссийских и международных конференциях: IX и XII научных конференциях физиков и молодых ученых (Красноярск, 2003, 2006), Пятом Сибирском Совещании по климатоэкологическому мониторингу (Томск, 2003), Между-

народной конференции «Взаимодействие общества и окружающей среды в условиях глобальных и региональных изменений» (Барнаул, 2003), XI и XII Рабочих группах «Аэрозоли Сибири» (Томск, 2004, 2006), научной конференции «Гуманизация производственной среды и экология человека» (Барнаул, 2004), на международной конференции «Измерения, контроль, информатизация» (Барнаул, 2005,2006). Публикации

Основные результаты по теме диссертации опубликованы в 24 научных работах, в том числе в трех статьях в рецензируемых научных изданиях, входящих в перечень ВАК.

Автор защищает:

1. Методику мониторинга загрязнений аэрозольными примесями жилых микрорайонов города на основе природных снеговых планшетов.

2. Методику измерения концентраций аэрозольных загрязнений в снеговых покровах с использованием автоматизированного комплекса.

3. Экспериментальные результаты непрерывных четырехлетних исследований приземных концентраций Ре, Си, РЬ, А1, Мп в твердых аэрозольных примесях снеговых проб на территории г. Барнаула.

4. Разработанный аппаратно-программный комплекс для исследования элементного состава сухого аэрозольного остатка снеговых проб, позволяющий повысить качество и скорость получения результатов, автоматизировать процесс их обработки, хранения и анализа.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, трех глав, списка литературы, приложений; изложена на 160 страницах, включая 79 рисунков и 22 таблицы. Список литературы содержит 155 наименований, в том числе 12 на английском языке.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы, сформулированы цель и задачи исследований, приведена история и состояние вопроса, показана научная новизна и практическая значимость работы, изложены выносимые на защиту положения, приведена краткая характеристика работы.

В первой главе дано общее представление о причинах возникновения аэрозольных загрязнений. Рассмотрен процесс переноса аэрозолей. Сделана попытка наиболее полно раскрыть проблему загрязнения атмосферы антропогенным аэрозолем. Описан метод исследования аэрозольных загрязнений при помощи природных снеговых планшетов, и, в частности, снегового покрова как наиболее показательного из всех. Дана общая характеристика распределения аэрозольных частиц в атмосфере города.

Описаны современные методы для исследования загрязнения атмосферы. Приведен обзор исследований по изучению пространственно-временного рас-

пределения аэрозольных примесей, методов отбора и анализа проб. Рассмотрены методы качественного и количественного атомно-эмиссионного спектрального анализа для определения элементного состава и концентраций аэрозольных загрязнений в исследуемых образцах.

В настоящее время используется большое разнообразие методов исследования запыленности атмосферы — актинометрия, наблюдение за прямой и рассеянной радиацией, лазерное зондирование, наблюдение аэрозольной оптической толщи и др. Большое внимание уделяется исследованию атмосферных (в том числе снеговых) осадков.

Подробно рассмотрены физико-химические методы анализа, в которых используются зависимости между химическим составом вещества и его физическими свойствами, изменяющимися в процессе химической реакции.

Атомно-эмиссионный спектральный анализ благодаря универсальности, большой информативности, высокой экспрессности и эффективности завоевал ведущее место в различных областях промышленности. Аппаратная реализация экспериментальной установки в атомно-эмиссионном методе значительно проще, чем в остальных методах анализа. Помимо этого атомно-эмиссионный анализ можно относительно легко полностью автоматизировать. Этот метод определения химического состава основан на изучении атомных спектров вещества. Методы полуколичественного анализа, являющиеся разновидностью количественного спектрального анализа, основаны на сравнении интенсивностей линий или на измерении относительной интенсивности линий.

Далее в главе рассмотрена обобщенная методика определения загрязнения снегового покрова и вещественного анализа проб снега в процессе выполнения снегосъемок. Описаны методики пробоотбора и пробоподготовки. Первичная обработка проб снега преследует цель разделить твердую и жидкую фазы пробы для обеспечения возможности ее длительного хранения в период транспортировки и подготовки к анализу. Обработка пробы включает операции растапливания снега и фильтрования. Представлен обзор литературных данных о современном состоянии экспериментальных исследований по изучению пространственно-временного распределения аэрозольных примесей в атмосфере сибирских городов и, в частности, г. Барнаула. Имеющиеся в литературе экспериментальные данные по распределению аэрозолей в условиях города систематизированы и проанализированы в зависимости от физико-климатических особенностей объекта исследования, влияния различных источников выбросов, неблагоприятных метеорологических условий.

Большая роль в мониторинге окружающей среды отведена изучению химических элементов, особенно тяжелых металлов, которые в списке приоритетности загрязняющих веществ занимают одно из ведущих положений. Основным источником тяжелых металлов в атмосфере является техногенная пыль.

Мониторинг аэрозоля г. Барнаула проводится с 1991 г. учеными из Алтайского государственного университета и Института водных и экологических проблем СО РАН. В различные годы исследованы такие микрофизические параметры приземного городского аэрозоля, как элементный состав, массовая и счетная концентрация, распределение частиц по размерам. Элементный состав определялся как из непосредственных воздушных проб, так и из проб, полученных из растаявшего снега. Кроме того, в течение нескольких лет проводилась оценка параметров аэрозольных выбросов в атмосферу от стационарных источников методом дистанционного зондирования дымовых шлейфов от предприятий г. Барнаула.

Пробы снега, отобранные до начала снеготаяния, дают интегральный состав аэрозолей, а отобранные помесячно, характеризуют их изменчивость в течение зимнего сезона. Был проведен отбор снега в 8-ми точках на территории г. Барнаула, а также в 10 точках экспериментального района, расположенного в центре города на пересечении крупных транспортных магистралей.

Снеговой покров Барнаула загрязнен примесями на уровне таких промышленных центров, как Томск или Иркутск, а среди зарубежных городов — как Улан-Батор.

Во второй главе описан созданный аппаратно-программный комплекс и применяемые методики атомного эмиссионного анализа для исследования таких микрофизических параметров приземного аэрозоля, как элементный состав.

На рисунке 1 приведена блок-схема комплекса, где цифрами обозначены: 1 - блок питания и управления ИВС-28; 2 - модифицированный источник возбуждения спектров ИВС-28; 3 — трехлинзовый конденсор; 4 — спектрограф ДФС-452 высокой разрешающей способности; 5 - многоэлементный фотоприемник (МЭФ); 6 — персональный компьютер (ЭВМ).

Рис. 1. Блок-схема аппаратно-программного комплекса для изучения элементного состава веществ

С целью автоматизации измерений концентраций химических элементов, находящихся в сухих остатках снеговых проб и обработки результатов изме-

рений для оценки качественных и количественных характеристик был создан комплекс регистрации и обработки аэрозольных примесей. Результаты измерений, получаемые при помощи комплекса, использовались для исследования особенностей концентраций химических элементов.

Аппаратно-программный комплекс предназначен для:

1. Измерения приземной концентрации аэрозольных загрязнений как в атмосфере, так и в снеговом покрове на стационарном пункте;

2. Измерения концентраций химических элементов в отдельных пробах;

3. Автоматизации процессов измерений, сбора, хранения и обработки основных характеристик аэрозольных загрязнений;

4. Изучения метода атомно-эмиссионного спектрального анализа.

Для возбуждения атомных спектров при количественном и качественном анализах был использован модифицированный прибор — источник возбуждения спектров ИВС-28 (рис.2).

а б в

Рис 2. Камера ИВС-28 (а, б) и держатель верхнего электрода (в)

Для регистрации полученного при помощи ИВС-28 спектра использовался дифракционный спектрограф ДФС-452, предназначенный для проведения спектрографических работ при исследовании спектров испускания, требующих высокой дисперсии в широком спектральном диапазоне. Спектрограф работает с генератором типа ИВС и рассчитан для работы в лабораторных условиях. Обратная линейная дисперсия спектрографа с решеткой 600 штрихов/мм в первом порядке составляет 1,6 нм/мм. Точность определения положения центра спектральной линии составляет 0,2 А. Для калибровки ДФС-452 использовались эталонные образцы БР04Ц7С5 по ГОСТ 613-79.

Для определения элементного состава сухих остатков аэрозольных загрязнений проводился атомно-эмиссионный спектральный анализ при помощи программно-аппаратного комплекса, собранного на кафедре общей физики АлтГУ. Комплекс выполнен на современной элементной базе, предназначен для получения спектров пробы с последующим качественным и количественным анализом спектров. Излучение, полученное при сгорании пробы в искровой камере ИВС-28, проходило трехлинзовый конденсор и попадало на спектрограф ДФС-452.

В проводимых экспериментах порошковая проба подвергалась воздействию низковольтной дуги переменного тока с частотой возбуждения 100 Гц, инициированной между чашечным электродом и противоэлектродом конической формы, установленными в держателях верхнего и нижнего электродов (рис.2 в) при силе тока от 3 до 4,5 А.

Измерительная головка, входящая в состав МЭФ, считывала изображение спектра со спектрографа, проводила его усиление и оцифровку. Далее производилась передача полученных данных в ЭВМ, где происходил анализ данных спектра и их обработка с целью выявления элементного состава. Измерительная головка собрана на базе многоэлементного фотоприемника ФУК1Л2. В состав измерительной головки входят: однокристальный микроконтроллер Atmega 128, два 12-ти разрядных АЦП, операционные усилители, микросхема согласования интерфейсов FT245BM. Измерительная головка управлялась командами из ЭВМ, которые подавались на микроконтроллер. Микроконтроллер вырабатывал управляющие сигналы для многоэлементного фотоприемника и АЦП, а также осуществлял обмен данными между измерительной головкой и ЭВМ через универсальный последовательный порт компьютера USB с помощью микросхемы FT245BM. Программное обеспечение для ЭВМ было написано в среде разработки Lab View 7.0 в виде виртуального прибора и работало на уровне функциональных блок-диаграмм. Таким образом, пакет Lab VIEW дал возможность избежать сложностей обычного «текстового» программирования. Методика регистрации спектров при помощи программы-анализатора спектра, написанной в среде разработки Lab View 7.0, представляет собой получение данных спектра с МЭФ и обработки этих данных, используя ЭВМ, с целью идентификации элемента и расчета его массы или концентрации. Основные технические характеристики установки: диапазон длин волн спектральных линий 1000-200 нм, разрешающая способность 0,04 нм, длина регистрируемого спектра - 40 нм, время регистрации спектра 10 мс - 10 с, погрешность определения концентрации элементов в пробе составила 10%. Элементы, определяемые данным комплексом: Fe, Са, Al, Со, Сг, Mn, Cu, Mg, Mo, Ni, Pb, S, Si, Sn, W, Zn, Zr.

В главе описана методика спектрального анализа сухого остатка снеговых проб. Исследования многокомпонентной экспериментальной пробы проводились в диапазоне длин волн 280-320 нм. Исследуемые образцы помещались в чашечные электроды, которые затем сжигались в камере сгорания спектральной установки под воздействием дуги постоянного тока.

Перед началом работы с анализатором спектра на каком-либо участке спектра, проводилась калибровка по длинам волн спектра ртутной лампы (рис. 3 а).

Далее регистрировался темновой сигнал, необходимый для последующего его вычитания из получаемых от фотоприемника данных. Все дальнейшие измерения происходили при времени накопления 300 мс. Затем регистрировался спектр пробы. При измерении шума все пики, интенсивности которых

больше чем три стандартных отклонения от шума, с вероятностью 0,95 будут являться полезным сигналом (рис. 3 б).

^ 100 300 300 400 500 000 ТОО 000 ООО 1000 ншмр >ле>мит»

дмммтуя« • »V? |

с> с» ~~ о о

-еп»ктр

— опюр е *орр«ц»»й шума

й-

0 200 400 еоо по НММрПИКМЛЯ

а б

Рис. 3. Калибровка анализатора по спектру ртутной лампы (а), спектр с коррекцией шума и темнового сигнала (б)

Для обработки зарегистрированных спектров от интересующих нас проб программа выполняла следующие операции: сортировала массив спектров, выбирала из него пять спектров с наибольшей интенсивностью, усредняла эти пять спектров и получала один. Далее этот спектр проходил калибровку по длинам волн, т.е. программа находила координаты максимумов спектральных линий и ставила им в соответствие длину волны. Вычислялись интенсивности спектральных линий. Так как значения получались в относительных величинах, то интенсивности находили простым интегрированием профиля спектральной линии. Массив длин волн, полученный после калибровки по длине волны, сравнивался с массивом из файла, в котором хранятся данные о калибровочных прямых и длины волн спектральных линий. Формировался массив совпавших длин волн. Массив совпавших длин волн сравнивался с файлом, в котором хранятся более 7500 значений спектральных линий и соответствующих им химических элементов. Сравнивались длины волн и по ним находились названия элементов, присутствующих в пробе. Параллельно на основе массива совпавших длин волн формировался массив соответствующих интенсивностей. Зная интенсивность и длину волны спектральной линии, находили массу этого элемента и его название (рис.4).

Название пробы Элемент, длина волны (А) Масса пробы, мг Масса элемента, мг

51(2881,58) 4,62476

Ре(3037,39) 0,7

10/ф.06 А1(3082,15) 11,3 0,009

А1(3092,84) 0,0085

Си(3247,54) 1

Рис. 4. Фрагмент файла с рассчитанными значениями массы элементов

В третьей главе рассмотрено географическое местоположение г. Барнаула. Дается физико-климатическая характеристика района исследований. Рассматриваются природные особенности территории и климатообра-зующие факторы (осадки, роза ветров, температура, влажность и др.). На рисунке 5 приведены динамика высоты снежного покрова и количества атмосферных осадков в январе 2005 года.

Н«1 Рм 8ш Ш4 ггч 9ии М РП

]

||...| I , |,|..|||,

Рис. 5. Высота снегового покрова (а) и количество атмосферных осадков (б) в мм, выпавших в январе 2005 года

Приведены данные об основных источниках загрязнения снегового покрова г. Барнаула, приведена карта города с основными источниками загрязнения.

Мониторинг загрязнения снегового покрова велся как во всех районах города (контрольные точки), так и был выбран экспериментальный район с целью нахождения оптимальной модели сети мониторинга снегового покрова, использующей минимально необходимое количество точек. Параллельно ставилась задача сравнения различных районов города по степени загрязненности исследуемыми химическими элементами.

В ходе анализа было выявлено, что наиболее загрязненным районом города является Центральный, менее загрязнены Ленинский и Железнодорожный районы. Наиболее опасно загрязнение в Центральном районе железом и медью, концентрации их достаточно высоки, так концентрация железа в точке «Пл. Свободы» превышает ПДК в 1,5 раза. По анализам за 2002-2003 годы наблюдалась достаточно высокая концентрация свинца.

За основу организации мониторинга был взят алгоритм предложенный Б.М. Десятковым — местоположение и количество контрольных точек должно соответствовать максимальной презентабельности проб и охватывать наибольшую площадь исследований. Разница заключалась в том, что целью не ставилось нахождение конкретного источника антропогенного загрязнения, а оценка целого жилого квартала по степени загрязненности от общего фона. И оценка суммарного вклада антропогенных источников в загрязнение района. Исследуемый район характеризуется отсутствием производств и большой насыщенностью автотранспортом. Для экспериментального района точ-

ки забора проб были расположены вдоль автотрасс по всему периметру исследуемого района. Для города точки забора проб, находившиеся на территории города в каждом районе, представляли обобщенные данные для оценки загрязнения того или иного района химическими элементами.

Методика забора проб основывалась на методике, предложенной А.П. Бояркиной, но была значительно переработана и адаптирована. Отбор проб снега производился специальным устройством — снегозаборником — в форме трубы, сделанной из химически неактивного материала, площадью сечения 0,0095 м2. Забор проб производился для городских точек один раз за холодный период, а для экспериментального района каждый месяц на протяжении всего периода (ноябрь-февраль). Обработка проб для определения комплекса загрязняющих веществ осуществлялась путем фильтрования через бумажный фильтр типа «синяя лента». При этом выполнялись все требования, предъявляемые к этому процессу. Отбор снеговых проб проводился не только в черте города, но и за его пределами — в районе оз. Красилово (60 км от г. Барнаула). Измерения в районе оз. Красилово рассматривались как фоновые. Надежность элементного анализа аэрозоля во многом зависит от пробо-отбора и пробоподготовки. Собранные пробы хранились в неактивной таре при температуре -5-15 °С до момента исследования. В методике подготовки проб было предложено разбавлять пробу спектрально-чистым графитовым порошком в пропорции 1:3, что дало наилучший результат горения пробы в ИВС-28, а следовательно повышения качества данных.

Методика обработки проб и подготовки их к эмиссионному анализу и методика самого анализа с использованием разработанной установки являются собственными методиками.

За промежуток времени 2002-2006 гг. нами было отобрано и проанализировано более 250 образцов снега, включая пробы, отобранные в черте города и в экспериментальном районе.

Отмечено уменьшение выбросов аэрозольных веществ промышленными предприятиями в связи с сокращением производства или полной его остановкой и повышение концентрации веществ характерных для выбросов автотранспорта. Показано, что, несмотря на тенденцию уменьшения промышленных выбросов, общая масса выбрасываемых аэрозольных примесей значительно выросла с 2002 г.

Изложены результаты исследований метеорологических параметров атмосферы. Представлены результаты исследований пространственно-временной изменчивости Сс1, Бе, Си, РЬ, Б!, А1, Мп за четырехлетний период наблюдения. На основе большого статистического материала выявлены сезонные и годовые колебания концентрации аэрозольных примесей в атмосфере города. ,

Приводится описание базы данных, содержащей результаты многолетних измерений концентраций аэрозольных примесей и метеорологических параметров за период с 2002 г. по 2006 г. Для примера на рисунках 6 и 7 приведе-

ны динамики концентраций химических элементов в контрольных точках на территории г. Барнаула.

ГЬр»юд. год

Рис. 6. Динамика концентрации железа в точке «Старый базар» за период 2002-2006 гг.

Рис. 7. Динамика концентраций меди и железа в точке забора №1 экспериментального района города за период 2004-2005 гг.

Из полученных данных динамику концентрации Бе, Си, РЬ, 81, А1, Мп можно проследить на протяжении 4-х лет.

Для анализа зависимости между концентрацией элементов и метеоусловиями были построены графики для каждого периода исследований. На рисунке 8 представлен график за ноябрь-декабрь 2002 г. и январь-февраль 2003 г. Проведенный анализ зависимостей концентраций исследуемых химических элементов от метеорологических параметров окружающей среды подтверждает теорию о зависимостях между концентрацией химических элементов в атмосфере, а, в конечном счете, в снеговом покрове и состоянием атмосферы (влажностью, давлением и т.д.). Установлено, что в течение зимнего периода концентрации элементов понижаются в начале января, но уже к февралю вы-

ходят на уровень ноября и даже превосходят его. При постоянном выбросе от предприятий, ТЭЦ и автотранспорта основными факторами, влияющими на концентрацию элементов в снеговом покрове, являются ветер, влажность, осадки и давление.

2005-2006 гг

-4-Конц.Си,% -+-Ko»4.SI,* -х-Конц.й,* -о— КокЦ-F«,» —а— Комц. Мп, Ч

Рис. 8. График анализа зависимости концентраций исследуемых элементов в экспериментальном районе от метеорологических параметров за 2005-2006 гг., где: Рср — среднее давление, Qcp — средняя влажность, Vcp — средняя скорость ветра, Тср — средняя температура, Wcp — общее количество осадков.

В заключении кратко сформулированы основные результаты и выводы работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработана методика выполнения измерений концентрации аэрозольных примесей в снеговом покрове, позволившая получать концентрации химических элементов в снеговом покрове с точностью до 18-20% по сравнению с предыдущей в 25-30%.

2. Разработан измерительный комплекс для автоматизации измерений концентраций химических элементов и экспрессного проведения элементного спектрального анализа, что значительно ускорило процесс получения и обработки данных, а также повысило точность измерений. Погрешность комплекса составляет 10%.

3. С использованием разработанного комплекса получены и проанализированы данные концентраций химических элементов в снеговом покрове г. Барнаула, которые позволили проследить динамику концентраций элементов и построить зависимости концентраций химических элементов от климатических параметров.

4. Разработана методика экологического мониторинга загрязнений аэрозольными частицами снеговых покровов в условиях промышленного города. В результате проведенного четырехлетнего мониторинга была изучена динамика концентраций химических элементов, их элементный состав, метеорологические параметры атмосферы.

5. Разработаны и апробированы методики пробоотбора и пробоподготовки.

6. Установлено, что в течение зимнего периода концентрации элементов понижаются в декабре и начале января, но уже к февралю выходят на уровень ноября и даже превосходят его.

7. Подтверждена теория о зависимостях между концентрацией химических элементов в атмосфере, а в конечном счете в снеговом покрове и состоянием метеорологических параметров, в частности от скорости ветра.

8. В результате качественного атомно-эмиссионного спектрального анализа проб, взятых в период 2002-2006 гг., были обнаружены следующие элементы: А1, Са, Со, Сг, Си, Бе, 1, М& Мп, Мо, №>, №, Р, РЬ, Б, Б!, Бп, Т), V, \У, 2п, Тг. В снеговых аэрозольных загрязнениях впервые были обнаружены цинк и молибден.

9. Полученные данные количественного анализа были сравнены с ПДК вредных веществ в водных объектах, за исключением свинца и железа, значительного превышения ПДК по остальным элементам обнаружено не было.

Основные результаты диссертации изложены в следующих работах:

1. Чефранов, 11.11. Исследование элементного состава атмосферного аэрозоля г. Барнаула / В.И. Букатый, Т.В. Андрухова, И.П. Чефранов // Девятая всероссийская научная конференция физиков и молодых ученых : сб. тез., сб. матер. / -2003.-С. 1044-1046.

2. Чефранов, II.II. Мониторинг аэрозоля промышленных центров Алтайского края / В.И. Букатый, Т.В. Андрухова, И А. Суторихин, ИИ Чефранов // Пятое Сибирское Совещание по климатическому мониторингу : сб. матер. / - 2003. — С. 13-17.

3. Чефранов, II.IT. Аэрозольный состав приземного слоя воздуха г, Барнаула / В.И. Букатый, Т.В. Андрухова, ИА. Суторихин, ИП. Чефранов // Взаимодействие общества и окружающей среды в условиях глобальных и региональных изменений : сб. тез. /- 2003. - С. 47-48.

4. Чефранов, ИЛ. Элементный анализ аэрозольных загрязнений снежного покрова г. Барнаула / В.И. Букатый, Т.В. Андрухова, ИЛ. Суторихин, И.П. Чефранов // Взаимодействие общества и окружающей среды в условиях глобальных и региональных изменений : сб. тез./-2003. - С. 46-47.

5. Чефранов, И.П. Микрофизические характеристики и элементный состав аэрозоля / В.И. Букатый, Т.В. Андрухова, И.П. Чефранов // 2-я Международная конференция «Окружающая среда и экология Сибири, Дальнего Востока и Арктики»: сб. тез./-2003.-Т 1.-С. 105-107

6. Чефранов, И.П. Микроструктура и элементный анализ аэрозоля промышленных центров на примере г. Барнаула и г. Заринска / В.И. Букатый, Т.В. Андрухова, И.П. Чефранов // IV Всероссийская научная конференция «Региональные проблемы устойчивого развитая природоресурсных регионов и пути их решения» : сб.матер./-2003.- Т.2.-С. 390-394.

7. Чефранов, И.П. Исследования аэрозольного загрязнения снежного покрова г. Барнаула / В.И. Букатый, Т.В. Андрухова, И.П. Чефранов // Гуманизация производственной среды и экология человека: сб. матер. / - Барнаул, 2004. - С. 1721

8. Чефранов, I1.1I. Динамика загрязнения снежного покрова г. Барнаула за 2002-2004 гг. / В.И. Букатый, Т.В. Андрухова, И.П. Чефранов // XI Рабочая группа «Аэрозоли Сибири»: сб. тез./-2004. - С. 7.

9. Чефранов, И.П. Динамика концентраций химических элементов в снеговом покрова г. Барнаула за 2002-2004 гг. / В.И. Букатый, Т.В. Андрухова, И.П. Чефранов//Известия АлгГУ.-2005.-№1.-С. 88-91.

10. Чефранов, И.П. Измерение динамики загрязнения снежного покрова г. Барнаула / И.П. Чефранов // Физика, радиофизика — новое поколение в науке : сб. статей. - 2005. - С. 97-99.

11. Чефранов, И.П. Исследование городского аэрозоля промышленного центра на примере г. Барнаула / В.И. Букатый, А.С. Самойлов, И.П. Чефранов // Измерения, контроль, информатизация : сб. тез. / - 2005. - С. 25-27.

12. Чефранов, И.П. Элементный анализ загрязнения снежного покрова г. Барнаула / И.П. Чефранов // Физика, радиофизика — новое поколение в науке : сб. статей/-2004.-С. 168-171.

13. Чефранов, И.П. Исследование загрязнения снежного покрова г. Барнаула / В.И. Букатый, И.П. Чефранов // Известия АлгГУ.- 2004. - №1. - С. 79-83.

14. Чефранов, И.П. Изучение элементного состава аэрозольных загрязнений снежного покрова г. Барнаула за 2002-2005 гг. / В.И. Букатый, Т.В. Андрухова, И.П. Чефранов // ХП Рабочая группа «Аэрозоли Сибири» : сб. тез. / - 2005. - С. 53.

. 15. Чефранов, И.П. Автоматизированная установка для регистрации и анализа спеетров атомно-эмиссионной спектрометрии / В.Ю. Бортников, К.В. Петренко, А.С. Самойлов, И.П. Чефранов // Двенадцатая всероссийская научная конференция физиков и молодых ученых (ВНКСФ-12) : сб. тез., сб. матер. /. - 2006. - С. 435-436.

16. Чефранов, И.П. Исследование элементного состава атмосферного аэрозоля г. Барнаула / В.И. Букатый, Т.В. Андрухова, И.П. Чефранов // Интеллектуаль-

ный потенциал ученых. Труды Сибирского института знаниеведения : сб. трудов / -2004.-С. 202-207.

17. Чефранов, II.П. Исследование динамики элементного состава снегового покрова промышленного города (на примере г. Барнаула) / В.Ю. Бортников, В.И. Букатый, И.П Чефранов // Ползуновский вестник. - 2006. - №2-1.- С. 241-246.

18. Чефранов, II.II. Исследование городского аэрозоля развивающегося промышленного центра на примере г. Барнаула / В.И. Букаггый, А.С. Самойлов, И.П Чефранов // Ползуновский вестник,- 2005. - № 4. - С. 131-136.

19. Чефранов, И.П. Аппаратно-программный комплекс для изучения элементного состава аэрозолей / В.Ю. Бортников, В.И. Букатый, И.П. Чефранов // Международная конференция «Измерения, контроль, информатизация»: сб. тез. / — 2006.-С. 148-149.

20. Чефранов, И.П. Экспериментальная установка для проведения спектрального анализа / В.И. Букатый, КВ. Петренко, А.Я. Суранов, И.П. Чефранов // Международная конференция «Измерения, контроль, информатизация»: сб. тез. / -

2005.-С. 97-99.

21. Чефранов, И.П. Измерение динамики загрязнения снежного покрова г. Барнаула за 2002-2004 гг. / Т.В. Андрухова, В.И. Букатый, А.П. Бочкар, И.П. Чефранов//Измерения, контроль, информатизация: сб. тез. /- 2005. - С. 99-100.

22. Чефранов, ИЛI. Изучение элементного состава аэрозольных загрязнений снежного покрова г. Барнаула за 2002-2005 гг. / В.И. Букатый, Т.В. Андрухова, И.П. Чефранов // Известия АлтГУ. - 2006. - № 1. - С. 59-62.

23. Чефранов, И.П. Автоматизированный комплекс для проведения спектрального анализа аэрозолей. / В.Ю. Бортников, К.В. Петренко, АС. Самойлов, А.Я. Суранов, И.П. Чефранов // Приборы и техника эксперимента. - 2006. - №3. -С. 166.

24. Чефранов, И.П. Аэрозольные загрязнения приземной атмосферы г. Барнаула / В.И. Букатый, АС. Самойлов, И.П. Чефранов // Вестник Алтайской науки. -

2006.-№2.-С. 7-12.

Подписано в печать 07.11.2006 г. Формат 60x84/16. Бумага офсетная. П.л. -1,25. Тираж 100 экз. Заказ № 1572

Типография ООО «Европринт», 656031, Россия, Алтайский край, г. Барнаул, пр. Строителей, 22, тел. (3852) 62-89-56, факс 34-66-34

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Чефранов, Иван Павлович

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ, АНАЛИЗ

И ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ СИБИРСКИХ ГОРОДОВ.

1.1. Аэрозольные загрязнения атмосферы.

1.2. Использование природных планшетов для исследования аэрозольных загрязнений атмосферы.

1.3. Состав и распределение аэрозольных загрязнений в снеговом покрове города.

1.4. Влияние аэрозольных загрязнений атмосферы па здоровье человека.

1.5. Методы определения элементного состава атмосферного аэрозоля.

1.6. Состояние изученности проблемы загрязнения атмосферы сибирских городов.

2. АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕМЕНТНОГО СОСТАВА АЭРОЗОЛЕЙ.

2.1. Структура и состав аппаратно-программного комплекса.

2.2. Применение многоэлементпого фотоприемника для регистрации спектров.

2.3. Методика регистрации спектров.

3. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ АЭРОЗОЛЬНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ

В СНЕГОВЫХ ПРОБАХ Г. БАРНАУЛА.

3.1. Метеорологическая обстановка и географическое положение г. Барнаула.

3.2. Основные источники антропогенных аэрозольных загрязнений г. Барнаула.

3.3. Методика проведения измерения пространственно-временного распределения аэрозольных загрязнений, результаты исследований.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Исследование динамики аэрозольных загрязнений снегового покрова промышленного города"

Актуальность темы исследования

В современных условиях развития промышленного производства, роста численности населения городов, увеличения количества автотранспорта и освоения новых районов усиливается пагубное воздействие на окружающую среду. В частности, оно проявляется в систематическом возрастании вредных выбросов, поступающих в атмосферу от антропогенных источников. Атмосфера является одной из основных систем окружающей среды и ее чистота — необходимое условие сохранения здоровья людей. Это отражено, как во многих научных трудах, например [1-4], так и закреплено в Федеральном законе от 4 мая 1999 г. № 96-ФЗ «Об охране атмосферного воздуха» [5].

В общей системе мониторинга загрязнения окружающей среды важную роль играют исследования агмосферных аэрозольных загрязнений, потому как через атмосферу происходит загрязнение природной среды. Процессы, происходящие в атмосфере, трудно прогнозируемы и управляемы, что затрудняет проведение природоохранных мероприятий. В условиях крупных городов наиболее опасными источниками загрязнения агмосферы являются выбросы крупных промышленных предприятий, топливно-энергетических комплексов и автотранспорта [6].

Характеристики приземного аэрозоля в городах и вне их существенно различаются между собой. В условиях города многообразие антропогенных источников аэрозоля практически полностью определяет его регистрируемые параметры, перекрывая природные факторы генерации частиц. Напротив, вне городов антропогенное загрязнение атмосферы невелико, и в поведении аэрозоля существенную роль играют природные процессы [7].

Источники аэрозольных частиц делятся на естественные и антропогенные. Естественными источниками аэрозолей являются поверхности суши (соединения кремния, глиноземы, карбонаты, кальциты, окислы железа), морей и океанов (NaCl, CaS04, NaS04, KS04 и др.), вулканы (соединения кремния, сульфаты, кальциты, соединения алюминия, железо), метеоритные потоки, химические и фотохимические реакции в атмосфере и растительном покрове, хозяйственная деятельность человека.

Антропогенные загрязнители — это, в основном, продукты деятельности химической (сульфаты, сульфиты и др.) и металлургической промышленностей (аэрозоли на основе железа), автотранспорта (свинец) и других источников загрязнений. Сжигание топлива влечет за собой выбросы в атмосферу частиц на основе углерода (основными углеродосодержащими частицами в аэрозолях являются уголь и сажа, содержащие связанный углерод, золу (минеральный остаток), влагу, а также летучие вещества (водород, метан, смолы, которые выделяются при нагреве)). В связи с недожогом угля, составляющим 4-8%, а также с неполным сгоранием нефти и ее производных, концентрация в тропосфере частиц на основе углерода (сажа, графит, угольная пыль) постоянно возрастает [2]. Для городского аэрозоля специфичным оказывается присутствие алюминия, серы, свинца и кальция [8]. Городские аэрозоли отличаются от естественных более высокой концентрацией, дисперсностью, микроструктурой и химическим составом [2].

Загрязнение атмосферы — один из главных факторов антропогенного загрязнения г. Барнаула. Формирование химического состава атмосферы и распространение примесей в воздушном бассейне г. Барнаула связаны со специфическим характером циркуляции воздушных масс над территорией города. В настоящее время в атмосфере г. Барнаула выявлено наличие сульфидов, сульфатов, свинца, алюминия, меди, железа и его окислов, калия, натрия, цинка, марганца, хрома, ртути, ванадия и других химических элементов.

Регион, в котором находится г. Барнаул, все еще недостаточно и неравномерно изучен в отношении техногенного загрязнения атмосферы. Определение качественного и количественного состава примесей в воздухе, выявление механизмов переноса загрязнений, исследование закономерностей формирования полей загрязненности города становятся одними из важнейших задач устойчивого развития региона.

Существующая сеть мониторинга загрязнений атмосферы Росгидромета на данный момент не отвечает современным требованиям с точки зрения трудозатрат и оперативности измерений. В этой связи актуальное значение для совершенствования системы мониторинга приобретают работы, направленные па развитие средств автоматического контроля элементного загрязнения атмосферы. Данные разработки являются актуальными и представляют большой научный и практический интерес.

Опасная экологическая обстановка сложившаяся в городе Барнауле способствует развитию заболеваемости населения. Известно, что аэрогенный путь является одним из основных при проникновении микроэлементов в организм человека. Аэрогенное поступление микроэлементов в организм в значительной степени обусловлено аэрозолем респирабельной фракции, представляющего собой частицы размером 0,3-0,5 мкм [9]. Результаты исследований по оценке риска здоровью населения от загрязнения атмосферного воздуха показывают, что вклад загрязнения атмосферы в г. Барнауле наблюдается даже в тканях плаценты рожениц. По количественному содержанию микроэлементов в ткани плаценты на первом месте находятся эссенциальные (Fe, Со, Mn, Mo, Cr, Zn) микроэлементы, на втором — условно эссенциальные (В, As, Ni), на третьем токсичные (Cd, Pb). Микроэлементная нагрузка сказывается на всех возрастных слоях населения г. Барнаула [10, 11]. Около 1/3 экологически обусловленных заболеваний связано с загрязнением атмосферного воздуха. Сложившаяся сложная экологическая обстановка в городе требует проведения большого объема природоохранных мероприятий. Целесообразность и эффективность таких мероприятий зависит от качества информации о состоянии окружающей среды, которую может дать система контроля загрязнения атмосферного воздуха. Поэтому экспериментальные исследования пространственно-временной изменчивости аэрозольных примесей в атмосфере г. Барнаула на основе автоматизированного измерительного комплекса представляют большой научный и практический интерес и являются весьма актуальными.

Цель диссертации

Целью данной работы является разработка методики экологического мониторинга загрязнения аэрозольными частицами снегового покрова в условиях большого города с использованием разработанного нами автоматизированного измерительного комплекса для исследования элементного состава аэрозольных загрязнений.

Были поставлены и решены следующие задачи:

Научная новизна

В ходе работы проведен ежемесячный непрерывный четырехлетний мониторинг с 2002 по 2006 гг. основных физико-химических параметров аэрозольных загрязнений снеговых проб г. Барнаула, не проводившийся ранее, который позволил проследить динамику концентраций отдельных элементов. Проанализированы данные концентраций химических элементов и данные климата за четыре года исследований, позволившие изучить зависимости концентраций элементов от скорости ветра, давления, влажности температуры и т.д.

В зимний период (ноябрь-февраль) с 2002 г. по 2006 г. был исследован элементный состав аэрозольных загрязнений снегового покрова, было взято более 250 снеговых проб для определения характерной динамики концентраций химических элементов, содержащихся в снеге. Выяснено, что концентрации отдельных элементов в снеговом покрове достаточно велики, а значения для свинца и железа очень близки к значению ПДК вредных веществ в водных объектах. Исследование динамики концентраций аэрозольных загрязнений в снеговом покрове города показало высокий темп роста концентраций химических элементов.

Научная новизна характеризуется следующими полученными результатами:

1. Разработана и экспериментально обоснована методика выполнения измерений концентрации аэрозольных загрязнений в снеговом покрове, позволившая получать достаточно точные значения концентраций химических элементов в снеговом покрове.

2. С использованием заводских неспециализированных приборов и собственных разработок разработан измерительный комплекс для автоматизации измерений концентраций химических элементов, что значительно ускорило процесс получения и обработки данных, а также повысило точность измерений.

3. С использованием разработанного комплекса получены и проанализированы данные концентраций химических элементов в снеговом покрове г. Барнаула, которые позволили проследить динамику концентраций элементов и изучить зависимости концентрации от климатических параметров.

4. Разработана методика экологического мониторинга загрязнений аэрозольными частицами снеговых покровов в условиях промышленного города.

Автор защищает:

3. Экспериментальные результаты непрерывных четырехлетних исследований приземных концентраций Fe, Си, Pb, Si, Al, Мп в твердых аэрозольных примесях снеговых проб на территории г. Барнаула.

Достоверность

Достоверность полученных результатов обеспечена проведением контроля качества анализов, ежемесячным проведением поверки оборудования, регулярной калибровкой приборов с использованием эталонных образцов БР04Ц7С5 по ГОСТ 613-79 и известных спектров ртутной лампы. Также достоверность обеспечивается корректностью постановки решаемых задач и их физической обоснованностью; высокой статистической надежностью полученных результатов, основанных на большом объеме экспериментальных данных, их логической взаимосвязью и физической наглядностью. Непротиворечием и воспроизводимостью полученных результатов, совпадением экспериментальных данных с теоретическими оценками и расчетами. Сопоставимостью полученных в ходе исследования экспериментальных данных с результатами других авторов, а также применением высокотехнологичных программных пакетов LabView 7.0 для получения и первичной обработки экспериментальных данных, Microcal Origin 5.0 для анализа полученных результатов и Microsoft Excel для хранения экспериментальных данных.

Практическая значимость

Разработанный и апробированный в данной работе автоматизированный измерительный комплекс позволил существенно улучшить качество экспериментальных данных при значительном сокращении времени и трудозатрат по их обработке и анализу. Комплекс позволяет одновременно получать информацию о нескольких основных параметрах сухого аэрозольного остатка снеговых проб, таких как его массовая концентрация, качественный и количественный элементный состав, а разработанное программное обеспечение многократно увеличивает скорость обработки получаемых результатов. Полученные в ходе непрерывных четырехлетних исследований данные аэрозольных загрязнений снегового покрова существенно дополняют уже имеющиеся данные и полезны для задачи мониторинга приземного аэрозоля г. Барнаула.

Апробация работы

Материалы и результаты исследований по теме диссертации докладывались на научных всероссийских и международных конференциях: IX и XII научных конференциях физиков и молодых ученых (Красноярск, 2003, 2006), Пятом Сибирском Совещании по климатоэкологическому мониторингу (Томск, 2003), Международной конференции «Взаимодействие общества и окружающей среды в условиях глобальных и региональных изменений» (Барнаул, 2003), XI и XII Рабочих группах «Аэрозоли Сибири» (Томск, 2004, 2006), научной конференции «Гуманизация производственной среды и экология человека» (Барнаул, 2004), на международной конференции «Измерения, контроль, информатизация» (Барнаул, 2005, 2006).

Личный вклад диссертанта в выполнении работы заключался в разработке и модернизации измерительного комплекса и методики выполнения измерений, постановке и проведении экспериментов, обработке и интерпретации полученных данных, подготовке публикаций и докладов на конференциях, что отражено в совместных публикациях коллектива авторов. Все результаты, составляющие научную новизну диссертации, и выносимые на защиту положения, получены автором лично.

Публикации

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, списка литературы, приложений; изложена на 160 страницах, включая 79 рисунков и 22 таблицы. Список литературы содержит 155 наименований, в том числе 12 па английском языке.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Чефранов, Иван Павлович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Обобщая результаты проведенных исследований, следует отметить, что определения элементного состава аэрозоля методом забора снеговых проб вполне оправдано. При помощи этого метода можно определить качественный и количественный состав аэрозольных загрязнений, присутствующих в снеговом покрове. Этот вывод подтверждается как теоретическими расчетами, так и практическими результатами. По перечисленным выше методикам было проведено более 1000 экспериментов на разработанном комплексе.

В результате проведенных четырехгодичных непрерывных исследований была изучена динамика концентраций химических элементов, проведены работы по анализу метеоданных и сопоставления их с данными элементного анализа элементов. Изучены кислотность, электропроводность, проведено биотестирование исследуемых элементов и проб, а также изменчивость элементного состава городского аэрозоля.

Апробирована новая методика пробозабора и пробоподготовки, которая позволила ускорить сам процесс подготовки проб для изучения методом атомно-эмиссионной спектроскопии. Также были проделаны эксперименты по определению кислотности, электропроводности, биотестированию и получены результаты. На основе полученных результатов были сделаны расчеты концентраций методом полуколичественпого анализа.

Проведен анализ зависимостей концентраций исследуемых химических элементов от метеорологических параметров окружающей среды. Полученные результаты подтверждают теорию о зависимостях между концентрацией элементов в атмосфере, а в конечном счете в снеговом покрове и состоянием атмосферы. Установлено, что в течение зимнего периода концентрации элементов понижаются в начале января, но уже к февралю выходят на уровень ноября и даже превосходят его. При постоянном выбросе от предприятий, ТЭЦ и автотранспорта, основными факторами влияющими на концентрацию элементов в снеговом являются ветер, влажность, осадки и давление. Из графиков (приложение

9) видно, что с уменьшением скорости ветра концентрация отдельных элементов возрастает (Си).

Нами создан аппаратно-программный комплекс для атомного эмиссионного спектрального анализа элементного состава приземного аэрозоля, состоящий из модификации источника возбуждения спектров ИВС-28, спектрографа ДФС-452 высокой разрешающей способности, многоэлементного фотоприемника и ЭВМ со специально разработанным в среде LabView 7.0 программным обеспечением. Для максимально точного определения элемента методом качественного атомпо-эмиссионного анализа была создана база спектральных линий содержащая более 7500 значений.

Проведено сравнение градуировочных графиков стандартных растворов и металлических образцов, что позволило перейти к использованию градуировочных графиков металлических образцов при количественном анализе пробы.

В наших измерениях при определении конце1Гтрации веществ в собранном аэрозоле спектрографический и спектрометрический методы дают примерно одинаковые погрешности. Метод полуколичественного анализа, которым проводились эксперименты имеет погрешность -18%. Спектрометрический метод на основе фотодиодной линейки является несколько более удобным из-за отсутствия промежуточной стадии обработки фотопленок, тем более что обработка и хранение результатов ведется па ЭВМ.

В результате качественного атомно-эмиссионного спектрального анализа проб, взятых в период 2004-2006 гг., были обнаружены следующие элементы: А1, Са, Cr, Си, Fe, ,Mg, Mn, Ni, P, Pb, S, Si. Можно также отметить, что в воздушном аэрозоле были найдены цинк, кремний, молибден, которые не обнаруживались раньше.

На основе результатов исследований была создана база данных аэрозольных загрязнений, которая может использоваться в работах связанных с экологическим мониторингом или моделированием.

Анализ кислотности показал результат отличающийся от нормы (5,5). Кислотность ниже 5,5 -щелочная среда, где выше 5,5 - кислая, что неблагоприятно сказывается на экологии города. Неблагоприятными районами с точки зрения анализа кислотности являются Демидовская пл. (7,9), ХБК (4,5) и Солнечная поляна (4,5), что не соответствует нормам ПДК.

Электропроводность талой воды зависит в основном от степени минерализации (концентрации растворенных минеральных солей) и темперагуры. Благодаря этой зависимости, по величине электропроводности воды можно с определенной степенью погрешности судить о минерализации воды. Минерализация не превышает ПДК, хотя в конкретных точках забора проб (Демидовская пл., пл. Свободы и ХБК) заметно выше.

Биотестирование проводилась для выявления загрязненности талой воды и условий при которых эта вода представляет опасность. Результаты показали, что наиболее опасным районом (из всех исследованных) для жизни является районы Демидовской пл. - ПДК превышено в более чем в 2 раза и пл. Свободы - более чем в 1,5 раза, в остальных пробах значения не превышают ПДК.

Стоит отметить, что в холодное время года смог, обусловленный высокой активностью печных топок частного сектора, ТЭЦ, шлейф от выбросов которых в зимнее время года проходит через центр города и автотранспорт существенно влияют на экологическую обстановку в городе и его окрестностях.

Проведенный количественный атомно-эмиссионный спектральный анализ показал, что на значения концентрации химических элементов влияют эти же факторы, причем очень существенный вклад вносит большое количество автотранспорта в центре города. Таким образом, можно констатировать тот факт, что по сравнению с другими городами, в т.ч. с крупными промышленными и административными центрами, Барнаул является весьма загрязненным городом. Это в большой степени обусловлено такими природными факторами, как холодная погода, множество печных топок, которые выбрасывают в приземную атмосферу большое количество сажи и пыли, кроме того, в центральной части города наблюдается очень оживленный поток автотранспорта. Повышенная концентрация марганца, алюминия и других элементов также является следствием большого количества автотранспорта, который отчасти является морально устаревшим и выбросы его двигателей не соответствуют современным экологическим требованиям, отчасти истиранием его покрышек, фильтрами на выхлопных трубах, примесями в топливе.

Полученные данные количественного анализа химических элементов твердых нерастворимых остатков снеговых проб были сравнены с ПДК, и значительного превыше! шя ПДК в г. Барнауле по остальным элементам обнаружено не было.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Чефранов, Иван Павлович, Барнаул

1. Довгалюк, 1..A. Физика водных и других атмосферных аэрозолей / Ю.А. Довгалюк, Л.С. Ивлев. СПб.: Изд-во С.-Петербургского ун-та, 1998.-322 с.

2. Новиков, Ю.В. Экология, окружающая среда и человек / Ю.В. Новиков. -М.: Гранд, 1998.-315 с.

3. Безуглая, Э.Ю. Чем дышит промышленный город / Э.Ю. Безуглая, Г.П. Расторгуева, И.В. Смирнова Л.: Гидрометеоиздат, 1991. -255 с.

4. Детри, Ж. Атмосфера должна быть чистой. Загрязнители атмосферы и борьба сними / Ж. Детри. -М: Прогресс, 1973.-378 с.

5. Российская Федерация. Законы. Об охране атмосферного воздуха. М.: Изд-во «Мир», 2001. - 35 с.

6. Атмосфера (справочник). Л.: Гидрометеоиздат, 1991. - 509 с.

7. Креков, Г.М. Оптическая модель средней атмосферы / Г.М. Креков, С.Г. Звенигородский. Новосибирск.: Наука, 1990. - 279 с.

8. Моиошкииа, В.Г. Опасная респирабельная фракция частиц приземного атмосферного аэрозоля / В.Г. Моношкина, И.А. Суторихин // Оптика атмосферы и океана. Т.9. № 6. -1996. С. 843-845.

9. Букатый, В.И. Исследование элементного состава атмосферного аэрозоля г. Барнаула / В.И. Букатый, Т.В. Андрухова, И.П. Чефрапов // Тезисы «Девятой всероссийской научной конференции физиков и молодых ученых». Красноярск, 2003.-С. 1044-1046.

10. Букатый, В.И. Мониторинг аэрозоля промышленных центров Алтайского края / В.И. Букатый, Т.В. Андрухова, И.А. Суторихин, И.П. Чефранов // Материалы «Пятого Сибирского Совещания по климатическому мониторингу». -Томск, 2003.-С. 13-17.

11. Букатый, В.И. Микрофизические характеристики и элементный состав аэрозоля / В.И. Букатый, Т.В. Андрухова, И.П. Чефранов // 2-я Международная конференция «Окружающая среда и экология Сибири, Дальнего Востока и Арктики». Т 1. Томск, 2003. - С. 105-107

12. Букатый, В.И. Исследования аэрозольного загрязнения снежного покрова г. Барнаула / В.И. Букатый, Т.В. Андрухова, И.П. Чефранов // Материалы научной конференции «Гуманизация производственной среды и экология человека». Барнаул, 2004. - С. 17-21

13. Букатый, В.И. Динамика загрязнения снежного покрова г. Барнаула за 20022004 гг. / В.И. Букатый, Т.В. Андрухова, И.П. Чефранов // Тезисы «XI Рабочей группы «Аэрозоли Сибири». Томск, 2004. -С. 7.

14. Букатый, В.И. Динамика концентраций химических элементов в снеговом покрова г. Барнаула за 2002-2004 гг. / В.И. Букатый, Т.В. Андрухова, И.П. Чефранов // Известия АлтГУ. №1. Барнаул, 2005. - С. 88-91.

15. Чефранов, И.П. Измерение динамики загрязнения снежного покрова г. Барнаула / И.П. Чефранов // Физика, радиофизика — новое поколение в науке. Сб. статей. Барнаул, 2005. - С. 97-99.

16. Букатый, В.И. Исследование городского аэрозоля промышленного центра на примере г. Барнаула / В.И. Букатый, А.С. Самойлов, И.П. Чефранов // Тезисы международной конференции «Измерения, контроль, информатшация». -Барнаул, 2005.-С. 25-27.

17. Чефранов, И.П. Элеметный анализ загрязнения снежного покрова г. Барнаула / И.П. Чефранов // Сб. статей. Физика, радиофизика — новое поколение в науке. Барнаул, 2004. - С. 168-171.

18. Букатый, В.И. Исследование загрязнения снежного покрова г. Барнаула / В.И. Букатый, И.П. Чефранов //Известия АлтГУ. №1. Барнаул, 2004. - С. 79-83.

19. Букатый, В.И. Изучение элементного состава аэрозольных загрязнений снежного покрова г. Барнаула за 2002-2005 гг. / В.И. Букатый, Т.В. Андрухова, И.П. Чефранов //Тезисы «XII Рабочей группы «Аэрозоли Сибири». Томск, 2005. -С. 53.

20. Букатый, В.И. Исследование элементного состава атмосферного аэрозоля г. Барнаула / В.И. Букатый, Т.В. Андрухова, И.П. Чефранов // Интеллектуальный потенциал ученых. Труды Сибирского института знаниеведения. Барнаул-Москва, 2004.-С. 202-207.

21. Бортников, В.Ю. Исследование динамики элементного состава снегового покрова промышленного города (на примере г. Барнаула) / В.Ю. Бортников, В.И. Букатый, И.П. Чефранов // Ползуновский вестник. №2-1. Барнаул, 2006. - С. 241-246.

22. Букатый, В.И. Исследование городского аэрозоля развивающегося промышленного центра на примере г.Барнаула / В.И. Букатый, А.С. Самойлов, И.П. Чефранов // Ползуновский вестник. № 4. Барнаул, 2005. - С. 131-136.

23. Букатый, В.И. Аппаратно-программный комплекс для шучения элементного состава аэрозолей / В.Ю. Бортников, В.И. Букатый, И.П. Чефранов // Тезисы международной конференции «Измерения, контроль, информатизация». -Барнаул, 2006.-С. 148-149.

24. Букатый, В.И. Экспериментальная установка для проведения спектрального анализа / В.И. Букатый, К.В. Петренко, А.Я. Суранов, И.П. Чефранов // Тезисы международной конференции «Измерения, контроль, информатизация». -Барнаул, 2005.-С. 97-99.

25. Букатый, В.И. Изучение элементного состава аэрозольных загрязнений снежного покрова г. Барнаула за 2002-2005 гг. / В.И. Букатый, Т.В. Андрухова, И.П. Чефранов // Известия АлтГУ. №1. Барнаул, 2006. - С. 59-62.

26. Бортников, B.IO. Автоматизированный комплекс для проведения спектрального анализа аэрозолей. / В.Ю. Бортников, К.В. Петренко, А.С. Самойлов, А.Я. Суранов, И.П. Чефранов // Приборы и техника эксперимента. №3. Москва, 2006.-С. 166.

27. Кароль, И.Л. Газовые примеси а атмосфере / И.Л. Кароль, В.В. Розанов, Ю.М. Тимофеев. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. - 191 с.

28. Адикс, Т.Г. Сульфатный и нитратный аэрозоль в атмосфере Москвы. Влияние параметров атмосферного пограничного слоя // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. Т. 37. №1. 2001. - С. 98-104.

29. Адикс, Т.Г. Оценка концентрации субмиконного суьфатного аэрозоля в атмосфере Москвы // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. Т.39. №1.-2003.-С. 98-104.

30. Кабанов, В.М. Региональный мониторинг атмосферы. 4.1. Научно-методические основы / В.М. Кабанов. Под ред. академика Зуева В.Е. -Томск, 1997.-211 с.

31. Аргучинцев, В.К. Моделирование распределения загрязняющих веществ в окрестности действия алюминиевых заводов / В.К. Аргучинцев, Н.В. Сирина // Оптика атмосферы и океана. Т. 15. № 10. 2002. - С. 941-943.

32. Кондратьев, К.Я. Аэрозоль и климат /Под ред. К.Я. Кондратьева Л.: Гидрометеоиздат, 1991.-542 с.

33. Grini, A. Saltation Sandblasting behavior during mineral dust aerosol production / A. Grini, C.S. Zender, P.R. Colarco // Geophys. Res. Leet. V. 29. № 18. -2002.-P. 15/1-15/4.

34. Павлов, В.Е. Дневная изменчивость загрязненности аэрозолем атмосферы города Барнаула / В.Е. Павлов, В.В. Пашнев // Сибирский экологический журнал. № 2. 2003. - С. 205-208.

35. Израэль, Ю.А. Мониторинг трансграничного переноса загрязняющих воздух веществ / Ю. А. Израэль, И. М. Назаров, Ш. Д. Фридман. JL: Гидрометеоиздат, 1987. - 303 с.

36. Берлянд, М.Е. Современные проблемы атмосферной диффузии и загрязнения атмосферы JL: Гидрометеоиздат, 1975. - 448 с.

37. Прокачева, В.Г. Снежный покров в сфере влияния города / В.Г. Прокаче-ва, В.Ф. Усачева -JI.: Гидрометеоиздат, 1989. С. 10-14.

38. Рапута, В.Ф. Мониторинг загрязнения снегового покрова в окрестностях автотрасс / В.Ф. Рапута, В.В. Коковкин, О.В. Шуваева, А.П. Садовский, С.Е. Олькин, И.К. Резникова, С.В. Морозов // Оптика атмосферы и океана. Т 15. № 11.-2002.-С.1031-1035.

39. Сысо, А.И. Загрязнение атмосферы, снегового и почвенного покрова г. Новосибирска / А.И. Сысо, B.C. Артамонова, М.Ю. Сидорова, Ю.В. Ермолов, А.С. Черевко // Оптика атмосферы и океана. Т 18. № 8. 2005. - С. 663-669.

40. ГН 2.1.6.1338-03. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест / Гигиенические нормативы ГН 2.1.6.1338-03 от 25 июня 2003 г. М.: Госстандарт России, 2001.-29 с.

41. Гаврилов, А. С. Вопросы прогноза погоды, климата, циркуляции и охраны атмосферы / А. С. Гаврилов. Межвуз. сб. науч. тр. Пермь: Изд-во Перм. гос. ун-т., 1998. - 111 с.

42. Drake, Т. Snow рН and dust loading at Schefferville Quebec / T. Drake, T. Moote // Canadian Geographer. Vol. 24. № 3. 1980. - P. 286-291.

43. Александров, B.IO. Экологические проблемы автомобильного транспорта / B.IO. Александров Новосибирск, 1995. - 413 с.

44. Атмосфера. Справочное издание. — Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 510 с.

45. Матвеев, А.Т. Курс общей метеорологии. Физика атмосферы / А.Т. Матвеев. JL: Гидрометеоиздат, 1976. - 639 с.

46. Samfield M. Energy sources / M. Samfield I I Atmos. Environment. Vol. 3. -1977.-P. 22-28.

47. Тшценко, Н.Ф. Охрана атмосферного воздуха. 4.2: Распределение вредных веществ / Н.Ф Тшценко, А.Н. Тищенко. М.: Химия, 1993. - 234 с.

48. Алисов, Б.П. Курс климатологии. Ч. 1,2. / Б.П. Алисов, О.А. Дроздов, Е.С. Рубинштейн. -JL: Гидрометеоиздат, 1952.-487 с.

49. Василенко, В.Н. Мониторинг загрязнения снежного покрова / В.Н. Василенко, И.М. Назаров, Ш.Д. Фридман. -JL: Гидрометеоиздат, 1985. 181 с.

50. Вредные вещества в промышленности. Т. 3. JI.: Химия, 1977. - 605 с.

51. Михайлов, В.А. Исследование элементного состава атмосферных аэрозолей с помощью современных аналитических методов. / В.А. Михайлов, С.Г. Пушкин, А.А. Назаров и др. // Труды Зап.-Сиб. института. Вып. 40. -М.: Гидрометеоиздат, 1979. С. 55-78.

52. Теверовский, E.II. Допустимые выбросы радиоактивных и химических веществ в атмосферу / Е.Н. Теверовский, Н.Е. Атемова, А.А. Бондарев и др. -М.: Эиергоатомиздат, 1985.-216 с.

53. Crealius, Е. Contaminations of soils near a copper smelter by arsenic, antimony and lead / E. Crealius, C. Tohnson, 0. Hofer // Water Air and Soil Pollut. Vol. 3. 1974.-P. 337-342.

54. Андреев, B.B. Проблемы взаимодействия промышленных узлов и окружающей природы / В.В. Андреев, М.П. Дербинова, Ю.Г. Саушкин // Проблемы территориальной организации промышленных районов и узлов СССР.-М.:Изд-во МГУ, 1974.-С. 19-25.

55. Методические рекомендации по геохимической оценке территории городов химическими элементами. -М., 1982. 111 с.

56. Коржнсв, B.II. Геоэкология Алтая: Учебное пособие. Бийск: НИЦ БПГУ, 2001.- 109 с.

57. Фельдман, Ю.Г. Гигиеническая оценка автотранспорта как источника загрязнения атмосферного воздуха. -М: Медицина, 1975. 144 с.

58. Малышев, В.И. Введение в экспериментальную спектроскопию М.: Наука, Глав. ред. физ.-мат. литературы, 1979, - 466 с.

59. Зельбертштсйн, Х.И. Спектральный анализ чистых веществ // Под ред. Зельбертштейп Х.И. -М.: Химия, 1971. -414 с.

60. Лебедев, В.В. Техника оптической спектроскопии / В.В. Лебедев М.: Изд-во МГУ, 1986.-352 с.

61. Дягилев, Е.В. Применение атомпо-эмиссионного метода анализа для контроля чистоты воздуха / Е.В. Дягилев, З.И. Отмахова, В.И. Кулешов, М.А. Разумов // Аналитическая химия. Т. 41. -М., 1990. 70 с.

62. Терек, Т. Эмиссионный спектральный анализ / Т. Терек, И. Мика, Э. Ге-гуш. Т. 1-2.-Мир, 1982. Т. 1 -286 е., Т. 2-464 с.

63. Василенко, В.Н. Мониторинг загрязнения снежного покрова / В.Н. Василенко, И.М. Назаров, Ш.Д. Фридман. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. - 180 с.

64. Савенко, B.C. Природные и антропогенные источники загрязнения атмосферы./B.C. Савенко.-М.: ВИНИТИ, 1991.-211 с.

65. Кондратьев, К.Я. Аэрозоль как климатообразующий компонент атмосферы. 1. Физические свойства и химический состав / К.Я. Кондратьев // Оптика атмосферы и океана. Т. 15. № 2. 2002. - С. 123-146.

66. Михайлов, В.А. Исследование элементного состава атмосферных аэрозолей с помощью современных аналитических методов / В.А. Михайлов, С.Г. Пушкин, А.А. Назаров, Э.Н. Гильберт // Тр. ЗСРНИИ. Вып. 40. 1979. -С. 55-78.

67. Кондратьев, К.Я. Аэрозоль как климатообразующий компонент атмосферы. 1. Свойства аэрозоля различных типов / К.Я. Кондратьев // Оптика атмосферы и океана. Т. 17. № 1. 2004. - С. 5-24.

68. Лайхтмап, Д.Л. Физика пограничного слоя атмосферы. / Д.Л. Лайхтман. -Л.: Гидрометеоиздат, 1976. С. 287-293.

69. Ходжср, Т.В. Химический состав аэрозоля и малые газовые примеси в атмосфере над Байкалом / Т.В. Ходжер, В.Л. Потемкин, В.А. Оболкин // Оптика атмосферы и океана. Т. 7. № 8. 1994. - С. 1059-1065.

70. Lcighton, P. Photochemistry of air pollution / P. Leighton. N.Y.: Academic press, 1961.-490 p.

71. Griffin, R.J. A coupled hydrophobic-hydrophilic model for predicting secondary organic aerosol formation / R.J. Griffin, K. Nguyen, D. Dabdub, J.H. Seinfeld //J.Atmos. Chem. V. 44. № 2. -2003. P. 171-190.

72. Бояркина, А.П. Аэрозоли в природных планшетах Сибири / А.П. Боярки-на, В.В. Бойковский, Н.В. Васильев и др. Томск: Изд-во ТГУ, 1993.

73. Grini, A. Saltation sandblasting behavior during mineral dust aerosol production / A. Grini, C.S. Zender, P.R. Colarco // Geophys. Res. Lett. V. 29. N 18. -2002.-P. 15/1-15/4.

74. Ilicks B.B. Trends in the eastern U.S. sulfur air quality from the Atmospheric Integrated Research Monitoring Network / B.B. Hicks, R.S. Artz, T.P. Meyers, R.P. Hosker, Jr. // J. Geophys. Res. D. V. 107. № 12. 2002. -P. ACH6/1-ACH6/12.

75. Quinn, P.K. A 3-year record of simultaneously measured aerosol chemical and optical properties at Barrow, Alaska / P.K. Quinn, T.L. Miller, T.S. Botes, J.A. Ogren. E. Andrews, C.E. Shaw // J. Geophys. Res. D. V. 107. № 11. 2002. -P. AAC8/1-AAC8/15.

76. Shimota, A. Retrieval for physical parameters of aerosols in an urban area by ground-based FTIR measurement/ A. Shimota, H. Kobayashi, K. Wada // J. Geophys. Res. D. V. 107. № 14. -2002. P. AAC6/1-AAC6/10.

77. Безуглая, Э.Ю. Мониторинг состояния загрязнения атмосферы в городах. / ЭЛО. Безуглая. JL: Гидрометеоиздат, 1986. - 284 с.

78. Белан, Б.Д. Пространственная изменчивость характеристик атмосферного аэрозоля / Б.Д. Белан, А.И. Гришин, Г.Г. Матвиенко, И.В. Самохвалов. -Новосибирск: Наука, 1989. 152 с.

79. Берлянд, М.Е. Прогноз и регулирование загрязнения атмосферы. / Бер-лянд М.Е. JI.: Гидрометеоиздат, 1985. - 272 с.

80. Берлянд, М.Е. Современные проблемы атмосферной диффузии и загрязнения атмосферы. / М.Е. Берлянд. -JI.: Гидрометеоиздат, 1975.-448 с.

81. Прокачева, В.Г. Снежный покров в сфере влияния города / В.Г. Прокаче-ва, В.Ф. Усачев. -JI.: Гидрометеоиздат, 1989. С. 10-14.

82. Куценогим, К.П. Элементный состав атмосферных аэрозолей Новосибирской области в летний период / К.П. Куценогий, Г.А. Ковальская, А.И. Смирнова, В.И. Макаров, Е.И. Кирова, К.В. Золотарев // Оптика атмосферы и океана. Т. 11. № 7. 1998. - С. 729-732.

83. Канлинский, А.Е. Динамика накопления дымового аэрозоля в пониженной части территории г. Барнаула / А.Е. Каплинский, Н.В. Кисляк, И.А. Суторихин // Оптика атмосферы и океана. Т. 11. № 12. 1998. -С. 13411343.

84. Оболкнн, В.А. Сравнительные данные о химическом составе аэрозолей континентальных и арктических районов Восточной Сибири / В.А. Обол-кин, B.JI. Потемкин, Т.В. Ходжер // Оптика атмосферы и океана. Т. 11. №6.- 1998.-С. 632-635.

85. Журавлев, А.А. Исследование антропогенной составляющей суточной изменчивости концентрации газовых составляющих и аэрозоля в городском воздухе) / А.А. Журавлев, Г.М. Тептин, О.Г. Хуторова // Оптика атмосферы и океана. Т. 15. № 10. 2002. - С. 929-934.

86. Белых, Л.И. Источники загрязнения атмосферы полициклическими ароматическими углеводородами в промышленном Прибайкалье / Л.И. Белых,

87. Ю.М. Малых, Э.Э. Пензина, А.И. Смагунова // Оптика атмосферы и океана. Т. 15. № 10. -2002. -С. 944-948.

88. Сысо, А.И. Загрязнение атмосферы, снегового и почвенного покрова г. Новосибирска / А.И. Сысо, B.C. Артамонова, М.Ю. Сидорова, Ю.В. Ермолов, А.С. Черевко // Оптика атмосферы и океана. Т. 18. № 8. 2005. - С. 663-669.

89. Ильин, В.Б. Микроэлементы и тяжелые металлы в почвах и растениях Новосибирской области / В.Б. Ильин, А.И. Сысо. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2001.-229 с.

90. Поляков, А.Я. Некоторые показатели здоровья детского населения в системе социально-гигиенического мониторинга / А.Я. Поляков, В.Н. Михеев, К.П. Петруничева // Современные проблемы медицины окружающей среды.-М„ 2004. С. 209-210.

91. Беккер, А.А. Охрана и контроль загрязнения природной среды / А.А. Бек-кер, Т.Б. Агаева. JL: Гидрометеоиздат, 1989. - 286 с.

92. Вайдина, H.JI. Содержание тяжелых металлов в гранулометрических фракциях почв в Новосибирске / H.JI. Вайдина // Агрохимия. № 3. 2001. -С. 69-74.

93. Эколого-геохимические условия Новосибирского промышленного района. Отчет о геолого-экологических исследованиях масштаба 1:200 000, выполненных Геоэкоцентром в 1991-1997 гг. Новосибирск, 1997.-254 с.

94. Белан, Б.Д. Основные результаты самолетного зондирования аэрозоля в ИОА СО РАН (1981-1991) / Б.Д. Белан, В.Е. Зуев, М.В. Панченко // Оптика атмосф. и океана. Т. 8. № 1-2. 1995. - С. 131-156.

95. Аришнов, М.Ю. Многолетняя изменчивость тропосферного аэрозоля над Западной Сибирью / М.Ю. Аршинов, Б.Д. Белан, В.К. Ковалевский, А.П. Плотников, Т.К. Скляднева, Г.Н. Толмачев // Оптика атмосферы и океана. Т. 13. № 6-7. 2000. - С. 627-630.

96. Хуторова, О.Г. Временные вариации аэрозоля и малых газовых примесей в приземном городском воздухе / О.Г. Хуторова, Г.М. Тептин // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. Т. 39. № 6. 2003. - С. 782-790.

97. Коржнев, В.Н. Геоэкология Алтая. / В.Н. Коржнев. Учебное пособие. -Бийск: НИЦ БПГУ, 2001.- 109 с.

98. Любовцева, Ю.С. Исследование характеристик и процессов трансформации природного аэрозоля / Ю.С. Любовцева, Н.И. Юдин, Н.В. Мельников // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. Т. 17. №7. 1981. - С. 716724.

99. Любовцева, Ю.С. Состав и оптические свойства субмикронной фракции атмосферного аэрозоля / Ю.С. Любовцева, Н.И. Юдин, Л.Г. Яскович / Оптика атмосферы и аэрозоль. М.: Наука, 1986. - С.65-81 .

100. Lushnikov, A.A. Atmospheric aerosol the subject of physicochemical study in Atmospheric aerosol and nucleation / A.A. Lushnikov, Yu. S. Lyubovtseva. Ed. by Wagner and Vali. Springer-Verlag, 1988. -P.138-157.

101. Петров, А.В. Оценка параметров аэрозольных выбросов в атмосферу от стационарных источников / А.В. Петров, И.А. Суторихин. Вопросы санитарно-эпидемиологического благополучия в Алтайском крае. Барнаул: Изд-во Аз Бука, 2003. - С. 87-90.

102. Петров, А.В. Использование полистатической схемы визирования при мониторинге аэрозольных выбросов / А.В. Петров // Ползуновский вестник. №2. 2004 г.-С. 122.

103. Каплинский, А.Е. Динамика физико-химических параметров городского аэрозоля при прохождении холодного фронта / А.Е. Каплинский, И.А. Суторихин // Оптика атмосферы и океана. Т. 7. № 8. -1994. С. 1149-1153.

104. Пурдик, JI.II. Ландшафтно-экологические исследования территории г. Барнаула / Л.Н. Пурдик, И.Н. Ротанова // Тезисы докладов научно-практической конференции «Наука — городу Барнаулу». Барнаул: Изд-во АлтГУ, 1999.-С. 133.

105. Букатый, В.И. Динамика микрофизических параметров приземного аэрозоля г. Барнаул / В.И. Букатый, А.С. Самойлов, И.А. Суторихин // Оптика атмосферы и океана. Т. 17. № 5-6. 2004. - С. 461-463.

106. Букатый, В.И. Исследование аэрозольных загрязнений приземной атмосферы г. Барнаул / В.И. Букатый, А.С. Самойлов, И.А. Суторихин // Тез. докл. «XI Рабочая группа «Аэрозоли Сибири» Томск, 2004. - С. 7.

107. Панчснко, М.В. Внутрисезонные факторы изменчивости характеристик субмикронного аэрозоля. 1. Воздушные массы / М.В. Панчеико, С.А. Тер-пугова // Оптика атмосферы и океана. Т. 8. № 12. 1995. - С. 1761-1772.

108. Белан, Б.Д. Изменения концентрации озона в приземном слое воздуха / Б.Д. Белан, JI.A. Колесников, О.Ю. Лукьянов, М.К. Микушев и др. // Оптика атмосферы и океана. Т. 5. № 6. 1992. - С. 561-672.

109. Белан, Б.Д. Результаты климато-экологического мониторинга на TOR-станции. 4.2. Газовый состав приземного воздуха / Б.Д. Белан, В.Е. Ме-лешкин, И.Е. Мелешкин, Г.Н. Толмачев // Оптика атмосферы и океана. Т. 8. №6.- 1995.-С. 875-883.

110. Зуев, В.В. Многолетняя изменчивость озона и диоксида азота в стратосфере по результатам шестилетних наблюдений на Сибирской лидарной станции / В.В. Зуев, М.В. Гришаев, С.И. Долгий // Оптика атмосферы и океана. Т. 16. № 1.-2003.-С. 58-62.

111. Зуев, В.В. Мониторинг озопосферы на Сибирской лидарной станции / В.В. Зуев, В.И. Маричев, С.В. Смирнов // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. Т. 35. №3.- 1999.-С. 602-611.

112. Заяханов, А.С. Измерение приземной концентрации газовых примесей в. г. Улан-Удэ / А.С. Заяханов, Г.С. Жамсуева, В.П. Бутуханов, Ю.Л. Ломухин, Г.Е. Баранников // Оптика атмосферы и океана. Т. 11. № 7. 1998. - С. 740-743.

113. Воробьева, А.И. Атмосферные загрязнения Томска и их влияние па здоровье населения / А.И. Воробьева, М.А. Медведева и др. Томск, 1992. -191 с.

114. Нецветаева, О.Г. Поступления серы и азота с атмосферными выпадениями в промышленных районах Прибайкалья / О.Г. Нецветаева, Л.П. Голобо-кова, И.В. Коровякова и др. // Тезисы докладов. «V Рабочая группа «Аэрозоли Сибири» Томск, 1998. - С.З.

115. Смоляков, Б.С. Сопоставление ионного состава атмосферных аэрозолей и мокрых выпадений на юге западной Сибири / Б.С. Смоляков, Л.А. Павлюк, К.П. Куценогий, И.Ю. Конченко, А.И. Смирнова / Оптика атмосферы и океана. Т 10. № 6. 1997. - С. 656-663.

116. Глазовский, Н.Ф. Химический состав снежного покрова некоторых районов Верхнеокского бассейна / Н.Ф. Глазовский, А.И. Злобина, В.П. Учва-тов // Региональный экологический мониторинг. М., 1983. - С. 67-83.

117. Кошинскнй, С.Д. Климат Барнаула / С.Д. Кошинский, В.Л. Кухарская. -Л: Гидрометеоиздат, 1984. 142 с.

118. Орлова, В.В. Климат СССР. Вып. 4. Западная Сибирь / В.В. Орлова Л.: Гидрометеоиздат, 1962. -360 с.139. http://www.gismeteo.ru140. http://www.weatheronline.co.uk

119. Бордовская, Л.И. Некоторые сведения о «ныряющих» циклонах над Западной Сибирью / Л.И. Бордовская. Труды НРГМЦ. Вып. 5. 1969-С. 24-28.

120. Швср, Ц.А. Атмосферные осадки на территории СССР / Ц.А. Швер -JL: Гидрометеоиздат, 1976.-302 с.

121. Справочник но климату СССР. Вып. 20, ч. 1-5. JL: Гидрометеоиздат, 1965-1970.

122. Кошинский, С.Д. Опасные явления погоды на территории Сибири и Урала/Под ред. С.Д. Кошинского. Ч. 1. -JI.: Гидрометеоиздат, 1979.-382 с.

123. Охрана окружающей среды в Алтайском крае в 2002-2004 г.г. Стат. Сборник / Территориальный орган Федеральной службы гос. статистики по Алтайскому краю. Барнаул, 2005. - 72 с.

124. Охрана атмосферного воздуха в 1999-2001 гг. / Стат. сборник / Алтайский краевой комитет гос. статистики. Барнаул, 2002. - 24 с.

125. Израэль, Ю.А. Кислотные дожди / Ю.А. Израэль, И.М. Назаров, Л.Я. Прессман, Ф.Я. Новинский и др. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - 206 с.

126. Василенко, В.П. Нейтрализация кислотных осадков в Северном полушарии / В.П. Василенко, И.Ф. Дликман, И.М. Назаров и др. // Метеорология и гидрология. № 8. 1993. - С. 35-39

127. Селегей, Т.С. Потенциал рассеивающей способности атмосферы / Т.С. Селегей, И.П. Юрченко // География и природные ресурсы. № 2. 1990. -С. 136.

128. Израэль, Ю.А. Обзор загрязнения природной среды в Российской Федерации за 2004 г. / Ю.А. Израэль, Ю.С. Цатуров, А.В. Цыбань, Г.М. Черно-гаева, В.В. Челюканов, В.И. Егоров. Москва: Росгидромет, 2005. - 171 с.

129. Кошелев, А.А., Ташкинова Г.В., Чебаненко Б.Б. Экологические проблемы энергетики / А.А. Кошелев, Г.В. Ташкинова, Б.Б. Чебаненко. -Новосибирск: Наука, 1989.-322 с.

130. Филиппов, С.П. Экологические характеристики теплоисточников малой мощности / С.П. Филиппов, П.П. Павлов, А.В. Кейко, А.Г. Горшков, Л.И. Белых. Иркутск, (Препринт / Институт систем энергетики СО РАН, № 5). - 1999.-48 с.

131. Кучменко, Е.В. Идентификация данных о выбросах объектов теплоэнергетики на основе химического анализа состава осадков / Е.В. Кучменко, Е.В. Моложникова, С.П. Филиппов // Оптика атмосферы и океана. Т. 15. №5-6.-2002.-С. 541.

132. Бримбклумб, П. Состав и химия атмосферы / П. Бримбклумб. Пер. с англ.-М.: Мир, 1988.-352 с.

Информация о работе

Чефранов, Иван Павлович
кандидата технических наук
Барнаул, 2006
ВАК 25.00.36

Диссертация

Исследование динамики аэрозольных загрязнений снегового покрова промышленного города - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы