Элементный и минерально-фазовый составы техногенных аэрозолей как основа метода для оценки качества окружающей среды урбанизированных и горнопромышленных территорий Сибири

Номер гранта:14-05-00289
Область научного знания:науки о земле
Тип конкурса: («а» (до 2016))(«а») инициативные научные проекты
Год выполнения:2014г.
Руководитель: Артамонова С.Ю.
Статус заявки:поддержана

Аннотация к заявке:

Выявлено, что в условиях Сибири снежный покров и растительность являются сезонными депонирующими компонентами городской среды, адекватно отражающими существующее техногенное аэрозольное загрязнение. В течение зимы в устойчивом снежном покрове фиксируются твёрдые аэрозольные частицы, а также частично - сорбированные на твердых фазах газообразные продукты. Изучение элементного и минерально-фазового состава аэрозольных частиц, накопленных за зиму в снежном покрове, позволяет выявить вклад отдельных источников среди множества в общее техногенное загрязнение территории. В летнее время в тканях городской растительности идет накопление большинства техногенных элементов.С помощью современных методов изучения вещества - электронной микроскопии со встроенным спектрографом, ICP-MS, на основе изучения форм нахождения аэрозолей в снежном покрове и в тканях растительности будет разработан метод экспресс оценки качества окружающей среды урбанизированных и горнопромышленных территорий. Применение современных ГИС-методов и методов математического моделирования путем постановки прямой и обратной задач позволит провести анализ пространственного распределения аэрозольного загрязнения и создание карт экологического состояния урбанизированных и горнопромышленных территорий практически в режиме on-line.

Аннотация к отчету по результатам реализации проекта:

При выполнении исследований особое внимание обращено изучению особенностей загрязнения городского воздуха под влиянием выбросов предприятий ядерно-топливного цикла: Сибирского химического комбината (СХК) в г. Северске, где идет переработка РАО, и Новосибирского завода химконцентратов (НЗХК) в г. Новосибирске, где производятся топливные элементы (ТВЭЛ) для атомной промышленности. Выявлено, что депонирующий компонент среды – снежный покров (твердые осадки и жидкая фаза) является эффективным индикатором техногенной нагрузки урбанизированных территорий. На основе изучения твердых осадков 29-и крупнообъемных (от 80 л до 200 л) проб снежного покрова с применением МС-ИСП, РФА-СИ выявлено, что основными элементами – индикаторами выбросов СХК являются Th, U и редкоземельные элементы (РЗЭ). Выявлено, что шлейфы выбросов НЗХК и ТЭЦ-5, расположенных близко друг от друга, протянуты к северо-востоку от г. Новосибирска согласно доминирующих ветров и перекрываются между собой. Удалось отделить вклады НЗХК и ТЭЦ-5 в аэрозольное загрязнение: индикатором выбросов НЗХК является уран, а ТЭЦ-5 – Th, U и РЗЭ. Впервые с применением метода высокоточной полупроводниковой гамма-спектрометрии установлено, что техногенным аэрозолям НЗХК характерен особенный уран, неравновесный с радием-226, приводящий к снижению изотопного отношения 226Ra/238U до ~ 0.42. Кроме того, с помощью МС-ИСП выявлено, что выбросы НЗХК вносят в окружающую среду оружейный 235-й изотоп U, что приводит к устойчивому снижению в техногенных аэрозолях изотопного отношения 238U/235U до 77.43 при фоновом отношении 137.8. По 238U/235U изотопному признаку однозначно установлена максимальная протяженность шлейфа аэрозольного загрязнения НЗХК в 69.3 км к северо-востоку от НЗХК. Изучение аэрозольных частиц под сканирующим электронным микроскопом показало, что выбросы НЗХК поставляют в окружающую среду уран не только в рассеянном виде, но и в виде микрочастиц: по нашим расчетам, в течение года на 1 км2 площади 10-километровой округе НЗХК выпадает примерно 25 млн частиц оксидов U размерами 0.n–10 мкм. Прикрепление микрочастиц U к полым алюмосиликатным сфероидам, возможно, обеспечивает им дальний ветровой перенос – эти частицы найдены в 22.8 км к северо-востоку от НЗХК. Выявлено различие составов аэрозольных частиц, содержащих элементы с атомной массой тяжелее 56 (тяжелее Fe), названных «тяжелыми частицами», в аэрозолях СХК и НЗХК, также выявлено различие в составе РЗЭ-содержащих частиц СХК и НЗХК. Впервые при помощи диффузионного спектрометра ДСА в талом снеге изучено содержание наночастиц диапазона от 3 до 200 нм и выявлено их закономерное распределение в зависимости от степени техногенной нагрузки. Метод ВЭЖХ позволил среди наночастиц определить наличие кетонов, карбоновых кислот и др. органических соединений. Проведено термодинамическое моделирование с использованием программного пакета WATEQ4F (Ball&Nordstrom, 1991) для выяснения основных форм нахождения элементов-индикаторов в талом снеге. С помощью оптического счетчика аэрозолей ОСА-00001 впервые проведены прямые замеры плотности микрочастиц размером от 0.35 до 150 мкм в городском воздухе в период продолжительного зимнего антициклона, при этом выявлено сильное загрязнение воздуха в окрестностях именно НЗХК. По теме проекта опубликовано 12 статей, из них 4 в рецензируемых российских журналах, 2 статьи – на английском языке, подготовлены к опубликованию еще три статьи в заграничных рецензируемых журналах. Получено свидетельство гос.регистрации № 2014621077 по подготовленной базе данных. По теме проекта представлено 9 научных докладов: на Международном конгрессе «Интерэкспо ГЕО-Сибирь» в 2014 г. и 2016 г, на международных конференциях RAD-2015 в Будве, Черногория, SGEM-2015 в Албена, Болгарии, в SFR-2016 в г. Новосибирске и на V международной конференции «Радиоактивность и радиоактивные элементы в среде обитания человека» в г. Томске.
Аннотации к заявке и отчету приведены в авторской редакции. по состоянию на 16.08.2018.

Библиография

Приведена в авторской редакции.
Помог ли вам материал?
0    0