Статья: Оценка состояния снега и льда на юго-западном побережье озера Байкал по данным химического анализа талой воды

Сульфат-ионы выступают в качестве информативных индикаторов антропогенного загрязнения, особенно вдоль побережья.

Концентрации сульфат-ионов в проанализированных пробах снега и льда за годы исследования определялись в широком диапазоне - от 0,9 до 23,4 мг/дм³. Наиболее высокие концентрации данных веществ установлены в 2016 г. (17-20 мг/дм³) в пробах снега, отобранных в устье р. Голоустной, на прибрежной части акватории оз. Байкал.

Вероятно, сульфаты попадают на данный участок от населенных пунктов вместе с ветровым выносом по долине реки. В 2017 г. сульфат-ионы в большинстве проб снега и льда не были обнаружены. В 2018 г. концентрации SO₄ возросли и достигали 18,6 мг/дм³, максимальные концентрации зафиксированы в окрестностях пос. Булунчук.

Фоновое содержание сульфатов составляет 5,5 мг/дм³ [Грачев, 2001], соответственно, в большинстве проб 2016 и 2018 гг. зафиксировано превышение данных значений. Согласно СанПиН 2.1.4.1074-01 предельно допустимая концентрация для сульфатов в водах рыбных хозяйств составляет 100 мг/дм³.

Хлориды представляют собой соли соляной кислоты. Концентрация хлорид-ионов в большинстве образцов снега и льда, отобранных в зимний период 2016-2017 гг., определены на уровне ниже региональных фоновых значений, равных 0,4 мг/дм³ [Грачев, 2001], и санитарных норм для водоемов рыбного хозяйства, составляющих 300 мг/дм³. За годы исследований максимальные концентрации Cl обнаружены в образцах, отобранных в 2018 г. (1,45-2,10 мг/дм³).

Наибольшее содержание хлорид-ионов с превышением региональных фоновых значений определено в пробах, отобранных вблизи пос. Большое Голоустное. В прибрежной части акватории озера концентрации варьируются в пределах 1,6--1,8 мг/дм³, что также превышает региональные фоновые значения.

Нефтепродукты. Содержание нефтепродуктов в большинстве рассмотренных проб снега превышает санитарные нормы, установленные для водоемов рыбохозяйственного пользования, составляющие 0,05 мг/дм³ (рис. 4). Как правило, в снежном покрове концентрации данных поллютантов выше, чем во льду.

Рис. 4. Распределение концентраций нефтепродуктов в 2016 и 2018 гг., мг/дм³

В проанализированных пробах за 2016 г. среднее содержание нефтепродуктов в снеговом покрове составляло 0,075 мг/дм³. Высокие концентрации (0,102 мг/дм³) зафиксированы в пробе, отобранной на акватории Байкала, в прибрежной части, у церкви. В пробе льда, взятой из этой же точки, концентрации нефтепродуктов ниже -- 0,005 мг/дм³. Нефтепродукты в образцах льда определены на уровне ниже ПДК в диапазоне 0,003--0,005 мг/дм³.

Высокое содержание (0,062 мг/дм³) отмечено в пробе льда, взятого с акватории озера в прибрежной части северо-восточнее пос. Большое Голоустное. В 2014 г. концентрации нефтепродуктов находились на уровне ниже предельно допустимых концентраций [Янчук, 2016].

Тяжелые металлы. В настоящее время термином «тяжелые металлы» обозначают ряд химических элементов, обладающих определенными свойствами, токсичными как для человеческого организма, так и для окружающей среды [Berman, 1980].

Данные элементы достаточно распространены в природе, они могут быть естественного и техногенного происхождения. Антропогенными источниками тяжелых металлов являются: химическая промышленность, предприятия цветной металлургии, автомобильный транспорт и др. В атмосферном воздухе металлы присутствуют в виде пыли и аэрозолей. В отобранных образцах снега и льда было рассмотрено содержание Cr, Mn, Ni, Cu, Zn, Sr и Pb, эти элементы относятся к различным классам опасности (табл.).

Таблица

Классификация тяжелых металлов по опасности, ПДК и фоновые значения

Примечание: «-» - данные отсутствуют. В рассмотренных образцах льда, отобранных с акватории Байкала, концентрации тяжелых металлов ниже, чем в пробах снега. ПДК - установленные для рыбохозяйственной деятельности.

Для оценки уровня загрязнения снега и льда тяжелыми металлами было проведено сравнение полученных результатов с установленными санитарными нормами для водоемов рыбохозяйственного назначения и с фоновыми региональными значениями [Геохимия окружающей среды ... , 2008].

Концентрации хрома, никеля и стронция в отбранных образцах снега и льда за все годы исследования оказались ниже установленных санитарных норм и фоновых значений.

В пробах 2016 г. содержание марганца было ниже установленного ПДК (0,01 мг/дм³) и фонового значения (0,024 мг/дм³). Превышение ПДК в 0,8-0,9 раза по концентрации данного элемента установлено в пробах снега, отобранных в 2017 г. вблизи пос. Булунчук, на р. Голоустной и в 2018 г. на акватории озера, южнее подворья Свято-Никольской церкви, примерно в 20 м от берега и вблизи пос. Большое Голоустное. Максимальная концентрация марганца, составляющая 0,043 мг/дм³, определена в 2018 г. в образцах снега, взятого в окрестностях с. Малое Голоустное.

Концентрации меди в исследуемых пробах снега и льда находились в пределах 0,015-0,002 мг/дм³, превышающих установленные предельно допустимые концентрации, но соответствующих региональным фоновым значениям [Геохимия окружающей среды ... , 2008].

Высокое содержание Си - с превышением ПДК в 8 раз и фона в 4 раза - отмечено в 2017 г. в снеге, взятом из точки, расположенной вблизи пос. Булунчук, на русле р. Голоустной.

Цинк в пробах снега и льда, отобранных в 2016 г., находился в пределах 0,001-0,009 мг/дм³. Превышение ПДК зафиксировано в пробе снега, отобранной на акватории озера, в прибрежной части, южнее церкви, а также во льду, взятом южнее Малого Голоустного, примерно в 1 км от берега. Концентрации составляли 0,017 и 0,025 мг/дм³ соответственно. В 2017 г. превышение установленных санитарных норм в 2,2 раза и фона в 1,1 раза зафиксировано в снеге акватории р. Голоустной в окрестностях пос. Булунчук. В 2018 г. превышение ПДК в 0,6 раза по 2и наблюдалось в образцах снега, отобранных с акватории р. Голоустной вблизи населенных пунктов Малое и Большое Голоустное.

Содержание свинца в рассмотренных образцах снега и льда, отобранных как на акватории озера, так и вблизи поселений, отмечалось на уровне от 0,001 до 0,03 мг/дм³. Наибольшие концентрации зафиксированы в точках отбора, расположенных в окрестностях населенных пунктов, и в прибрежной части акватории Байкала, меньшие значения - в местах, удаленных от антропогенных источников.

Заключение

Результаты проведенных в 2016-2018 гг. снегосъемок дали представление о химическом составе снега и льда на территории Голоустненских поселений, пос. Булунчук, а также прилегающей к побережью акватории Байкала.

Сравнение данных за трехлетний период показало, что в талой воде рассматриваемой территории наблюдается тенденция к росту водородного показателя, содержания взвешенных веществ, хлоридов, нефтепродуктов, марганца.

По химическому составу талые воды снега и льда относятся к гидрокарбонатным.

Основные катионы минерализации в пробах определены на уровне допустимых санитарных норм.

Концентрации сульфатов и хлоридов не превышают установленных нормативных показателей, но выше региональных фоновых значений для данной территории.

Вероятно, основными источниками загрязняющих веществ снежного покрова и льда на рассматриваемой территории являются выбросы, поступающие от населенных пунктов.

В поселениях широко применяется печное отопление, в безветренную и холодную погоду зимой выбросы от печей могут приводить к смогу и оседанию сажи.

Как правило, повышенное содержание взвешенных веществ, гидрокарбонатов, сульфатов, хлоридов, нефтепродуктов, Mn, Cu, Zn, Pb, а также высокие значения водородного показателя отмечаются в точках отбора проб, расположенных вблизи с. Малое Голоустное и поселков Большое Голоустное и Булунчук, а также в устье р. Голоустной, в местах протекания реки вблизи селитебной зоны и на прибрежной части акватории Байкала, куда поллютанты поступают от выбросов местных котельных с северо-западным ветром по долине р. Голоустной. Таким образом, в прибрежной части оз. Байкал формируется очаг антропогенного загрязнения.

В местах отбора проб, находящихся на удалении от населенных пунктов, концентрации рассматриваемых веществ соответствуют ПДК и фоновым значениям.

Список литературы

1. Алекин О. А. Основы гидрохимии. Л. : Гидрометоиздат, 1970. 442 с.

2. Василенко В. Н., Назаров И. М., Фридман Ш. Д. Мониторинг загрязнения снежного покрова. Л. : Гидрометеоиздат, 1985. 181 с.

3. Волошин А. Л., Андреев С. Г., Пронин В. Н. Климатические особенности // Байкал. Природа и люди / под ред. А. К. Тулохонова. Улан-Удэ : ЭКОС : Изд-во БНЦ СО РАН, 2009. 160 с.

4. Географический энциклопедический словарь. М. : Сов. энцикл., 1989. 592 с.

5. Грачев М. А. О современном состоянии экологической системы озера Байкал. Иркутск : ЛИН СО РАН, 2001. 156 с.

6. Геохимия окружающей среды Прибайкалья (Байкальский экологический полигон) / В. И. Гребенщикова, Э. Е. Лустенберг, Н. А. Китаев, И. С. Ломоносов. Новосибирск : Акад. из-во «Гео», 2008. 234 с.

7. Потемкин В. Л., Потемкина Т. Г., Гусева Е. А. Региональный перенос примесей как геоэкологическая проблема Прибайкалья // Вестник ИрГТУ. 2011. № 6. С.103-107.

8. Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши. Ч. 1 / под ред. Л. В. Боевой. Ростов-на-Дону : Изд-во НОК, 2009. 1045 с.

9. Янчук М. С. Нефтепродукты в поверхностных и снеговых водах юго-западного побережья озера Байкал // Известия Иркутского государственного университета. Серия: Науки о земле. 2016. № 18. С. 140-149.

10. Bell H. L. Effect of low pH on the survival and emergence of aquatic insects // Water Res. 1971. Vol. 5. P. 313-319.

11. Berman E. Toxic Metals and their Analysis. John Wiley & Sons Canada, Limited, 1980. 304 р.

12. Interpretation of snow properties from imaging spectrometry / J. Dozier, R. O. Green, A. W. Nolin, T. H. Painter // Remote Sensing of Environment. 2009. Vol. 113, N 1. P. 25-37.

13. Environmental impacts of urban management - the alpine case study of Innsbruck / C. Engelhard, S. De Toffol, I. Lek, W. Rauch, R. Dallinger // Science of the Total Environment. 2007. Vol. 32. P. 286-294.

14. Hagen A., Langeland A. Polluted snow in soutgern Norvay and the effects of the melt water on freshwater and aquatic organisms // Environ. Pollut. 1973. Vol. 5. P. 45-57.

15. Influence of cement-lime industry on the physico-chemical and chemical properties of snow cover in a “Biale Zaglqbie” region in February 2012 / R. Kozlowski, K. Jarzyna, M. Jozwiak, M. Szwed // Monitoring Srodowiska Przyrodniczego. 2012. Vol. 13. P. 71-80.

16. Leivestad H., Muniz I. P. Fish rill at low pH in a Norwegian river // Nature. 1976. 259. P. 391-392.

17. Siudek P., Frankowski M., Siepak J. Trace elements distribution in the snow cover from an urban area in central Poland. Environ Monit Assess, 2015. Vol. 187. 225 р.

18. Siudek P., Falkowska L., Urba A. Temporal variability of particulate mercury in the air over the urbanized zone of the southern Baltic // Atmospheric Pollution Research. 2011. Vol. 2. P. 484-491.

References

1. Alekin O.A. Osnovy gidrohimii [Basics of hydrochemistry]. Leningrad, Gidrometoizdat Publ., 1970, 442 p. (in Russian)

2. Vasilenko V.N., Nazarov I.M., Fridman S.D. Monitoring zagryazneniya snezhnogo pokrova [Monitoring of snow cover pollution]. Leningrad, Gidrometeoizdat Publ., 1985, 181 p. (in Russian)

3. Voloshin A.L., Andreev S.G., Pronin V.N. Klimaticheskie osobennosti [Climate features]. Bajkal. Priroda i lyudi. Ed. A.K. Tulohonov. Ulan-Ude, EKOS, BNC SB RAS Publ., 2009, 160 p. (in Russian)

4. Geograficheskij enciklopedicheskij slovar [Geographical encyclopedic dictionary]. Moscow, Soviet enciklopediya, 1989, 592 p. (in Russian)

5. Grachev M.A. O sovremennom sostoyanii ekologicheskoj sistemy ozera Bajkal [About the current state of the ecological system of lake Baikal]. Irkutsk, LIN SB RAS Publ., 2001, 156 p. (in Russian)

6. Grebenshchikova V.I., Lustenberg E.E., Kitaev N.A., Lomonosov I.S. Geohimiya okruzhayushchej sredy Pribajkalya (Bajkalskij ehkologicheskij poligon) [Geochemistry of the environment of Baikal region (the Baikal ecological landfill)]. Novosibirsk, Geo Publ., 2008, 234 p. (in Russian)

7. Potemkin V.L., Potemkina T.G., Guseva E.A. Regionalnyj perenos primesej kak ge- oekologicheskaya problema Pribajkaliya [Regional transfer of impurities as a geo- ecological problem of the Baikal region]. Vestnik IrGTU [Vestnik Irgtu], 2011, vol. 6, pp. 103-107. (in Russian)

8. Rukovodstvo po himicheskomu analizu poverhnostnyh vod sushi [Guidance on chemical analysis of surface waters of the land.]. Part 1. Ed. by I.V. Boevoj. Rostov-na-donu, 2009, 1045 p. (in Russian)

9. Yanchuk M.S. Nefteprodukty v poverhnostnyh i snegovyh vodah yugo-zapadnogo poberezh'ya ozera Bajkal [Oil products in surface and snow waters of the South-West coast of lake Baika]. The Bulletin of Irkutsk State University. Series Earth Sciences, 2016, no. 18, pp. 140-149 (in Russian)

10. Bell H.L. Effect of low pH on the survival and emergence of aquatic insects. Water Res., 1971, no. 5, pp. 313-319.

11. Berman E. Toxic Metals and their Analysis. John Wiley & Sons Canada, Limited, 1980,

12. 304 p.

13. Dozier J., Green R.O., Nolin A.W., Painter T.H. Interpretation of snow properties from imaging spectrometry. Remote Sensing of Environment, 2009, vol. 113, no. 1, pp. 25-37.

14. Engelhard C., De Toffol S., Lek I., Rauch W., Dallinger R. Environmental impacts of urban management - the alpine case study of Innsbruck. Science of the Total Environment, 2007, no. 32, pp. 286-294.

15. Hagen A., Langeland A. Polluted snow in soutgern Norvay and the effects of the melt water on freshwater and aquatic organisms. Environ. Pollut., 1973, no. 5, pp. 45-57.

16. Kozlowski R., Jarzyna K., Jozwiak M., Szwed M. Influence of cement-lime industry on the physico-chemical and chemical properties of snow cover in a “Biale Zaglqbie” region in February 2012. Monitoring Srodowiska Przyrodniczego, 2012, no. 13, pp. 71-80.

17. Leivestad H., Muniz I.P. Fish rill at low pH in a Norwegian river. Nature, 1976, vol. 259, pp. 391-392.

18. Siudek P., Frankowski M., Siepak J. Trace elements distribution in the snow cover from an urban area in central Poland. EnvironMonit Assess, 2015, p. 225.

19. Siudek P., Falkowska L., Urba A. Temporal variability of particulate mercury in the air over the urbanized zone of the southern Baltic. Atmospheric Pollution Research, 2011, no. 2, pp. 484-491. Код научной специальности: 25.00.36