Оценка пылеаэрозольного загрязнения в зоне влияния цементного завода на основе изучения снегового покрова (Новосибирская область)

Darya A. Volodina, Anna V. Talovskaya, Egor G. Yazikov, Anna Yu Devyatova, Alexey V. Edelev

Результат исследования: Научные публикации в периодических изданияхстатьярецензирование

Аннотация

Актуальность. Загрязнение атмосферного воздуха является важной и актуальной проблемой современности. Одними из главных источников поступления твердых частиц являются предприятия строительной отрасли. Твердые частицы поступают в атмосферный воздух в результате добычи, транспортировки и измельчения сырьевых компонентов, обжига клинкера, помола и транспортировки цемента. В этой связи актуальным является экологическая оценка пылеаэрозольного загрязнения атмосферного воздуха в районах размещения цементных заводов. Цель: оценить состояние атмосферного воздуха в окрестностях цементного завода на основе изучения пылевой нагрузки, уровней накопления химических элементов и форм их нахождения в составе твердых частиц, осевших в снеговом покрове в окрестностях цементного завода г. Искитим. Объекты: твердая фаза снегового покрова, содержащая пылеаэрозольные частицы, осевшие из атмосферного воздуха в снеговой покров в районе расположения цементного завода, сырьевые компоненты для производства цемента (известняк, глина, шлак, пиритные огарки). Методы: атмогеохимический метод, включающий отбор и подготовку проб снегового покрова для получения твердой фазы снегового покрова; аналитические методы исследования проб: масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой, инструментальный нейтронно-активационный анализ, рентгенофазовый метод, сканирующая электронная микроскопия; методы статистической обработка результатов в программном обеспечении «STATISTICA 8»; эколого-геохимический анализ данных путем расчета показателей - пылевая нагрузка (Pn), коэффициент концентрации (Kc), суммарный показатель загрязнения (Zспз), картографическое представление результатов в ПО «Surfer 11» и «CorelDraw X7». Результаты. Уровни пылевой нагрузки в окрестностях цементного завода находятся в широком диапазоне (от 57 до 1028 мг/(м2∙сут.) при среднем значении 318 и фоне 7 мг/(м2∙сут.). По нормативным градациям формируются уровни пылевого загрязнения от низкого до очень высокого. По мере удаления от предприятия в север-северо-западном направлении на расстояние от 0,6 до 2,8 км уровни пылевой нагрузки уменьшаются от 436 и до 78 мг/(м2∙сут.). Наибольший уровень пылевой нагрузки формируется в ближней зоне влияния (до 500 м) - 1028 мг/(м2∙сут.), а также в районе расположения карьера, где добываются основные сырьевые компоненты - 932 мг/(м2∙сут.). Минеральный состав твердой фазы снегового покрова представлен минералами сырьевых компонентов - кальцитом (CaCO3) - 82,1 %, кварцем (SiO2) - 4,4 %, магнезитом (MgCO3) - 7,6 %; минералами цементного клинкера - браунмиллеритом (Ca2(Al, Fe)2O5) и хатруритом (Ca3(SiO4)O)) - 6,4 и 26,6 %, соответственно. В твердой фазе снегового покрова выделены микрочастицы оксидов кальция и железа, а также микрочастицы алюмосиликатного состава с размерами от 2,7 до 64,5 мкм. Техногенная геохимическая специализация твёрдой фазы снегового покрова характеризуется повышенными уровнями накопления Ca (в 14-23 раза выше фона), Zn, Sr, Sb, Tb, Yb, La, Sm, U (в 2-7 раз выше фона), которые формируют низкий уровень загрязнения. Распределение Ca и пылевой нагрузки по мере удаления от границ завода в северо-западном направлении имеет схожий характер. Максимальные уровни пылевой нагрузки (1028 мг/(м2∙сут.)) и накопления Ca (24 %) в твердой фазе снегового покрова определены на расстоянии 0,5 км, а по мере удаления от границ завода (от 0,5 до 2,8 км) наблюдается снижение уровня пылевой нагрузки в среднем от 7 до 13 раз (140-78 мг/(м2∙сут.)) и накопления Ca в 1,5 раза (16-17 %). Микроэлементы-индикаторы (Cr, Sb, Zn), которые определены в справочнике наилучших доступных технологий как специфичные в составе выбросов цементного производства, в твердой фазе снегового покрова превышают фоновые уровни от 2 до 7 раз. Для твердой фазы снегового покрова характерными являются геохимические ассоциации Zn-Cr, As-Ta, Yb-U-Sb, Tb-Ba, Th-Na, Fe-La. Отмечаются корреляционные связи между микроэлементами-индикаторами (Ca, Ba, Cr, As, Fe, Sb, Zn), характерными для выбросов производства цемента, с редкоземельными и радиоактивными (U, Th) химическими элементами. Этот факт может указывать на единый источник поступления этих элементов (при положительных корреляционных связях), а также отражать разницу в составе корректирующих добавок для производства цемента и разные формы нахождения химических элементов в составе твердых частиц в окрестностях цементного завода (при отрицательных корреляционных связей). Выявленные геохимические ассоциации с высокой долей вероятности отражают геохимическую специализацию используемого сырья, корректирующих и минеральных технологических добавок для производства цемента.
Переведенное названиеAssessment of dust and aerosol pollution in the zone of influence of the cement plant based on the study of snow cover (Novosibirsk region)
Язык оригиналарусский
Номер статьи7
Страницы (с-по)69-85
Число страниц17
ЖурналBulletin of the Tomsk Polytechnic University, Geo Assets Engineering
Том333
Номер выпуска10
DOI
СостояниеОпубликовано - 2022

Ключевые слова

  • air pollution
  • cement industry
  • dust aerosols
  • dust load
  • snow cover
  • trace elements

Предметные области OECD FOS+WOS

  • 1.07 ПРОЧИЕ ЕСТЕСТВЕННЫЕ И ТОЧНЫЕ НАУКИ
  • 1.05 НАУКИ О ЗЕМЛЕ И СМЕЖНЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ

ГРНТИ

  • 10.53 Правовые проблемы охраны окружающей среды. Экологическое право

Fingerprint

Подробные сведения о темах исследования «Оценка пылеаэрозольного загрязнения в зоне влияния цементного завода на основе изучения снегового покрова (Новосибирская область)». Вместе они формируют уникальный семантический отпечаток (fingerprint).

Цитировать