Глава книги

Геохимия снежного покрова Приморского района Архангельской области в марте 2021 г.

В. П. Шевченко, Д. П. Стародымова, С. К. Белоруков, А. Г. Боев, В. Б. Коробов, Е. И. Котова, А. С. Лохов, А. Л. Чульцова, А. Е. Яковлев
2023

Введение Снежный покров является природным архивом вещества, поступающего из атмосферы [1, 6, 7, 13]. Cнег сохраняется на поверхности почвы или льда и таким образом фиксирует атмосферные выпадения за снежный период года. Нерастворимые микро- и наночастицы (рассеянное осадочное вещество), содержащиеся в снежном покрове, характеризуют зимнюю атмосферу, когда суша покрыта снегом, а водоёмы - льдом, т.е. поступление вещества из почвы прилегающих районов минимально, поэтому главное значение приобретает вещество, переносимое в атмосфере от дальних различных источников или от локальных антропогенных источников [3-5, 16-19]. Регулярные исследования геохимии снежного покрова Приморского района Архангельской области были начаты в феврале 2016 г. в рамках проекта «Система Белого моря», выполнявшегося с 2001 г. под руководством академика А.П. Лисицына [8, 12, 14, 15]. Целью данной работы было продолжение изучения геохимических особенностей снежного покрова на фоновых участках, на окраине г. Архангельска и в окрестностях г. Новодвинска. Регион исследований, объекты и методы В конце зимнего сезона в период с 3 по 11 марта 2021 г. были проведены исследования в Приморском районе Архангельской области (рисунок). Пробы снега были отобраны как на фоновой точке 1 (озеро Пикалёво), так и в точках, находящихся значительно ближе к антропогенным источникам загрязнения. Снег отбирали пластмассовой лопатой из шурфа от поверхности снега до границы снег-лёд или снег-замёрзшая почва и упаковывали в полиэтиленовые мешки, предварительно промытые дистиллированной водой. Отобрали 16 проб снега. В лаборатории в г. Архангельске снег растапливали при комнатной температуре в пластиковых ведрах, закрытых крышками, определяли pH и минерализацию (мг/л) с помощью портативного многопараметрического измерителя WTW-3420 и фильтровали через предварительно взвешенные лавсановые ядерные фильтры (г. Дубна) диаметром 47 мм с диаметром пор 0,45 мкм. После фильтрации фильтры перекладывали в пластиковые чашки Петри, высушивали при температуре 55-60ºС и повторно взвешивали. В лаборатории от каждого ядерного фильтра был отрезан кусочек размером 5×5 мм, который был наклеен на подложку из алюминиевой фольги и напылён золотом. Нерастворимые частицы снега исследовали методом сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) на микроскопе VEGA 3 (Tescan). Элементный состав частиц определяли с помощью энергодисперсионного микроанализатора (микрозонда) Oxford X-MAX в диапазоне напряжений 0-20 кВ. Концентрации растворённых кремния и форм фосфора и азота определяли в фильтрате по методикам, изложенным в [10, 11]. Результаты и обсуждение Самая низкая концентрация нерастворимых частиц (1,11 мг/л) была отмечена 3 марта 2021 г. на льду озера Пикалёво (точка 1). Это значение практически совпадает с концентрацией нерастворимых частиц в снеге на этом озере в конце зимнего сезона 29 февраля 2016 г. (1,1 мг/л), 20 февраля 2017 г. (0,9 мг/л), 5 марта 2018 г. (1,11 мг/л) и 5 марта 2019 г. (0,96 мг/л) и 26 февраля 2020 г. (1,06 мг/л) [15], в среднем составляя 1,04 мг/л при стандартном отклонении 0,09 мг/л (n=6 проб). Эти значения находятся на фоновом уровне как для Арктики, так и для водосбора Белого моря [14, 15]. Наиболее высокие значения концентрации рассеянного осадочного вещества (10,62 и 8,77 мг/л) были отмечены на окраине г. Новодвинска (точка 10) и на льду озера Заднего вблизи шоссе Архангельск - Вологда (точка 3), соответственно. В рассеянном осадочном веществе снежного покрова на озере Пикалёво преобладали минеральные (литогенные) частицы размером менее 10 мкм; биогенные частицы (створки диатомей, растительные волокна) и частицы золы (<5 мкм) встречались реже. В снежном покрове озера Заднего на ближних к шоссе точках преобладали крупные (30-40 мкм) минеральные зёрна (в первую очередь кварц, плагиоклаз, клинопироксен), выдуваемые ветром с шоссе, где песок используется в качестве средства борьбы с гололедицей. По мере удаления от шоссе возрастала доля биогенных и антропогенных (пепел и черный углерод) частиц. Агрегаты частиц черного углерода были отмечены во всех пробах. Эти частицы образуются при неполном сгорании различных видов топлива и окрашивают снег в серый (черный) цвет, снижая способность снежного покрова отражать солнечный свет [18, 20]. Значения pH в талой воде изученных проб варьировали от 5,74 до 7,69 (в интервале значений нейтральной среды) [2], в среднем составляя 6,82 при стандартном отклонении 0,7 (n = 16 проб). Минерализация в изученных пробах была в интервале от 2 до 57 мг/л, медианное значение равно 13,5 мг/л (n = 16 проб). Наиболее высокие значения pH (7,69 и 7,61) и минерализации (57 и 34 мг/л) были отмечены в пробах, отобранных на расстоянии около 100 м от шоссе на озере Заднем (точки 3 и 4, соответственно), что, вероятно, связано с антигололёдной посыпкой дорог песчано-солевой смесью. Значимого закисления снежного покрова [2, 9] в пробах снега, отобранных в Приморском районе Архангельской области, отмечено не было. В фильтрате талой снеговой воды (n=16 проб) концентрации растворённого кремния варьировали от 7,8 до 83,6 мкг/л (медиана - 13,1 мкг/л), фосфатного фосфора - от 1,52 до 17,7 мкг/л (медиана - 6,7 мкг/л), нитритного азота - от 0,12 до 8,97 мкг/л (медиана - 2,31 мкг/л), нитратного азота - от 89 до 197 мкг/л (медиана - 177 мкг/л). Минимальные концентрации растворённого кремния, фосфатного фосфора и нитратного азота были отмечены в снежном покрове на озере Пикалёво, а максимальные значения - на окраине Новодвинска (точка 10), в Соломбальском районе г. Архангельска (точки 2 и 11) и вблизи Архангельской ТЭЦ (точки 19 и 20). Концентрации растворённых биогенных элементов в большинстве изученных нами проб находятся на фоновых для севера Европейской территории России уровнях или незначительно их превышают [9], что свидетельствует об отсутствии существенного загрязнения фосфором и азотом снежного покрова в Приморском районе. Выводы Исследования снежного покрова Приморского района Архангельской области в марте 2021 г. показали, что концентрация рассеянного осадочного вещества (нерастворимых микро- и наночастиц) была на фоновом для Арктики уровне на льду озера Пикалёво и существенно выше вблизи автодорог и на окраинах городов Архангельска и Новодвинска. В большинстве изученных точек pH, минерализация снежного покрова и концентрации растворённых форм фосфора и азота в период исследований были на фоновых для севера Европейской территории России уровнях.

Шевченко В. П., Стародымова Д. П., Белоруков С. К., Боев А. Г., Коробов В. Б., Котова Е. И., Лохов А. С., Чульцова А. Л., Яковлев А. Е. Геохимия снежного покрова Приморского района Архангельской области в марте 2021 г.. 2023;:141-145.
Цитирование

Список литературы

Документы