RT - 
SR - Electronic
T1 - Геохимия снежного покрова Приморского района Архангельской области в марте 2021 г.
SP - 2023-04-11
A1 - Шевченко, В. П.
A1 - Стародымова, Д. П.
A1 - Белоруков, С. К.
A1 - Боев, А. Г.
A1 - Коробов, В. Б.
A1 - Котова, Е. И.
A1 - Лохов, А. С.
A1 - Чульцова, А. Л.
A1 - Яковлев, А. Е.
YR - 2023
UL - https://rep.herzen.spb.ru/publication/823
AB - 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.