Тяжелые металлы в поверхностном грязевом осадке города Екатеринбурга

А. А. Селезнев 

Селезнев А. А. Тяжелые металлы в поверхностном грязевом осадке города Екатеринбурга // Известия УГГУ. 2018. Вып. 1(49). С. 46–54. DOI 10.21440/2307-2091-2018-1-46-54

Актуальность проблемы. В настоящее время большая часть населения планеты проживает в городах, поэтому актуальным представляется поиск универсальных, малозатратных и экспресс-методов мониторинга экогеохимического состояния урбанизированных территорий.

Целью исследования является количественная оценка состава рыхлого грязевого осадка урбанизированной территории на примере г. Екатеринбурга.

Методы исследования. Проведена количественная оценка состава и свойств поверхностного грязевого осадка урбанизированной территории (на примере г . Екатеринбурга).

Результаты исследования. Поверхностный грязевой осадок на жилых территориях может классифицироваться как фация современных антропогенных отложений. Выполнен анализ 30 проб грязевого осадка, почв и грунтов на территориях шести дворов разных лет постройки, находящихся в разных частях города, в разных зонах литогенного субстрата . Отбиралось по 5 образцов в каждом квартале: два образца с наружной стороны квартала, три – с внутренней. Проведен гранулометрический анализ отобранного материала. По фракционному составу выполнено определение содержания Pb, Zn, Cu, Ni, Co и Mn. Гранулометрический состав грязевого осадка в г. Екатеринбурге в целом соответствует составу грунтов покровных отложений Урала. Для изученных отложений выявлена статистически значимая положительная корреляционная связь между Zn и Pb, Zn и Cu, Co и Ni, а также неоднородное распределение металлов (Pb, Zn и Cu) по гранулометрическому составу грязевого осадка. Загрязнение почв и грунтов урбанизированной территории происходит в результате переноса металлов в связи с мелкими частицами пыли и песка. Характерная геохимическая ассоциация металлов для фракции 0,002–0,01 мм грязевого осадка Mn–Zn–Ni–Cu–Pb–Co совпадает с ассоциацией для отложений пониженных участков микрорельефа, почв города и донных отложений техногенных водоемов. Концентрации Pb, Zn и Cu в гранулометриче- ских фракциях < 0,1 мм выше ПДК и ОДК для почв , концентрацийв почвах и фоновых уровней в городе. Концентрации Ni в грязевом осадке выше ПДК и ОДК. Содержание Co в грязевом осадке выше концентраций в почвах в городе и на фоновых площадках для Екатеринбурга. Концентрации тяжелых металлов, за исключением Mn, выше кларка элементов для почв.

Ключевые слова: современные антропогенные отложения; поверхностный грязевой осадок; гранулометрический состав; тяжелые металлы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Касимов Н. С. Экогеохимия городских ландшафтов. М.: Изд-во Моск. гос. ун-та, 1995. 327 с.
2. Экология города / под ред. Н. С. Касимова. М.: Научный мир, 2004. 624 с.
3. Селезнев А. А. Эколого-геохимическая оценка состояния урбанизированной среды на основе исследования отложений пониженных участков микрорельефа (на примере г . Екатеринбурга): дис. … канд. геол.-минерал. наук. Екатеринбург , 2015. 141 с.
4. Selbig W. R., Bannerman R., Corsi S. R. From streets to streams: Assessing the toxicity potential of urban sediment by particle size // Sci. of the Tot. Env. 2013. № 444. P. 381–391.
5. Apeagyei E., Bank M. S., Spengler J. D. Distribution of heavy metals in road dust along an urbanrural gradient in Massachusetts // Atmospheric Environment. 2011. № 45(13). P. 2310–2323.
6. US EPA 833–B–09–002. Developing Your Stormwater Pollution Prevention Plan: A Guide for Industrial Operators, United States Environmental Protection Agency, Washington, DC. 2009.
7. US EPA–833–F–08–009. Managing Wet Weather with Green Infrastructure. Municipal Handbook. Green Streets, United States Environmental Protection Agency, Washington, DC. 2008.
8. Aerosol chemical processes in the environment / Ed. by K. R. Spurny. Boca Raton: CRC Press, 2000. 600 p.
9. Amato F., Pandolfi M., Escrig A., Querol X., Alastuey A., Pey J., Perez N., Hopke P. K. Quantifying road dust resuspension in urban environment by multilinear engine: a comparison with PMF2 // Atmospheric Environment. 2009. Vol. 43. P. 2770–2780.
10. Chen J., Wang W., Liu H., Ren L. Determination of road dust loadings and chemical characteristics using resuspension // Environmental Monitoring and Assessment. 2012. Vol. 184. P. 1693–1709.
11. Berhanu M., Bruen M., Higgins N., Johnston P. Highway runoff quality in Ireland // Journal of Environmental Monitoring. 2007. Vol. 9. Issue 4. P. 366–371.
12. Zhao H., Yin C., Chen M., Wang W. Risk assessment of heavy metals in street dust particles to a stream network // Soil & Sediment Contamination. 2009. Vol. 18. P. 173–183.
13. Varrica D., Dongarra G., Sabatino G., Monna F. Inorganic geochemistry of roadway dust from the metropolitan area of Palermo, Italy // Environmental Geology. 2003. Vol. 44. P. 222–230.
14. Christoforidis A., Stamatis N. Heavy metal contamination in street dust and roadside soil along the major national road in Kavala’s region, Greece // Geoderma. 2009. Vol. 151. P. 257–263.
15. Wei B., Jiang F., Li X., Mu S. Contamination level assessment of potential toxic metals in road dust deposited in different types of urban environment // Environmental Earth Sciences. 2010. Vol. 61. P. 1187– 1196.
16. Murakami M., Nakajima F., Furumai H., Tomiyasu B., Owari M. Identification of particles containing chromium and lead in road dust and soakaway sediment by electron probe microanalyser // Chemosphere. 2007. Vol. 67. Issue 10. P. 2000–2010.
17. Irvine K. N., Perrelli M. F., Ngoen-klan R., Droppo I. G. Metal levels in street sediment from an industrial city: spatial trends, chemical fractionation, and management implications // Journal of Soils and Sediments. 2009. Vol. 9. P. 328–341.
18. Nazzal Y., Rosen M. A., Al-Rawabden A. M. Assessment of metal pollution in urban road dusts from selected highways of the Greater Toronto Area in Canada // Environmental Monitoring and Assessment. 2013. Vol. 185. P. 1847–1858.
19. Iijima A., Sato K., Yano K., Tago H., Kato M., Kimura H., Furuta N. Particle size and composition distribution analysis of automotive brake abrasion dusts for the evaluation of antimony sources of airborne particulate matter // Atmospheric Environment. 2007. Vol. 41. P. 4908– 4919.
20. Pal S. K., Wallis S. G., Arthur S. Assessment of heavy metals emission from traffic on road surfaces // Central European Journal of Chemistry. 2011. Vol. 9. Issue 2. P. 314–319.
21. Limbeck A., Puls C. Particulate emissions from on-road vehicles // Urban airborne particulate matter: origin, chemistry, fate and health impacts / Ed. by F. Zereini, C. L. S. Wiseman. Heidelberg: Springer- Verlag Berlin, 2011. P. 63–79.
22. Adachi K., Tainosho Y. Characterization of heavy metal particles embedded in tire dust // Environment International. 2004. Vol. 30. P. 1009–1017.
23. Селезнев А. А., Ярмошенко И. В., Медведев А. Н. Оценка возраста загрязнения грунтов на урбанизированных территориях с использованием датирования по содержанию цезия-137 // Геоэко- логия . Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. 2014. № 4. С. 329–336.
24. Seleznev A. A., Yarmoshenko I. V., Sergeev A. P. 137Cs in puddle sediments as timescale tracer in urban environment // Journal of Environmental Radioactivity. 2015. Vol. 142. P. 9–13.