Нижний Новгород считается одним из крупных центров России с развитой промышленной инфраструктурой и высокой степенью загазованности воздуха от работы автомобильных двигателей. По этим причинам загрязнение атмосферы экотоксикантами в пределах городской черты остается одной из главных экологических проблем мегаполисов [2, 3, 4, 9].
Снежный покров, который, подобно почвенному покрову, обладает способностью активно накапливать химические элементы и их соединения, является хорошим индикатором для выявления процессов загрязнения территорий в течение зимнего периода [8].
Химический состав фильтрата талого снега формируется в результате поступления с осадками различных химических элементов, поглощения снежным покровом газов, водорастворимых аэрозолей и взаимодействия со снежным покровом твердых частиц, оседающих из атмосферы. При этом, если количество выпадающего со снегом твердого осадка характеризует запыленность территории, то фильтрат талого снега отражает степень загрязнения воздушного бассейна растворимыми формами элементов [1]. Это определяет важность и необходимость проведения эколого-геохимической оценки загрязнения снежного покрова как естественного накопителя химических элементов за зимний период.
В таблице 1 показано изменение показателей воды снега, характеризующего его обобщенное химическое состояние [5, 6]. Кислотность воды снега явилась самым консервативным показателем, поскольку вариабельность ее значений была самой минимальной вне зависимости от места отбора проб. В целом вода всего проанализированного снежного покрова находилась в нейтральном диапазоне рН. Снег обеих автомагистралей города характеризовался слабощелочной реакцией, а фонового участка – слабокислой.
Содержание взвешенных веществ математически была различна как по точкам отбора, так и в целом по анализируемым объектам. Вариабельность данного показателя в условиях автомагистралей достигала 72,3% по проспекту Гагарина и 132,7% по Сормовскому шоссе. Наибольшие значения содержания взвешенных примесей были определены в условиях нагорной части города, где показатель достигал 51,74 г/л воды снега. В пробах дороги заречной части содержание взвесей достигало 9,68 г/л. Такой уровень значений может быть обусловлен высокой степенью запыленности и загазованности воздуха вследствие интенсивного транспортного потока. Чего нельзя сказать про состояние снежного покрова в лесном массиве, выбранного в качестве фона. Здесь содержание взвешенных веществ в воде снега было минимальным и наименее вариабельным (V = 6,0%).
В условиях городских автомагистралей также были установлены довольно высокие концентрации хлоридов и сульфатов в воде снежного покрова. Причем нагорная часть города снова отличилась уровнем данных значений. Так, если по точкам отбора с Сормовского шоссе содержание хлоридов и сульфатов варьировало соответственно в диапазонах 24,67–62,36 мг/л и 30,16–62,09 мг/л, то по точкам отбора с проспекта Гагарина данная вариабельность составила 416,82–988,45 мг/л и 280,11–879,22 мг/л.
Таблица 1
Общие химические показатели воды снега
(M ± m: среднее ± ошибка среднего; V, % – коэффициент вариации)
|
Показатель |
Значения по точкам отбора |
M ± m |
V, % |
|||
|
I |
II |
III |
IV |
|||
|
Фоновый уровень (лесной массив Дубравы) |
||||||
|
Водородный показатель (рН), ед. рН |
6,83 |
6,22 |
6,24 |
6,50 |
6,45 ± 0,14 |
4,4 |
|
Взвешенные вещества, г/л |
1,55 |
1,72 |
1,50 |
1,62 |
1,60 ± 0,05 |
6,0 |
|
Общая минерализация, мг/л |
21 |
18 |
20 |
21 |
20 ± 1 |
5,9 |
|
Содержание хлоридов, мг/л |
5,71 |
6,37 |
5,98 |
6,45 |
6,13 ± 0,17 |
5,6 |
|
Содержание сульфатов, мг/л |
8,65 |
7,76 |
8,15 |
8,45 |
8,26 ± 0,19 |
4,7 |
|
Заречная часть города (Сормовское шоссе) |
||||||
|
Водородный показатель (рН), ед. рН |
7,13 |
7,28 |
6,98 |
7,04 |
7,11 ± 0,07 |
1,8 |
|
Взвешенные вещества, г/л |
9,68 |
1,29 |
1,25 |
0,74 |
3,24 ± 2,15 |
132,7 |
|
Общая минерализация, мг/л |
440 |
410 |
260 |
220 |
333 ± 54 |
32,7 |
|
Содержание хлоридов, мг/л |
50,49 |
62,36 |
51,17 |
24,67 |
47,17 ± 7,98 |
33,8 |
|
Содержание сульфатов, мг/л |
32,29 |
62,09 |
48,80 |
30,16 |
43,34 ± 7,51 |
34,7 |
|
Нагорная часть города (проспект Гагарина) |
||||||
|
Водородный показатель (рН), ед. рН |
7,27 |
7,07 |
6,95 |
7,05 |
7,09 ± 0,07 |
1,9 |
|
Взвешенные вещества, г/л |
16,36 |
51,74 |
10,93 |
21,87 |
25,23 ± 9,12 |
72,3 |
|
Общая минерализация, мг/л |
2290 |
5800 |
1540 |
1080 |
2678 ± 1070 |
79,9 |
|
Содержание хлоридов, мг/л |
416,82 |
988,45 |
660,30 |
509,71 |
643,82 ± 125,35 |
38,9 |
|
Содержание сульфатов, мг/л |
384,18 |
879,22 |
540,49 |
280,11 |
521,00 ± 130,85 |
50,2 |
В фоновых условиях (лесной массив «Дубрава») общий уровень и вариабельность данных показателей были ниже: 5,71–6,45 мг/л и 7,76–8,65 мг/л соответственно по хлоридам и сульфатам. Очевидно, что подобная разница в уровне таких значений вызвана высокой антропогенной нагрузкой на городскую экосистему, которая может заключаться в наличии больших концентраций техногенных сернистого (SO2) и серного (SO3) газов в атмосфере города, хорошо растворимых в воде, а также присутствием пескосоляных смесей на поверхности почвенного и снежного покровов в условиях широко развитого применения противогололедных технологий, которые содержат технический хлорид натрия. Данный аспект имеет большое значение с точки зрения появления риска загрязнения грунтовых вод избыточным количеством хлоридов и сульфатов, поступающих как через открытые участки почвенного покрова, так и через систему ливневой канализации вглубь грунтов [4, 7].
Содержание всех растворенных солей в пробах воды снега, показанное в виде показателя общей минерализации, также обладало достаточно высоким уровнем и вариабельностью в городских условиях. В частности, если в условиях Сормовского шоссе среднее значение показателя в 333 мг/л варьировало на 32,7%, а в условиях проспекта Гагарина оно составило 2678 мг/л с вариабельностью в 79,9%. Минерализация воды снега, отобранного с фонового участка, была минимальной (20 мг/л, V = 5,9%).