TY - JOUR

T1 - Оценка пылеаэрозольного загрязнения в зоне влияния цементного завода на основе изучения снегового покрова (Новосибирская область)

AU - Volodina, Darya A.

AU - Talovskaya, Anna V.

AU - Yazikov, Egor G.

AU - Devyatova, Anna Yu

AU - Edelev, Alexey V.

N1 - Володина Д.А., Таловская А.В., Язиков Е.Г., Девятова А.Ю., Еделев А.В. Оценка пылеаэрозольного загрязнения в зоне влияния цементного завода на основе изучения снегового покрова (Новосибирская область) // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2022. – Т. 333. – № 10. – С. 69-85. Исследования выполнены в Национальном исследовательском Томском политехническом университете в рамках программы повышения конкурентоспособности ТПУ среди ведущих мировых исследовательских центров. Отбор и подготовка проб снегового покрова выполнены при частичной финансовой поддержке базового проекта ИНГГ СО РАН 0266-2022-0028.

PY - 2022

Y1 - 2022

N2 - 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.

AB - 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.

KW - air pollution

KW - cement industry

KW - dust aerosols

KW - dust load

KW - snow cover

KW - trace elements

KW - air pollution

KW - cement industry

KW - dust aerosols

KW - dust load

KW - snow cover

KW - trace elements

UR - http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=85143328373&partnerID=8YFLogxK

UR - https://www.elibrary.ru/item.asp?id=49721703

UR - https://www.mendeley.com/catalogue/9da00fe7-8045-3b50-ba12-272c2aae5bd8/

U2 - 10.18799/24131830/2022/10/3704

DO - 10.18799/24131830/2022/10/3704

M3 - статья

AN - SCOPUS:85143328373

VL - 333

SP - 69

EP - 85

JO - Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов

JF - Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов

SN - 2500-1019

IS - 10

M1 - 7

ER -