ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ТЕРРИТОРИИ ГОРОДА НИЖНЕВАРТОВСКА ПО КОЛИЧЕСТВУ ТВЕРДЫХ ЧАСТИЦ В СНЕЖНОМ ПОКРОВЕ.

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

ГОРОД  ОКРУЖНОГО ЗНАЧЕНИЯ НИЖНЕВАРТОВСК

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«ЛИЦЕЙ № 2»  

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА

ТЕРРИТОРИИ ГОРОДА НИЖНЕВАРТОВСКА

ПО КОЛИЧЕСТВУ ТВЕРДЫХ ЧАСТИЦ В СНЕЖНОМ ПОКРОВЕ.    

 Автор:

Плотникова Марина Владимировна

ученица 11 а класса,

МБОУ ЛИЦЕЙ № 2

Руководитель:

Малков Дмитрий Иванович,

учитель биологии, экологии,

заместитель директора

по учебно-воспитательной работе,

МБОУ ЛИЦЕЙ № 2

г. Нижневартовск, 2020 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. В состав атмосферного воздуха города входят всевозможные аэрозоли, пыли, состоящие из частиц твердого тела или капель жидкости, находящиеся во взвешенном состоянии в газовой среде. Преобладающая часть твердых дисперсных частиц поступает в атмосферу от промышленных объектов и автомобильного транспорта. К примеру, в результате выхлопа от автотранспорта в атмосферу выделяется примерно 800 кг окиси углерода, около 40 кг оксидов азота и почти 200 кг различных углеводородов (Хотунцев Ю.Л, 2002).

В атмосфере данные загрязнители претерпевают ряд изменений, но в конечном итоге все они попадают в организм человека, либо осаждаются в виде пыли на близлежащие территории, либо выпадают в составе атмосферных  осадков. Твердые частицы вызывают не только прямое воздействие и преобразования в окружающей среде и отдельных ее компонентах, но и могут стать косвенной причиной изменений разнообразия городской биоты, и, следовательно, всей окружающей среды (Хотунцев Ю.Л, 2002).

Анализ проб снежного покрова является одним из методов мониторинга  загрязнения атмосферы и других природных объектов. По результатам его анализа можно оценить содержание токсичных веществ, выброшенных в атмосферу города промышленными предприятиями и затем сорбированных снегом. В связи с этим, проблема загрязнения окружающей среды вредными веществами в городе является очень актуальной в настоящий период.

Цель работы: проведение экологической оценки территории города Нижневартовска  по количеству твердых частиц в снежном покрове.

Задачи:

• рассмотреть снежный покров – как объект исследования в условиях города;
• рассмотреть понятие «твердые частицы» и их источники;
• выявить основные источники загрязнения атмосферного воздуха твердыми частицами в г. Нижневартовске;
•  определить загрязнение снежного покрова твердыми частицами  в городе Нижневартовске и провести соответствующие расчеты и анализ полученных данных;
• разработать рекомендации по снижению уровня загрязненности твердыми частицами городской среды и повышению биологического разнообразия в городе Нижневартовске.

Объект исследования: твердые частицы в снежном покрове города Нижневартовска.

Предмет исследования: проведение экологической оценки территории города  Нижневартовска.

Методы исследования: эксперимент, статистическая обработка данных, анализ, сравнение, обобщение.   

Гипотеза: предполагаем, что наиболее интенсивно подвергается загрязнению твердыми частицами центральная часть города.

Новизна исследования. Вопросы изучения загрязнения городской среды твердыми веществами  и их влиянием на живые организмы являются до сих пор до конца не исследованными. В отечественной и зарубежной литературе очень часто пылевое загрязнение рассматривается наряду с химическим загрязнением атмосферного воздуха, но степень изученности данного вопроса остается весьма низкой. В последние годы появились работы И.В. Таран (1985, 1987), В.С. Артамоновой  (2002), И.В. Таран, В.Н. Спиридоновой, Н.Д. Беликовой (2004), в которых рассматривается преобразование почв и растительности городов в зависимости от количества поступающих твердых загрязняющих веществ и указывается необходимость исследования качественного и количественного состава этих компонентов по анализу снежного покрова.

Практическая значимость. Полученные результаты исследования, разработанные рекомендации по снижению уровня загрязненности твердыми частицами могут служить основой при планировании и проведении работ по озеленению городской среды.  

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Снег – как объект исследования в условиях города

Снег аккумулирует химические загрязняющие вещества и микроорганизмы. Талые воды - это агент концентрирования растворимых солей и транспортировки микробного пула в начальный период снеготаяния, а по завершении схода снега - фактор выщелачивания из почвы биогенных элементов. Кроме того, в ситуациях, когда формируется водонепроницаемый мерзлотный экран, верхняя часть гумусового горизонта приобретает чрезвычайную «текучесть», углубляющуюся еще и тем, что оттаивающий после ночного промораживания поверхностный слой днем превращается в бесструктурную, перенасыщенную водой массу, «плывущую» вместе со всем микробным населением. Такая дестабилизация верхней части почв усиливается стрессами от техногенных нагрузок, прежде всего загрязнения.

Для урбанизированных территорий Западной Сибири, прежде всего жилых и придорожных зон, характерно повышение рН снеготалых вод до 9,18, водной вытяжки из верхнего (0-20 см) слоя почв в летний период – до 8,3, в то время как в лесных массивах рН снега колеблется в диапазоне 6,4-7,1. Такая реакция среды свидетельствует о том, что на поверхность всех без исключения почв поступает значительное количество щелочных соединений. Слабощелочная среда стимулирует растворение органического вещества почвы, количество которого в урбаноземах невелико. Содержание гумуса в слое 0-20 см варьирует в очень широких пределах - от 0,4 до 15% - в зависимости от гранулометрического состава почв (от легкого суглинка до легкой глины), их генетической принадлежности и степени преобразованности. Надо отметить, что большинство антропогенно преобразованных почв на территории города характеризуется исходно высоким потенциальным плодородием (Ильин В.Б., 1995).

Содержание щелочных и щелочно-земельных катионов в верхней части почв города из-за постоянного поступления химических соединений аналогичного характера в большинстве случаев превышает этот показатель в естественных почвах. Обращает на себя внимание чрезвычайно большое количество поглощенного натрия, калия в почве, что нельзя объяснять только злоупотреблением хлористым натрием в период гололеда. Важным поставщиком химических соединений, в том числе агрессивных, выступает снег. При этом снег, содержащий мало воды в жидкой фазе, принимает с сухими выделениями небольшие выбросы диоксида серы, количество которого, как известно, определяется числом ТЭЦ, функционирующих в мегаполисе. Поскольку около 25% городской территории составляет частный сектор с печным отоплением, его вклад в общие объемы выбросов диоксида серы не так уж и мал. В период снеготаяния, когда происходит повышение содержания воды в снеге, резко возрастает количество легкорастворимого сернистого ангидрида в талых водах и достигает в начальную фазу стока 10-кратного увеличения. Данное явление подтверждает так называемый эффект концентрирования (Корте Ф., 1996).

В процессе таяния снега химические вещества переходят в жидкую среду с различной скоростью: в первую очередь мигрируют ионы сульфатов и нитратов. Такой переход резко отражается на химическом составе даже небольших водотоков, поскольку в условиях города из-за всевозможной ориентации сооружений, изменяющих скорость и направление ветра, в них поступают стоки талых вод из разных зон и слоев снежного покрова, которые к тому же различаются по скорости таяния. Зачерненный угольной пылью или транспортными выхлопами снег, как правило, начинает таять на 10-15 дней раньше, чем снег в поле. Кроме того, происходит взаимодействие снеготалых вод, содержащих растворенные серную, соляную или азотную кислоты, с почвой и асфальтом. В результате контакта слабокислые талые воды выщелачивают из почвы и почвоподобных тел определенное количество биогенных элементов: кальция, магния, углерода, натрия и калия. Учитывая специфику размещения промышленных предприятий в мегаполисе и розу ветров, обусловливающих неодинаковое по составу и количеству поступление в атмосферу аэрогенных выбросов, следует дифференцировать спектр и уровень химического загрязнения осадков в разных районах города. В частности, данные о химическом составе талых вод, стекающих по поверхности почв, испытывающих влияние цементной пыли, свидетельствуют об их щелочном характере.

Таким образом, снеготалые и дождевые воды на территории сибирского мегаполиса и вокруг него компенсируют утраченную с выносом гумусового слоя при градостроительстве щелочность исходных почв. Привнос химических соединений извне усиливает выщелачивание и миграции биогенных элементов, способствуя выживанию как типично почвенных, так и чужеродных микроорганизмов в широком диапазоне кислотности среды обитания.

1.2. Понятие «твердые частицы» и их источники

С давних времен пыль является одним из основных видов загрязнения жилищных и производственных помещений человека. Пыль, понимается как: совокупность взвешенных в воздухе мелких (10-15 мм) твердых частиц, способных оседать при безветрии в воздухе жилых и производственных помещений, промышленных зон и т.п. – носящие в воздухе твердые частицы однородного и разнородного физико-механического и химического состава (пыль из атмосферы, одежды, производимых работ и т.д.) (Богдановский Г., 1994).

Таким образом, пыль может пониматься как взвесь различных по физико-химическим свойствам веществ, постоянно находящаяся в воздухе и переносимая в атмосфере, наполняющая жилищные и производственные помещения, улицы населенных пунктов и прочие поверхности.

С конца ХIХ в. по настоящее время количество пыли в атмосфере возросло почти в 20 раз. Особенно быстро увеличилась запыленность воздуха в последние десятилетия.

При сжигании топлива в атмосферу попадает и переносится на другие территории большое количество зольных веществ. Помимо золы воздух загрязняется разнообразными твердыми частицами промышленного происхождения. Например, миллионы тонн пыли образуются при производстве цемента на металлургических заводах, при электросварке, при износе трущихся металлических деталей и конструкции и т.д. Распыляется в воздух асфальт и бетон дорог, резина покрышек автомобилей (Воронков Н.А., 1999).

Огромное количество различных загрязнителей выбрасывают в атмосферу автомобили. Над крупными городами атмосфера содержит в 10 раз больше аэрозолей и в 25 раз больше газов. При этом 60-70% газового загрязнения дает автомобильный транспорт. Из их выхлопных труб в атмосферу попадают сотни миллионы тонн окиси углерода, соединений азота, углеводородов, твердых частиц и др. веществ. Среди них следует выделить соединения тяжелых металлов и некоторые углеводороды, особенно бенз(а)пирен, обладающий выраженным канцерогенным эффектом. Только за первую половину ХХ века сгоревшее топливо «передало» атмосфере около 3 млрд., тонн золы, а вместе с ней в воздух, в почву, в воду планеты попало почти 1,5 млн. тонн мышьяка, 1,2 млн. тонн сурьмы, цинка и других веществ (Якубовский Ю.Р., 1999).  

В отличие от стационарных источников загрязнение воздушного бассейна автотранспортом происходит на небольшой высоте и практически всегда имеет локальный характер. Так, концентрации загрязнений, производимых автомобильным транспортом, быстро уменьшаются по мере отдаления от транспортной магистрали, а при наличии достаточно высоких преград (например, в закрытых дворах домов) могут снижаться более чем в 10 раз.

Промышленность, в том числе тепловые электростанции и теплоцентрали, дают также большую часть выбросов взвешенных частиц в воздух. В 1974 г. было выброшено в атмосферу 1,2 млн. т. промышленной пыли. А в 1987 г. выбросы пыли в ФРГ резко сократились, и составили 0,3 млн. т (Сытник В.М., 1998).

Наиболее опасные компоненты пыли и взвешенных веществ: мышьяк, кадмий, бериллий, никель, свинец, селен, хром, ртуть, ванадий, асбест.  

Немало кадмия используется в виде соединений, представляющих собой составные вещества красок и стабилизаторы для производства пластмасс (поливинилхлорида). Поливинилхлорид - белая или слегка желтая пластмасса, не имеющая ни вкуса, ни запаха, сырьем для получения которой служит винихлорид. В твердом виде пинивинихлорид служит универсальным материалом из которого изготовляют трубы, черепицу, облицовочную плитку, желоба, жалюзи на окна, оконные рамы; мягкий поливинихлорид идет на скатерти, портьеры, покрытия для полов, клеющиеся пленки, упаковочную пленку, сумки, пакеты, игрушки и т.д. В мире ежегодно используется около 5,8 млн. т. этого полимера. Большую проблему представляет уничтожение отходов и обслуживающих изделий из поливинилхлорида, т.к. при сжигании с прочим мусором это вещество дает хлористый водород, газ, образующий с водой соляную кислоту.

В 1973 г. в ФРГ было израсходовано около 2,4 тыс. тонн  кадмия. Из этого кол-ва около 150 т попало в окружающую среду. Главным образом при процессах горения, например при сжигании мусора, а на тепловых электростанциях - содержащего кадмий угля, 84 т кадмия попало в воздух, в том числе 66 т – в водоемы. Следуя по пищевым цепям кадмий, накапливается в тканях растений и животных, а так же человека (Сытник В.М., 1998).

Широко распространено мнение о том, что с увеличением размеров города возрастает и концентрация различных загрязняющих веществ в его атмосфере. Однако в действительности, если рассчитывать среднюю концентрацию загрязнений на всю территорию города, то в многофункциональных городах с населением более 100 тыс. человек она находится примерно на одном и том же уровне и с увеличением размеров города практически не возрастает. Это объясняется тем, что одновременно с увеличением объемов выбросов, возрастающих пропорционально росту численности населения, расширяется и площадь городской застройки, которая и выравнивает средние концентрации загрязнения в атмосфере.

Существенной особенностью крупных городов с населением более 500 тыс. человек является то, что с увеличением территории города и численности его жителей в них неуклонно возрастает  дифференциация концентраций загрязнения в различных районах. Наряду с невысокими уровнями концентрации загрязнения в периферийных районах, она резко увеличивается в зонах крупных промышленных предприятий и, в особенности в центральных районах. В последних, несмотря на отсутствие в них крупных промышленных предприятий, как правило, всегда наблюдаются повышенные концентрации загрязнителей атмосферы. Это вызывается тем, что в этих районах наблюдается интенсивное движение автотранспорта, а также и то, что в центральных районах атмосферный воздух обычно на несколько градусов выше, чем в периферийных. Это приводит к появлению над центрами городов восходящих воздушных потоков, засасывающих загрязненный воздух из промышленных районов, расположенных на ближней периферии. При анализе процессов загрязнения атмосферы городов весьма существенно различие между загрязнениями, производимыми стационарными и мобильными источниками. Как правило, с увеличением размера города доля мобильных источников загрязнения (в основном автотранспорта) в общем загрязнении атмосферы возрастает, достигая 60 и даже 70% (Хотунцев Ю.Л., 2002).

1.3. Источники загрязнения атмосферного воздуха твердыми частицами

в г. Нижневартовске

Техническое и промышленное развитие повышает количество источников  пылеобразования, тем самым создается серьезная экологическая проблема в целом для человечества и в частности для каждого человека.

Санитарно-гигиенические и медицинские структуры проводят серьезные исследования по вопросам возникновения болезней вследствие запыленности окружающей среды, жилищных и производственных помещений.  

Источниками загрязнения окружающей среды Нижневартовского района и города Нижневартовска является нефтедобывающие предприятия, так как часть оборудования и трубопроводов на нефтепромыслах выработали свой амортизационный срок, и находятся в аварийном состоянии. В результате аварийного попадания на почвенные грунты нефть, оставаясь на месте разлива постоянно просачивается в почвенные воды и создает угрозу загрязнение подземным источникам (Состояние окр. среды, 2003).

Пропитанный нефтью грунт высыхает, зависая в воздухе пылевыми частицами. Сжигаемый газ, так же является источником загрязнения воздуха. За годы разработки месторождений Нижневартовского района, сожжены многие миллиарды кубометров газа.

 Автомобильный транспорт в городах является основным источником загрязнения окружающей природной среды в населенных пунктах Нижневартовского района. При этом выбросы от работающих двигателей в городах достигают 98% от общего количество выбросов вредных веществ в атмосферу (Состояние окр. среды, 1999).

ГЛАВА 2.  МЕТОДИКА ПРОВЕДНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Объектом исследования являются твердые частицы в снежном покрове г. Нижневартовска. С целью проведения экологической оценки территории города Нижневартовска  по количеству твердых частиц в снежном покрове с ноября 2013 по февраль 2014 гг. было проведено исследование по определению количества этих взвешенных веществ  в зависимости от удаления от дорог.

Анализ снега традиционно используется в экологических исследованиях в качестве субстрата, накапливающего выбросы загрязнителей. Для оценки снега определялся количественный состав по месяцам и в основных функциональных зонах города и его окрестностей.

Поэтому для исследования нами были заложены пробные площадки, которые располагались в центре города в различной удаленности от дорог и площадки в старой части города, где имеется одна магистральная дорога и где также площадки находились на разной удаленности от дороги (приложение 1). Снег отбирался в конце января месяца 2014 года. Всего было взято 40 проб снега.

Часть пробных площадок располагались в центре города (приложение 3). В данном районе расположена жилая застройка. Крупные торговые центры, котельные отсутствуют. Однако, неподалеку от точек забора снега расположены такие социальные объекты как: городской родильный дом, больничный комплекс.  По улицам в местах отбора проб снега преобладает легковой         вид   транспорта.

Вторая часть пробных площадок располагались в старой части города (приложение 4). В данном районе присутствует жилая застройка, однако отопление жилых домов осуществляется дровами или углем. На улицах преобладающим видом транспорта является как легковой, так и грузовой автотранспорт. Среди социальных объектов находятся небольшие продуктовые магазины. Котельные расположенные неподалеку отсутствуют.

Снег отбирался в местах сбора на площадках в четырех точках на расстоянии (1, 2, 3, 4 и 5 м) (приложение 5). Весь собранный снег был помещен в полиэтиленовый пакет. Затем по прибытию в лабораторию лицея № 2 снег был помещен в банки и спрессован. После чего снег в банках был оставлен на 1 сутки  для таяния при комнатной температуре.

После этого, была взята фильтровальная бумага, которая предварительно была взвешена  на чувствительных весах (приложение 6). Масса фильтра была записана. Из банки с талым снегом, предварительно взболтав, было взято 200 миллиграммов воды, и помещено в отдельную посуду. После чего вода была профильтрованна через фильтровальную бумагу (фильтр – взвешивался и подписывался), это позволило выделить нерастворенные вещества (Ашихмина Т.Я., 2000).

После фильтрования и взвешивания все данные обрабатывались по стандартным статистическим методикам (определение средних показателей, погрешности, вариабельности).

На основе полученных данных были проведены расчеты среднемесячных и среднегодовых показателей содержания количества твердых частиц в снежном покрове на территории города Нижневартовска.

В научных исследованиях в большинстве случаев рассматривается лишь небольшая часть показателей, характеризующих выборку. В первую очередь, это арифметическое среднее, стандартное отклонение, коэффициент вариации, а также частотное распределение.

Среднее арифметическое есть сумма всех наблюдений, поделенная на число этих наблюдений.

Стандартное отклонение или среднее квадратическое отклонение равно корню квадратному из суммы квадратов отклонений, деленной на (n – 1).

Квадрат стандартного отклонения называется дисперсией.

Ошибка среднего (среднеквадратичная ошибка, стандартная ошибка) представляет собой частное от деления стандартного отклонения на квадратный корень из числа наблюдений значения квадратов отклонений.

Наряду со стандартным отклонением, одним из очень часто используемых параметров распределения величины является коэффициент вариации, представляющий собой нормированное стандартное отклонение. В исследовательских работах коэффициент вариации приводится либо в долях единицы, либо в % от среднего значения.

Показатель точности рассчитывается как процентное отношение ошибки средней и самой средней и, следовательно, позволяет оценить точность определения последней.

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. 

Анализ содержания твердых частиц в снежном покрове г. Нижневартовска  проводился по нескольким направлениям:

1. среднемесячное содержание твердых частиц в разных участках города;
2. среднемесячное содержание твердых частиц в зависимости от удаленности от автодорог на разных участках города;
3. общее количество содержания твердых частиц в разных участках города на протяжении всего периода с устойчивым снежным покровом;
4. корреляция расстояния от источника и количества твердых частиц в снежном покрове.

 Определяя среднемесячные показатели содержания твердых частиц в разных участках города, мы получили следующие данные.

1. В центральной части города, включая внутри микрорайонную и придорожную ее участки средние показатели составили 3,36 г/л.
2. В старой части города, на окраине – 1, 6 г/л (рисунок 1).  

Соответственно количество твердых частиц в снежном покрове в центральной части города выше среднемесячных показателей в 2,1 раза.

Данное превышение показывает, что наиболее интенсивно используется и соответственно загрязняется территория центральной части города, и, несмотря на зимний период, когда в старой части города дополнительно привносится в окружающую среду продукты печного отопления, где в качестве основного источника используется уголь, загрязнение в центральной части города выше намного.

Данные показатели характерны для всего периода исследований и  данное соотношение сохраняется практически по все месяцам.

Рис. 1. Среднемесячные показатели содержания твердых частиц в разных частях города; 1 – центр, 2 – окраина (г/л).

В зависимости от точки сбора материала и удаленности ее от дорог выявилось, что максимальное количество взвешенных твердых веществ – 15,2 г/л содержится на расстоянии до 1 метра. На расстоянии 5 метров количество взвешенных веществ снижается до 0,4 г/л.  Минимальное содержание наблюдалось внутри микро районных застроек, вдали от дорог.

В результате проведенного исследования в центре города было отмечено, что в зависимости от точки сбора материала и удаленности ее от дорог выявилось, что максимальное количество взвешенных  веществ 15,2 г/л содержится на расстоянии до 1 метра от дорог.

В старой части города нами было также установлено, что максимальное количество механических веществ наблюдается в зоне до 5 метров и составляет соответственно – 5,6 г/л, а по мере удаления от дороги наблюдается уменьшение до 0,001 г/л (рисунок 2).

Данная закономерность является характерной как для центра, так и для окраин города.

Рис. 2.  Количество твердых веществ в зависимости от места расположения точек сбора (1 - центр города, 2- окраина города) и удаленности от дороги.

В ходе проведения сравнительного анализа количества твердых частиц в центральной части города и ее окраины по анализу снежного покрова было выявлено, что наибольшее их количество наблюдалось в центральной части города – превышение более чем в 3 раза.

Но, распределение количества взвешенных веществ в старой части города показало, что рассеивание происходит более длительное, на расстоянии 5 метров от дороги количество веществ составляет 0,252 г/л – сокращение примерно в 2 раза, в то время как в городе уменьшение происходит в более чем 1,5 раз.

Продукты неполного сгорания топлива, сажа, а также транспортируемые высокотоксичные вещества обусловливают накопление в придорожных экосистемах больших доз кадмия, свинца, селена. Нижневартовск характеризуется высокой плотностью путей сообщения, в последние годы   резко возросло число наземных гаражей, автостоянок, автомоек, автозаправочных станций. Все они потенцируют опасность загрязнения среды.

Визуально вдоль автомагистралей отмечается повышенное содержание загрязняющих веществ, которое просматривается по затемненному снегу (приложение 2). Согласно данным Ильина (1995) по городу Новосибирску, на расстоянии 20 м от дорог регистрируется повышенное количество свинца, цинка, меди и при интенсивности движения транспорта 15 тыс. единиц в сутки накопление тяжелых металлов достигает критического уровня.

Повышенное накопление продуктов неполного сжигания топлива и тяжелых металлов, аварийное поступление углеводород содержащих соединений дополняется негативным действием самих автодорожных покрытий. Их основу составляет асфальтовый бетон, один из наиболее распространенных в России с 1928 г. материалов для строительства городских и магистральных дорог, который химически небезопасен.

Содержание тяжелых частиц в снеге соответствует климатической розе ветров. Поэтому следует ожидать, что почвы в северо-восточном и восточном направлениях от Нижневартовска наиболее подвержены загрязнению.

Принимая средние показатели содержания твердых частиц для города 0,336+0,076 г/см2, а для окраины (старой части) – 0,16+0,024 г/см2, рассчитали общее количество поступления за весь период устойчивого снежного покрова - для города – 2,352+0,123 г/см2, а для окраин – 1,12+0,073 г/см2. Соответственно, на центральную часть города приходится 68% всего количества твердых частиц, а на окраину города – 32% (рисунок 3.)

Рис. 3. Соотношение среднегодового количества содержания твердых частиц в снежном покрове в разных частях города

(1 - центр города, 2- окраина города).

Различные методы исследования взаимосвязей между признаками широко применяются в экологии. С одной стороны, одновременное использование значительного числа признаков при описании изменчивости вызывает желание выделить среди них наиболее существенные и информативные показатели (признаки-индикаторы), с другой - возникает интерес к изучению самих зависимостей и особенностей их проявления.

Использование метода анализа корреляции необходимо для получения комплексных обобщенных характеристик, выделения наиболее существенных компонент в изучаемой изменчивости. В своей работы мы попытаемся развить именно это направление.

Метод факторного анализа позволяет определить устойчивость используемых статистических характеристик (табл. 1).

 Таблица 1

Расчет устойчивости используемых характеристик.

Очевидно, что задача сравнительного анализа корреляционных матриц (и/или их частей и элементов) при условии большого числа самих матриц требует разработки специальных методик, позволяющих вводить количественные показатели их различия (сходства). До недавнего времени сравнение корреляционных структур ограничивалось описанием наиболее значительных различий (есть зависимость или отсутствует). Именно такой анализ был проведен нами. В данном случае описательный подход вполне правомерен, поскольку рассматривались признаки, существенно различающиеся по своей природе – расстояние от дорог и количество твердых частиц (рис. 4).

Рис. 4. Коэффициент корреляции количества твердых частиц и расстояния от автомагистральных дорог.

В соответствии с результатами анализа информации об источниках загрязнения атмосферного воздуха и данными по количеству твердых веществ в снежном покрове все мероприятия по защите населения от воздействия загрязняющих веществ могут быть следующие.

1. Комплекс мероприятий по защите населения от действия выхлопных газов транспортных средств, включающий:

1.1.Вывод за пределы города мест стоянок автотранспорта и спецтехники, обслуживающих месторождения нефти. Эта мера не только снизит уровень загрязненности атмосферы в  городе, но и позволит снизить общие валовые выбросы от автотранспорта за счет устранения дорожных пробок на выезде из города в часы пик.

1.2.Строительство предприятий занимающихся перевозкой людей, или любым другим видом деятельности, где задействовано большое количество транспортных единиц, за пределами спальных районов.

1.3.Усилие контроля за качеством регулировки двигателей автомобилей и спецтехники, базирующихся как в городах, так и на месторождениях района.

1.4.Перевод автомобилей предприятий,  на газовое топливо.

1.5.Оснащение автомобилей техническими устройствами, снижающими уровень токсичности выхлопных газов.

1.6. Строительство и ввод в эксплуатацию автоматизированных систем управления дорожным движением.

2. С целью защиты населения от воздействия газовых и аэрозольных выбросов необходимо провести комплекс мероприятий связанных с  озеленением города. Эти мероприятия должны включать устройство многоярусных городских автомагистралей и устройство травяных газонов на обочинах дорог и на территориях дворов (особенно в относительно новых микрорайонах городов).

3. Очистка придорожных территорий и своевременный вывоз снега с территории города в зимний период.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Анализ проб снежного покрова является одним из методов мониторинга  загрязнения атмосферы и других природных объектов. По результатам его анализа можно оценить содержание токсичных веществ, выброшенных в атмосферу города промышленными предприятиями и затем сорбированных снегом.

Снег может служить индикатором атмосферного загрязнения веществами: сульфатами, нитратами, аммонием, основаниями, тяжёлыми металлами и рядом других веществ. Кроме того, он обладает рядом свойств, делающих его удобным индикатором загрязнения не только самих атмосферных осадков, но и атмосферного воздуха. Являясь накопителем различных загрязнений, снег при таянии может стать источником загрязнения вод (в том числе и подземных) и почв.

При образовании и выпадении снега концентрация загрязняющих веществ в нём оказывается на 2-3 порядка выше, чем в атмосферном воздухе. Поэтому измерения содержания этих веществ могут производиться достаточно простыми методами и с высокой степенью надёжности. Отбор проб снежного покрова прост, не требует сложного оборудования.

В городе Нижневартовске основными источниками загрязнения атмосферного воздуха твердыми частицами являются:

- выхлопные газы от автотранспорта;

- выбросы в результате сжигания топлива на котельных;

- имеет место и перенос загрязнителей с воздушными массами при сжигании попутного газа на нефтегазовых месторождениях;

- промышленные предприятия: сжигание бытового мусора малыми предприятиями;

- также воздушный перенос загрязнителей с других промышленных территорий России.

Проведенное исследование по определению загрязнения воздуха  твердыми веществами позволяет сделать следующие выводы.

- Количество твердых частиц в снежном покрове в центральной части города выше среднемесячных показателей в 2,1 раза. Данное превышение показывает, что наиболее интенсивно используется и соответственно загрязняется территория центральной части города, и, несмотря на зимний период, когда в старой части города дополнительно привносится в окружающую среду продукты печного отопления, где в качестве основного источника используется уголь, загрязнение в центральной части города выше намного.

- В зависимости от точки сбора материала и удаленности ее от дорог максимальное количество взвешенных  веществ содержится на расстоянии до 1 метра от дорог. В старой части города  максимальное количество механических веществ наблюдается в зоне до 5 метров, а по мере удаления от дороги наблюдается уменьшение. Минимальное содержание наблюдалось внутри микро районных застроек, вдали от дорог. Данная закономерность является характерной как для центра, так и для окраин города.

- В старой части города рассеивание происходит более длительно, в то время как в городе рассеивание происходит в более чем 1,5 раз быстрее.

- Визуально вдоль автомагистралей отмечается повышенное содержание загрязняющих веществ, которое просматривается по затемненному снегу.

В соответствии с результатами анализа информации об источниках загрязнения атмосферного воздуха и данными по количеству твердых веществ в снежном покрове все мероприятия по защите населения от воздействия загрязняющих веществ могут быть следующие:

- комплекс мероприятий направленный на защиту населения от выхлопных газов автотранспорта;

- провести комплекс мероприятий по озеленения автодорожных магистралей;

- произвести очистку придорожных территорий и своевременно вывозить снега с территории города в зимний период.

Выдвинутая гипотеза оказалась верной.

Экспериментальные исследования по определению количества загрязняющих веществ должны проводиться регулярно, так как это позволяет выявить наиболее объективную картину экологического состояния нашего города.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Аксёнов И.Я. Транспорт и охрана окружающей среды / И.Я. Аксёнов, В.И.  Аксёнов. – М.: Транспорт, 1986. – 243 с.
2. Алексеев С.В. Изучаем экологию экспериментально / С.В. Алексеев,  А.М. Беккер. - СПб.: Наука,  1993. - 58 с.
3. Ашихмина Т.Я. Школьный экологический мониторинг / Т.Я. Ашихмина. - М.: Академа,  2000. – 178 с.
4. Беттен Л. Погода в нашей жизни / Л. Беттен. – М.: Мир, 1985.- 87 с.
5. Безкоровайная И.И., Ведрова Э.Ф., Попова Э.П., Шугалей Л.С., Яшихин Г.И. Антропогенная эволюция лесных почв Средней Сибири // Проблемы антропогенного почвообразования: Тез. докл. Междунар. науч. конф. 16-21 июня 1997 г.М., 1997. - Т. 1. - С. 266-267.
6. Белан Б.Д., 3уев В.Е., Ковалевский В.К, Паиченко М.В., Покровский Е.В., Рассказчикова Т.М., Толмачев Г.Н. Оценка экологического статуса воздушного бассейна юга Западной Сибири и трансграничного переноса примесей на ее территорию // О создании единой региональной системы мониторинга окружающей природной среды и здоровья населения Сибири: Тез. докл. науч.-практ. конф. - Новосибирск, 1996. - с. 24-25.
7. Богдановский Г. А. Химическая экология / Г. А. Богдановский. - М.: Московский университет, 1994. – 345 с.
8. Борисов Л.Б. Медицинская микробиология, вирусология, иммунология / Л.Б. Борисов. -  М.: МИА, 2002. – 735 с.: ил.
9. Волков Э.П., Грибков А.М., Сапаров М.И. Распространение дымового факела в процессе эксплуатации тепловой электростанции // Теплоэнергетика. - 1979. № 23. - с. 33-37.
10. Воронков Н.А.  Экология общая, социальная, прикладная: Учебник для студентов высших учебных заведений / Н.А. Воронков. - М.: Агар, 1999. – 420 с.: ил.
11. Вронский В.А. Антропогенное загрязнение атмосферы и растения // Биология в школе: Сб. статей . 1992, № 3-4. - с. 7-11.
12. Горшков С.П. Экзодинамические процессы освоенных территорий / С.П. Горшков. – М.: Недра, 2002. – 123 с.
13. Григорьев А.А. Города и окружающая среда / А.А. Григорьев.  – М.: Мысль, 2002.
14. Дементьев В. А. Региональная экология / В. А. Дементьев. - М., 1992. – 420 с.
15. Демина А.С. Экология природопользования и охрана окружающей среды / А.С. Демина. - М.: Наука, 1980.- 130 с.
16. Земцов А.А. Природные ресурсы / А.А. Земцов. - М., 1986. – 250 с.
17. Ильин В.Б. Определение и гигиеническая оценка содержания тяжелых металлов в почвах и растительности и прилегающих территорий // Окружающая среда и экологическая обстановка в Новосибирском научном центре СО РАН. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1995. - с. 218-223.
18. Илькун Г.М. Основы экологии / Г.М. Илькун. - М.: Биология,  2000. – 87 с.
19. Исследования эколого-географических проблем природопользования для обеспечения территориальной организации и устойчивого развития нефтегазовых  регионов  России: Теория, методы, практика. - Нижневартовск, 2000, – 309 с.
20. Калыгин А.С. Промышленная экология / А.С. Калыгин. - М.: Знание,  1997. – 273 с.
21. Кормилицын В.В. Основы экологии / В.В. Кормилицын. - М.: Знание, 1997. – 300 с.
22. Корте Ф. Экологическая химия / Ф. Корте. -  М.: Мир: 1996. – 156 с.
23. Криксунов Е. А. Экология. 9 кл.: учеб. Для общеобразоват. Учеб. заведений / Е. А. Криксунов, В.В. Пасечник, А.П. Сидорин. -  М. Дрофа, 1995. – 238 с.
24. Курбатова А.С., Мягков М.С. Функциональная структура городской территории и процессы формирования почвенного покрова // Проблемы антропогенного почвообразования: Тез. докл. Междунар. науч. конф. 16-21 июня 1997 г. М., 1997. - Т. 2. - с. 219-223.
25. Лозановская А.Х. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении / А.Х. Лозановская. - М., 1994. – 170 с.
26. Лось В.А. Экология и устойчивое развитие / В.А. Лось, O.K. Дрейер. - М.: Знание. - 1997. – 223 с.
27. Максаковский В.П. Географическая картина мира / В.П. Максаковский. - Ярославль, 1996. – 158 с.
28. Мамедов Н.М. Основы общей экологии / Н.М. Мамедов, И.Т. Суравегина. - М.: Наука, 1997. – 257 с.
29. Мамин Р.Г. Урбанизация и охрана окружающей среды в Российской Федерации / Р.Г.  Мамин. - М.: Моск. гос. ун-т геодез. и картогр. - 1995. - Ч. 1. - 80 с.; Ч. 2. - 139 с.
30. Никитин Д.П. Окружающая среда и человек / Д.П. Никитин, Ю.В.  Новиков. - М.: 1986.
31. Новиков Ю. В. Экология, окружающая среда и человек / Ю. В. Новиков. - М.: Феникс, 1998. – 316 с.
32. Олейников Ю.В. Экологические альтернативы НТР / Ю.В. Олейников. - М.: Наука, 1987. – 178 с.
33. Плотников В.В. Экология ХМАО / В.В. Плотников. - Тюмень, 1997. – 286 с.
34. Протасов В.Ф. Экология, здоровье и природопользование в России / В.Ф. Протасов, А.В. Молчанов. - М.: высшая школа. -  1999. – 308 с.
35. Пути и средства достижения сбалансированного эколого-экономического развития в нефтегазовых регионах Западной Сибири // вып. 1, ИПП «Уральский рабочий», 1995 г.
36. Радкевич В.А. Экология / В.А.  Радкевич. – Минск.: Выш. шк., 1998. – 159 с.
37. Сенькина С.Н. Водный обмен растений // Биопродукционный процесс лесных экосистем Севера. СПб.: Наука, 2001. с. 186-203.
38. Состояние окружающей среды и природных ресурсов в Нижневартовском районе: (Аналитический обзор): Ежегодник. – вып. 3.  1998 г. /Нижневарт. межрайон. комитет по охр. окр. среды, Ханты-Мансийск. регион. отд-ние РАЕН; науч. ред. К.И. Лопатин, В.И. Вавер. -  Нижневартовск, 1999. – 99 с.: ил.
39. Состояние окружающей среды и природных ресурсов в Нижневартовском районе: (Аналитический обзор): Ежегодник. – вып. 4.  2002 г. / Нижневарт. межрайон. комитет по охр. окр. среды, Ханты-Мансийск. регион. отд-ние РАЕН; науч. ред. К.И. Лопатин  -  Нижневартовск, 2003. – 99 с.: ил.
40. Таран И.В. Рекреационные леса Западной Сибири / И.В. Таран. – Новосибирск: Наука, 1985. - 228 с.
41. Федоров Ю.Д., Чалая и.п. Разработка природоохранных мероприятий в пригородной зоне крупного города // Проблемы больших городов. - М.: Гос. ком. по         гражд. стр-ву и архитектуре при Госстрое СССР, 1979. - с. 100-114.
42. Фомин Г.С. Почва: Контроль качества и экологической безопасности по международным стандартам / Г.С. Фомин, А.Г.  Фомин. - М.: Протектор. - 2001. - 304 с.
43. Хорват Л. Кислотный дождь / Л. Хорват. – М.: Стройиздат, 1990. – 98 с.
44. Хотунцев Ю.Л. Экология и экологическая безопасность / Ю.Л. Хотунцев. – М.: Академа, 2002. – 381 с.
45. Чернова Н.М. Экология. Учеб. пособие для пед. институт / Н.М. Чернова, А.М. Былова. -  М.: просвещение, 1988. – 267 с.
46. Чижов Б.Е. Лес и нефть ХМАО / Б.Е. Чижов. - Тюмень: Мандрики, 1998. – 141 с.: ил.
47. Чистик О.В. Экология // Учебное пособие / О.В. Чистик. -  Минск: 2000. – 158 с.
48. Шолохович В.Ф. Основы экологии и природопользования / В.Ф. Шолохович,  А.Г. Гейн, С.В.  Комов. – М.: Просвещение, 1995.- 125 с.
49. Якубовский Ю.Р.  Автомобильный транспорт и защита окружающей среды / Ю. Р. Якубовский. – М.: Транспорт, 1999. – 243 с.