Рис.1 – Графік взаємозв’язку концентрації та потужності викиду сполук кадмію
Рис.2 – Графік взаємозв’язку концентрації та потужності викиду сполук свинцю
АНАЛІЗ ЕКОЛОГІЧНОЇ СИТУАЦІЇ МІСТА ДОНЕЦЬКА ПРИ ЗАБРУДНЕННІ АТМОСФЕРНОГО ПОВІТРЯ СПОЛУКАМИ ВАЖКИХ МЕТАЛІВ
Фарафонова Ю.Г., Ковешнікова О.С., Бєляєва І.В.
ДВНЗ «Донецький національний технічний університет»
Атмосфера сучасного міста забруднена великою кількістю забруднюючих речовин, токсичність яких обумовлюється стійкістю в навколишньому середовищі та вірогідністю викликати негативні ефекти в дуже малих концентраціях.
Цими характеристиками обладають важкі метали. Їх токсичність проявляється у здатності легко акумулюватися живими організмами, викликаючи навіть у малих кількостях порушення їх функціонування. Одними з найбільш токсичних важких металів є кадмій (Cd) та свинець (Pb). Ці метали накопичуються у навколишньому середовищі та слабко трансформуються у зв’язку зі своїми хімічними властивостями.
Мета роботи – аналіз стану атмосферного повітря міста Донецька при забрудненні його сполуками кадмію та свинцю.
До атмосферного повітря сполуки кадмію надходять від металургійних підприємств, котелень, теплових електростанцій, звалищ твердих побутових відходів та підприємств кольорової металургії. Основними джерелами забруднення атмосферного повітря викидами свинцю є всі процеси, де відбувається спалювання вугілля (підприємства теплоенергетики, металургійні, машинобудівні підприємства), автотранспорт (за рахунок використання етильованого бензину), виробництво акумуляторів, фарб та лаків.
В атмосферному повітрі кадмій та свинець існують у формі органічних та неорганічних сполук у вигляді пилу та аерозолів. Аерозольні сполуки мають малий розмір (0,5 – 1 мкм). Завдяки цьому вони можуть переноситися на значні відстані від джерела викиду. Головним джерелом забруднення ґрунтів сполуками свинцю та кадмію є сухе та мокре осадження з атмосфери. В ґрунті сполуки свинцю та кадмію перебувають у рухомій формі, тому легко засвоюються рослинами. Також важливим шляхом надходження сполук важких металів до рослин є аеральний шлях.
На основі вищесказаного можна зробити висновок про необхідність моніторингу сполук свинцю та кадмію в атмосферному повітрі та виявлення найбільш потужних джерел викидів сполук цих металів.
|
|
|
|
Рис.1 – Графік взаємозв’язку концентрації та потужності викиду сполук кадмію
|
Рис.2 – Графік взаємозв’язку концентрації та потужності викиду сполук свинцю
|
На рисунках 1,2 наведено дані по динаміці викидів та середньорічних концентраціях кадмію і свинцю, відповідно.
За допомогою методу простої регресії було отримані рівняння залежності концентрації сполук кадмію (1) та свинцю (2) в атмосферному повітрі (С) від потужності викидів (М).
С=0,002488+0,00476М, r = 0,798 (1)
С=0,0432+0,0012М, r = 0,364 (2)
Таким чином, можна зробити висновок, що на формування концентрацій сполук свинцю в атмосферному повітрі значний вклад вносить автотранспорт. Крім того, на розсіювання викидів сполук свинцю та кадмію значний вплив мають метеорологічні умови.
У роботі було проаналізовано річний хід концентрації сполук кадмію та свинцю. На рисунках (3) наведено річний хід концентрації сполук кадмію в атмосферному повітрі м. Донецька у 2009 році. Показник Q на рисунку 3 – це відношення середньомісячної концентрації важкого металу до середньорічної.
|
|
|
|
Рис. 3 – Річний хід концентрації сполук кадмію |
Рис. 4 – Річний хід метеопоказників
|
Аналіз річного ходу показав, що мінімум концентрацій сполук кадмію спостерігається в липні, максимум концентрації сполук кадмію – у червні. Такий хід концентрацій обумовлений впливом метеорологічних чинників на розсіювання викидів від стаціонарних. Умовами, за яких відбувається накопичення забруднюючих речовин в атмосферному повітрі є швидкість вітру 0–1 м/с, тумани, інверсії температури, кількість опадів менше 0,5 мм/добу. На рисунку 4 наведено динаміку змін повторюваності опадів, туманів, швидкостей вітру до 1 м/с. Порівняльний аналіз даних рисунку 3 та 4 доводить, що в липні місяці було менше днів з туманами та застоями повітря порівняно з березнем.
На основі даних з середньорічних температур повітря (t, ºС), швидкостей вітру (V, м/с) та потужності викидів сполук кадмію та свинцю (М, т/рік) від стаціонарних джерел викидів у програмі Statgraphics було отримано рівняння множинної регресії залежності концентрації цих речовин (СCd, СPb, мкг/м3) від вище вказаних параметрів:
СCd = -0,0096 + 0,0067·M + 0,0002·t·V, R2=92,21 % (3)
СPb = 0,222 + 0,0020·M - 0,0976·t - 0,277·V, R2 = 72,12 % (4)
Отримані рівняння множинної регресії доводять, що на концентрацію важкого металу в атмосферному повітрі в більшій мірі впливає потужність викидів та в меншій мірі від температури та швидкості повітря. Рівняння 3 та 4 дозволяють зробити прогноз концентрацій сполук кадмію та свинцю при зміні потужностей викиду та температури повітря.
