Vladivostok, Vladivostok, Russian Federation
Gorno-Altaysk, Barkaul, Russian Federation
Vladivostok, Vladivostok, Russian Federation
Vladivostok, Vladivostok, Russian Federation
The paper presents the results of laser granulometry study of atmospheric particles contained in the snow in the northern part of Altaiskiy State Nature Biosphere Reserve collected in winter 2016. The results of the study prove that the north of the Alay nature reserve is relatively safe ecologically. Harmful for living beings microparticels (of no more than 10 μm in size) were in the atmosphere in a limited number and were no more than 19.1%. At the same time the maximal concentration of fine substances was observed in places of a man living, which proves an anthropogenic cause of particles formation.
atmospheric suspensions, ecology, Altai Nature Reserve, microparticles
Одной из важнейших проблем, касающихся природных заповедников, является оценка и моделирование [18] негативного антропогенного воздействия на особо охраняемые территории. В связи с этим проводятся мероприятия по оценке загрязнения природных сред, таких как вода [14], почва [3] и воздух [2]. Отдельно стоит выделить исследования, направленные на изучение содержания радионуклидов в природной среде [13, 15].
Особый интерес для изучения представляет трансграничный перенос взвешенных частиц по воздуху. Подобные исследования позволяют оценить вклад в общую картину загрязнения атмосферы не только от местных источников, но и от удаленных, в том числе находящихся в других странах [1, 2, 16].
Ранее мы изучали атмосферные взвеси в ряде особо охраняемых природных территорий Дальнего Востока и Сибири: заповеднике Бастак [8, 9, 10], федеральном памятнике природы «Липовый остров» [7], Ботчинском заповеднике [6], Сихотэ-Алинском заповеднике [19], Норском заповеднике [4], Зейском заповеднике [5] и Хинганском заповеднике [12]. Данная работа, проведенная в северной части Алтайского государственного биосферного заповедника, продолжает цикл работ по изучению атмосферных взвесей и загрязнения на особо охраняемых природных территориях.
Материалы и методы исследования
Алтайский государственный природный биосферный заповедник как особо охраняемая природная территория в Алтайских горах был основан в 1932 году. Заповедник является частью объекта всемирного наследия ЮНЕСКО «Золотые горы Алтая», принадлежит к числу крупнейших заповедников в России: его площадь составляет более 870 тыс. га. Создавался заповедник с целью сохранения флоры и фауны региона, а также сохранения исторических памятников, оставшихся от народов, проживающих на данной территории [17].
Пробы на территории заповедника отбирались в феврале/марте 2016 года в северной его части, на побережье Телецкого озера (рис. 1, табл. 1).
|
|
|
|
1.1 |
1.2 |
Рис. 1. Карта-схема точек отбора проб снега на территории Алтайского заповедника: 1.1) схема Алтайского заповедника с выделенной зоной А – территорией исследования; 1.2) зона А – зона отбора проб по побережью Телецкого озера. © Участники OpenStreetMap.
Таблица 1
Точки отбора проб снега в северной части Алтайского заповедника
|
№ точки отбора |
Место отбора пробы |
|
1 |
Алтайский заповедник, Турачакский район, пос. Яйлю, в ограде частного дома |
|
2 |
Алтайский заповедник, Улаганский район, пос. Беле, в ограде частного дома |
|
3 |
Алтайский заповедник, Улаганский район, м. Аранак, березово-лиственничный лес |
|
4 |
Алтайский заповедник, Улаганский район, кордон Чири |
|
5 |
Турачакский район, пос. Артыбаш, в ограде частного дома |
Пробы (атмосферные осадки в виде снега), во избежание вторичного загрязнения антропогенными аэрозолями, отбирались во время снегопадов [11]. Собирался только верхний слой (5-10 см) свежевыпавшего снега с площади 1 м2. Отбор проводился без использования подложки, поскольку слой снега составлял в момент отбора более 20 см. Для чистоты эксперимента снег помещали в стерильные контейнеры вместимостью 3 л. Когда снег в контейнерах полностью растаивал (объем растопленной пробы составлял 390-400 мл), из каждого образца после взбалтывания набирали по 60 мл жидкости и анализировали на лазерном анализаторе частиц Analysette 22 NanoTec plus (Fritsch, Германия).
Исследования проводились с использованием оборудования ЦКП «Межведомственный центр аналитического контроля состояния окружающей среды» Дальневосточного федерального университета.
Результаты исследования и их обсуждение
Гранулометрический анализ частиц атмосферной взвеси проводился по нашей классификации [7].
Таблица 2
Распределение частиц по фракциям в пробах снега из различных точек Алтайского заповедника
|
Класс |
Æ, мкм |
Доля частиц в разных точках отбора, % |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
||
|
1 |
менее 1 |
0,2 |
1,5 |
0,4 |
0,4 |
0,9 |
|
2 |
1-10 |
4,4 |
27,5 |
10,0 |
18,7 |
11,0 |
|
3 |
10-50 |
1,4 |
17,9 |
5,0 |
8,7 |
10,4 |
|
4 |
50-100 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
5 |
100-400 |
9,0 |
0,2 |
7,8 |
2,8 |
4,4 |
|
6 |
400-700 |
25,3 |
3,0 |
14,9 |
9,2 |
11,0 |
|
7 |
более 700 |
59,7 |
49,9 |
61,9 |
60,2 |
62,3 |
Как видно из данных таблицы 2, самые мелкие по размеру частицы (менее 1 мкм) присутствуют во всех точках в незначительных количествах (рис. 2).
Рис. 2. Типовая гистограмма долей частиц взвесей в образце снеговой воды, собранной в точке 2 (пос. Беле в Алтайском заповеднике).
Частицы второго размерного класса отмечены в значимых количествах лишь во 2-й и 4-й точках отбора (27,5 и 18,7%, соответственно). Во всех других точках отбора проб концентрация мелкодисперсной взвеси не превышала 11% (рис. 3).
Рис. 3. Типовая гистограмма долей частиц взвесей в образце снеговой воды, собранной в точке 4 (кордон Чири в Алтайском заповеднике).
В целом стоит отметить, что доля крупных частиц (более 400 мкм) во всех пробах составила от 52,9 до 81%.
Результаты исследования проб снега методом лазерной гранулометрии свидетельствуют о том, что север Алтайского заповедника является относительно благополучной с экологической точки зрения территорией. Данное обстоятельство особенно важно, поскольку заповедник – уникальное место обитания редких видов животных. В атмосфере опасные для живых организмов микрочастицы (размером до 10 мкм) содержались в незначительном количестве и не превышали 19,1%.
Исследование не выявило связи между степенью антропогенного воздействия и загрязнением мелкими частицами атмосферы в отдельных точках отбора проб снега. Так, наибольшее количество мелкодисперсных частиц было обнаружено в точках 2 (пос. Беле) и 4 (кордон Чири). Тем не менее, эти две точки расположены в местах с относительно небольшой антропогенной нагрузкой (отсутствие автомобилей, небольшое количество живущих людей). В точках обора проб снега, где антропогенная нагрузка была выше, доля частиц размером менее 10 мкм была относительно низкой: 4,6% в пос. Яйлю (точка 1) и 11,9% в пос. Артыбаш (точка 5).
В связи с постоянно меняющимися климатическими и антропогенными условиями желательно вести мониторинг загрязнения атмосферы Алтайского заповедника микрочастицами.
1. Vinogradova A.A., Zamber N. Kutenkov S.A., Shevchenko V.P. The Sources of heavy metals accumulated in bushy epiphytic lichens of Karelia. Sovremennye Problemy Nauki i Obrazovaniya 2012; 5:274 (in Russian). Available at: www.science-education.ru/ru/article/view?id=6962
2. Vinogradova A.A., Ivanova Yu.A. Anthropogenic pollution of Kostomuksha reserve (Karelia) environment under long-range atmospheric transport of aerosols. Optika Atmosfery i Okeana 2011; 24(06):493-501 (in Russian).
3. Gennadiev A.N., Tsibart A.S. Pyrogenic polycyclic aromatic hydrocarbons in soils of reserved and anthropogenically modified areas: Factors and features of accumulation. Eurasian Soil Science 2013; 46(1):28−36.
4. Golokhvast K.S., Chervova L.N., Kodintsev V.V., Chayka V.V., Pamirsky I.E. The first data on the composition of atmospheric suspensions of the Norsky State Reserve (the Amur Region) according to pollution of snow cover. Problemy Regional’noy Ecologii 2015; 3:110-113 (in Russian).
5. Golokhvast K.S., Chervova L.N., Kodintsev V.V., Chaika V.V., Pamirskiy I.E. The first data on the composition of atmospheric suspensions of the Zeyskiy State Reserve (the Amur Region) according to the pollution of snow cover. Problemy Regional’noy Ecologii 2015; 3:71-74 (in Russian).
6. Golokhvast K.S., Kostomarov S.V., Kostomarova I.V., Nikiforov P.A., Chaika V.V., Seredkin, I.V., Chekryzhov I.Yu., Romanova T.Yu., Karabtsov A.A. Composition of Atmospheric Suspensions from the Botchinsky State Reserve (Khabarovsk Territory) from the Data on the Pollution of Snow Cover. Khimiya v Interesakh Ustoychivogo Razvitiya 2014; 22(5):437-443 (in Russian).
7. Golokhvast K.S., Kupriyanov A.N., Manakov A.Yu., Chayka V.V., Nikiforov P.A., Avtomonov E.G., Romanova T.Yu., Karabtsov A.A. Comparison of the granulometric structure of atmospheric suspensions of the Karakansky coal cluster and the Federal natural heritage site "Lipovy Ostrov" according to the snow cover pollution data. Problemy Regional’noy Ecologii 2014; 3:65-70 (in Russian).
8. Golokhvast K.S., Revutskaya I.L., Lonkina E.S., Nikiforov P.A., Gulkov A.N., Khristoforova N.K. Comparison of granulometric characteristics of suspended particles in the snow of Birobidzhan city and Federal Reserve "Bastak". Water: Chemistry and Ecology 2013; 2:116−123 (in Russian).
9. Golokhvast K.S., Revutskaya I.L., Lonkina E.S., Nikitin A.V., Solomennik S.F., Romanova T.Yu. Nano- and microdimensional pollution of the atmosphere of the Reserve "Bastak" caused by technogenic impact of Birobidzhan city. Bûlleten' fiziologii i patologii dyhaniâ 2016; 61:36-41 (in Russian). doi:https://doi.org/10.12737/21445
10. Golokhvast K.S., Revutskaya I.L., Lonkina E.S., Chekryzhov I.Yu., Pamirsky I.E., Gulkov A.N., Khristoforova N.K. Characteristic of atmospheric suspensions composition in State Reserve "Bastak". Ekologiya cheloveka 2013; 5:24−28 (in Russian).
11. Golokhvast K.S., Khristoforova N.K., Kiku P.F., Gul'kov A.N. Granulometric and mineralogic analysis of suspended particles in the air. Bûlleten' fiziologii i patologii dyhaniâ 2011; 40:94-100 (in Russian).
12. Kodintzev V. V., Chayka V. V., Kutay V. E., Zakharenko A. M., Drozd V. A., Pamirskiy I. E., Golokhvast K. S.. Studying of microdimensional pollution of the atmosphere of the Khingan reserve (Amur region) by means of the method of ultrasonic cleaning of needles. Ecologiya urbanizirovannykh territoriy 2017; 1:6-11 (in Russian).
13. Kondratiev I.I., Skalyga O.R. Atmospheric transboundary transport of cesium-137 with terrigenous dust from Asian deserts to the southern. Far East Geography and Natural Resources 2011; 32(2):126−131.
14. Lomakin P.D., Troshchenko O.A., Chepyzhenko A.I., Chepyzhenko A.A. Characterization of the pollution of coastal waters Kargatskii Reserve according to the optical measurement. Geologiya i Poleznye Iskopaemye Mirovogo Okeana 2011; 4:76-84 (in Russian).
15. Mikhailovskaya L.N., Molchanova I.V., Karavaeva E.N., Pozolotina V.N., Tarasov O.V. Radioecological investigation of the soil cover of eastern Urals State radioactive reserve and neighboring areas. Radiatsionnaia biologiia, radioekologiia 2011; 51(4):476-482 (in Russian).
16. Moskovchenko D.V., Valeeva E.I. Content of heavy metals in lichens of West Siberian North. Vestnik Ekologii, Lesovedeniya i Landshaftovedeniya 2011; 11:162-172 (in Russian).
17. Official site of the Altai State Nature Biosphere Reserve. Mode of access: www.altzapovednik.ru/info.aspx
18. Potemkin V.L., Makukhin V.L. Mathematical simulation of the processes of aerosol pollution in the Lake Baikal region. Atmospheric and oceanic optics 2005; 18(01-02):164−166.
19. Seryodkin I.V., Chayka V.V., Sutyrina S.V., Golokhvast K.S. Assessment of particle size distribution of suspensions in snow of Sikhote-Alin Biosphere Reserve and nearby settlement Terney. Izvestiya Samarskogo Nauchnogo Tsentra RAN 2015; 17(5):310-313 (in Russian).
