WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Методика атомно-флуоресцентного определения ртути, включающая соблюдение всех требований техники «ультрачистого протокола» (Ferrari, 2000; Boutron, 1990) и позволяющая определять ртуть в слоях ледника с пределом обнаружения 0,025 нг/кг, была разработана и использована С.С. Эйрих для послойного определения ртути в ледовом керне седловины г. Белуха (Eyrikh, 2005).

Полученные результаты показали, что содержание ртути в слоях ледового керна, сформировавшихся в индустриальное время, изменяется в широких пределах от 0,2 до 6,3 нг/кг (рис. 2).

Рис. 2. Концентрация ртути в ледовом керне г. Белуха 1925-2001 гг.

Для оценки уровня загрязнения и вклада региональных источников в общий баланс поступления ртути в воздушный бассейн Алтайского региона полученные данные химического послойного анализа ледового керна ледника Белуха были сопоставлены нами с существующими надежными литературными данными по содержанию ртути в снеге (табл. 1) и слоях кернов льда (табл. 2) других ледников Северного полушария. К надежным литературным данным были отнесены результаты исследований, проведенных с соблюдением техники «ультрачистого протокола». Многочисленные данные, полученные до середины 1980-х годов, большей частью признаны несостоятельными в связи с проблемами загрязнения проб на стадии пробоотбора и анализа (Sheppard, 1991).

Таблица Содержание ртути в снеге различных ледников и удаленных мест Северного полушария Место отбора Тип пробы Годы *Hg общ., **Hg р., нг/кг нг/кг 0,8 – 1,Поверхн. снег 2000 - Алтай, ледник Белуха (n=29) (3895 м) Верхн. слой 1,7 – 3,1998-2001 - фирна (n=17) Швейцарские Альпы, 1,5 – 2 0,6 – 1,Поверхн. снег Юнгфрауйох (3450 м) (n=13) (n=26) Французские Альпы в 13 – 130 < 0,Поверхн. снег 1998-районе Гренобля (n=14) (n=14) 1,2 – Свалбард (Норвегия) Сезонный снег 2003 - (n=28) 3,4 – 24,Кууйарапик (Канада) Сезонный снег 2002 - (n=6) Центральная Гренландия < 0,05 – 2,Керн снега 1949-1989 - (Саммит, 3238 м) (n=56) *Hg общ. – общая ртуть; **Hg р. – ртуть реакционно-активная; n – число усредняемых значений;

Сопоставление данных показало, что содержание ртути в поверхностном снеге и в верхних слоях фирна ледника Белуха, отражающем современное загрязнение атмосферы изучаемого региона (табл. 1), находится на невысоком уровне, сравнимом с концентрациями для других высокогорных ледников и удаленных регионов (таких как Центральная Гренландия) Северного полушария.

Это свидетельствует о том, что в настоящее время уровень загрязненности окружающей среды Алтая Центрально-Азиатского региона в целом определяют глобальная эмиссия ртути и перенос ее на дальние расстояния.

При сравнении ледовых кернов по содержанию ртути за индустриальный период (табл. 2) можно отметить, что из всех рассмотренных высокогорных ледников самые низкие концентрации ртути наблюдались в слоях ледника Белуха, близкие к ним значения определены в леднике Монблан.

Таблица Сравнение данных по содержанию ртути в кернах льда различных ледников мира в индустриальное время Год Hgобщ., нг/кг Место отбора Тип пробы формирования Интервал Среднее * слоев ледника Ледник Белуха, Фирн, лед 1941 - 2001 0,19 - 6,29 1,95 (n=61) (Алтай, 4062 м) Монблан, Фирн, лед 1913 - 1990 0,86 - 5,76 2,30 (n=9) (Альпы, 4250 м) Ледник Верх-Фремонт Фирн, лед 1900 - 1993 - 10,0 (n=39) (США, 4100 м) Центральная Керн снега 1949 - 1989 < 0,05 - 2,0 0,43 (n=31) Гренландия (Саммит, 3238 м) * среднее содержание ртути вычислено из среднегодовых значений за указанный период; n – число усредняемых значений Для количественной оценки региональной составляющей ртутного загрязнения нами была предложена следующая методика расчета. За глобальный фоновый современный (индустриальное время) уровень ртути Северного полушария можно принять ее концентрацию в атмосфере, которая отражена в ледниках Центральной Гренландии – районе, находящемся на значительном удалении от индустриальных центров нашей планеты. Поэтому, сравнивая концентрацию ртути в слоях ледника Белуха, сформированных в индустриальное время, с ее концентрацией в аналогичных слоях снежного керна Гренландии, можно оценить вклад региональной и глобальной составляющих в эмиссию ртути в атмосферу Алтайского (Центрально-Азиатского) региона. Так как общий вклад ртути в атмосферу изучаемого региона характеризуется концентрацией 1,95 нг/кг (усредненная величина за указанный период), а глобальная составляющая – концентрацией 0,нг/кг, то региональная составляющая может быть оценена как разность этих двух величин, а именно - 1,52 нг/кг. Таким образом, вклад региональной составляющей в ~3,5 раза превышает вклад глобальной составляющей в общий современный уровень загрязнения ртутью атмосферы Алтайского (Центрально–Азиатского) региона.

Аналогично, для Центрально-Европейского региона современный вклад региональной составляющей превышает вклад глобальной составляющей в ~4 раза, а для США в ~22 раза.

Для характеристики региональной составляющей эмиссии ртути в атмосферу Алтая были рассмотрены основные локальные и региональные ее источники. Среди локальных источников ртутного загрязнения наибольшее значение для района исследования может иметь Акташский ртутный комбинат, расположенный в непосредственной близости (~ 80 км) от места отбора керна, что может напрямую влиять на содержание ртути в слоях ледникового керна г. Белуха. Значимыми региональными источниками ртути в данном районе могут выступать Алтае-Саянская ртутная провинция, а также промышленные металлургические центры Восточного Казахстана и Юго-Западной Сибири.

При оценке современного уровня загрязнения окружающей среды Алтайского региона наибольшее значение до сих пор отводят Акташскому ртутному комбинату, т.к. до “перестройки” этот комбинат был одним из крупнейших по производству ртути в бывшем СССР. Акташский рудник начал свою работу в 1941 году. На первом этапе работы рудника возгонку ртути вели в примитивных ретортных печах без улавливающих устройств, коэффициент извлечения ртути составлял всего 30 - 35 %. С конца 60-х годов XX вв. после введения в строй более производительных роторных печей на Акташском ртутном комбинате начинается интенсивное увеличение объемов производства. Пик, которого (120-130 тонн/год) приходится на 1970 - 1986 гг. С началом “перестройки” наблюдается резкий спад производства, который в 1990 г. приводит к остановке горных работ, а к 1995 г. все выработки Акташского ртутного комбината «законсервированы».

Для выявления вклада Акташского ртутного комбината на масштаб атмосферного ртутного загрязнения изучаемого региона нами было проведено графическое сопоставление концентраций ртути в керне льда г. Белуха и объемов производства ртути на Акташском ртутном комбинате за период 1940-1991 гг. (рис. 3).

Только на начальном этапе работы комбината (когда несовершенство технологии производства приводило к значительным выбросам ртути в атмосферу) наблюдается определенная корреляционная зависимость между объемами производства и изменением концентрации ртути в ледовом керне. В последующие годы корреляция не прослеживается.

Рассмотрим основные причины, которые ограничивают влияние Акташского ртутного комбината на ртутное загрязнение слоев керна ледника Белуха.

Рис. 3. Объемы производства ртути на Акташском ртутном комбинате и концентрации ртути в керне ледника горы Белуха в 1940-2001 гг.

Для того чтобы загрязняющие вещества от источников их эмиссии достигли поверхности ледника и захоронились в нем, необходимо благоприятное воздействие метеорологических и физико-географических (орографических) условий. Для горных территорий влияние метеорологических условий целесообразно рассматривать в рамках регионального масштаба, так как рамки локального масштаба часто ограничены условиями горно-долинной циркуляции. Поэтому для оценки влияния метеорологических условий на высокогорный ледник нецелесообразно использовать данные ближайших к леднику метеостанций, в первую очередь из-за разности высот нахождения метеостанции и ледника. Учитывая это, были систематизированы атмосферные процессы и рассчитана повторяемость 8 типов циркуляции по сезонам года. При этом использовались карты барической топографии и сборнокинематические карты естественного синоптического периода для изучаемого региона за период 1951 – 1990 гг. (табл. 3).

Таблица Повторяемость типов циркуляции на юге Западной Сибири (%) Тип циркуляции Результаты систематизации данных Всего Холодный период Западный антициклонический 27 33,Западный циклонический 13 5,Северо-западный антициклонический 15 19,Северо-западный циклонический 4 1,Юго-западный антициклонический 18 Юго-западный циклонический 14 7,Ультраполярные вторжения 5 5,Стационирование циклонов 4 4,При преимущественном движении воздушных масс с запада, югозапада и северо-запада максимальное влияние на ледник будут оказывать источники, находящиеся на пути их перемещения, то есть западнее г. Белуха. Влияние источников, расположенных на востоке (к которым относится Акташский ртутный комбинат), будет ограничено.

Орографические барьеры (условия) Алтая - это разнообразные формы рельефа, образующие препятствия на пути движения воздушных течений общей циркуляции атмосферы. Чем выше барьеры, тем интенсивней их воздействие, при прочих равных условиях, на движение воздушных масс.

Отсутствие значительного влияния мощного локального загрязнителя воздушного бассейна Алтайского региона - Акташского ртутного комбината на загрязнение поверхности ледника г. Белуха обусловлено, во-первых, редким (около 9 %) переносом воздушных масс от комбината к леднику, во-вторых, наличием орографических барьеров, которые двойным кольцом закрывают ледник и всю северо-западную территорию Алтая от влияния Акташского ртутного комбината (рис. 4).

С учетом выявленных метеорологических и орографических особенностей послойный анализ ледового керна г. Белуха позволяет сделать оценку регионального ртутного загрязнения в основном северо-западной части территории Алтая.

Рис. 4. Влияние метеорологических и орографических условий Отсутствие орографических барьеров и преимущественное направление движения воздушных масс с запада на восток должны способствовать распространению ртутного загрязнения от Акташского ртутного комбината на районы, расположенные восточнее и юго-восточнее комбината.

В четвертой главе “Идентификация пылевых слоев в ледовом керне седловины г. Белуха” обсуждаются возможные источники происхождения твердых частиц (пыли), которые визуально фиксируются в слоях ледового керна седловины г. Белуха.

Тренды концентрации водорастворимых форм Ca и Mg, которые являются основными трассерами эмиссии почвенных частиц в атмосферу, показывают, что в слоях керна льда седловины г. Белуха, датированных 1815-2001 гг., происходит существенное увеличение концентраций этих элементов во второй половине ХХ века, с максимальным пиком в 60-70-е годы. При этом в изученной части керна визуально выделяются пять слоев пыли (dust), приходящиеся на 1842, 1906, 1925, 1985 и 1986 годы, из которых наиболее ярко проявляется девятисантиметровый слой, датированный 1842 годом. Химический анализ пылевых слоев показал, что все пять слоев имеют сходный минеральный ионный состав (водорастворимые формы).

Сравнение слоев пыли в ледовом керне седловины г. Белуха с аналогичными слоями в ледовых кернах, отобранных на леднике Коле Гнифетти в Альпах, показало их существенное различие, как по составу, так и по времени их проявления. Потому события и процессы регионального масштаба являются наиболее вероятными источниками поступления твердых аэрозольных частиц на поверхность ледника г.

Белуха.

Швейцарскими коллегами на основе данных по исследованию пыльных бурь, возникших в пустынных и полупустынных районах Китая за последние 40 лет, было сделано следующее предположение.

Пылевые слои, датированные 1985-1986 гг., могли быть сформированы в результате мощной пыльной бури, зафиксированной спутником Земли в районе пустыни Такла-Макан 18-19 мая 1986 года (Olivier, 2004). На наш взгляд, это предположение является малообоснованным по нескольким причинам. Во-первых, прямому переносу загрязняющих веществ из района Такла-Макан в район г.

Белуха препятствует наличие значительных орографических барьеров (рис. 5).

Рис. 5. Гипсометрический профиль по 86 градусу в.д.

С севера пустыня Такла-Макан ограничена цепью Тянь-Шаня, высота которого превосходит высоту Катунского хребта, в систему которого входит г. Белуха. Поэтому крупнодисперсные частицы песка и пыли, поднятые в воздух, даже при благоприятных циркуляционных условиях должны оседать на южном склоне Тянь-Шаня.

Во-вторых, анализ синоптического материала (синоптический архив ИВЭП СО РАН) и данные спутникового зондирования 18-мая 1986 г показывают (рис. 6), что поднятое в пустыне облако вначале смещалось на запад в направлении озера Балхаш, а затем его верхняя часть, достигшая высоты более 5 км, изменяет направление на северо-восточное. К этому моменту переноса в облаке могли остаться преимущественно мелкодисперсные частицы песка, значительное выпадение которых при прохождении над Белухой маловероятно, так как данное пылевое облако продолжало фиксироваться спутником на всем пути его продвижения от Балхаша до озера Байкал и далее - до северо-восточных районов Китая.

Рис.6. Траектория смещения пылевого облака 18-19 мая 1986 года [Sun, 2001] Поэтому, более реальным нам представляется образование пылевых слоев в керне ледника седловины г. Белуха в результате каких-то иных событий, которые могли возникнуть над северовосточным Казахстаном или Алтайским краем, т.е. на пути преимущественного перемещения воздушных масс на территорию Горного Алтая.

В результате архивного поиска было найдено сообщение Алтайского Гидрометцентра о чрезвычайном природном явлении - смерче, наблюдавшемся 7 августа 1985 г. в селе Долино Рубцовского района Алтайского края. Смерч, прошедший через село Долино, отличался чрезвычайной для Сибири мощью. По подсчетам специалистов скорость ветра в смерче превышала 50 м/сек.

К моменту возникновения смерча над Алтайским краем наблюдались атмосферные процессы, характерные для формирования мощной кучево-дождевой облачности, гроз, шквалистого усиления ветра. Проведенный нами анализ архивного синоптического материала показал, что в течение двух суток, предшествующих смерчу, Алтайский край находился на северной периферии СреднеАзиатской депрессии. С северо-востока на юго-запад его пересекал холодный фронт, на волне которого к 6.00 СГВ 07.08.85 образовался локальный циклон с давлением в центре 1000 Мб (рис. 7). Во второй половине дня на фронте сформировалась мощная кучево-дождевая облачность.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»