2014年环境系统科学与工程：小城市对自然保护区环境影响的研究结果

© 2014 Golokhvast K.S.由爱思唯尔公司出版信息工程研究院负责评选和同行评议可在www.sciencedirect.com上在线获取ScienceDirectIERI Procedia 9（2014）20 - 252014年环境系统科学与工程小城市对国家自然保护区Golokhvast K.S.远东联邦大学，地址：8 Sukhanova street，Vladivostok，690990，Russian Federation摘要在这项工作中的纳米和微米颗粒的大气悬浮物的研究结果，包含在比罗比詹市和国家保护区“Bastak”在冬季2011-2013年的雪中。悬浮颗粒物的分布揭示了不同的大小和来源在不同的城市，不同的技术影响。即使是一个人口少于10万人的城镇，也会对距离城镇15公里的保护区产生负面影响。这种影响被发现在检测危险的technogenic微粒在大气中的储备（铁，铜，铅，钛，烟灰和炭黑）。© 2014作者。由爱思唯尔公司出版 这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/）。信息工程研究院负责评选和同行评议关键词：悬浮物，微粒，有毒金属，环境因子1. 介绍根据广泛接受的定义，自然保护区是特别受保护的领土或水域，全部或部分排除经济用途，以保持保存自然系统，保护动植物物种，以及监督自然过程。在世界各地的国家自然公园和保护区的空气监测的主要任务之一是公认的（1，2）。本研究的目的是了解现代化小城镇（人口少于10万）的人为影响对相对较近的保护区的影响程度。在这项研究工作中，我们调查了比罗比詹市的空气污染对国家级自然保护区“巴斯塔克”空气状况的影响。2212-6678 © 2014作者由爱思唯尔公司出版 这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/）。信息工程研究所负责的选择和同行评审K.S. Golokhvast / IERI Procedia 9（2014）20211.1. 采样区域比罗比詹市被选为俄罗斯联邦远东犹太自治区的行政，经济和文化中心。Fig. 1.犹太自治区在俄罗斯联邦的位置。比罗比詹市属于中等规模的城市，远东，位于季风温带气候区，面积150平方公里。比罗比詹的人口为77.7万人。在城市范围内，大约有100个固定的空气污染源。大多数工业工厂集中在城镇的西部和西北部，Birobidzhan热电厂位于中心。在几年的排放结构中，领先的地方属于热能和汽车运输。此外，西伯利亚铁路位于比罗比詹境内。国家保护区“Bastak”在联邦意义上的独特保护区在俄罗斯联邦。2011-2012年，在国家保护区“Bastak”（标记为B的点）和比罗比詹市（标记为D的点）的5个不同环境条件的点收集了雪样（图1）。2）的情况。图二.国家保护区“Bastak”（标记为B的点）和Birobidzhan市（标记为D的点）。22K.S. Golokhvast / IERI Procedia 9（2014）20在这些车站中，生态最密集的一个位于联邦公路赤塔-哈巴罗夫斯克（1B）附近，汽车运输最活跃。2B、3B、4 B点也位于公路附近，虽然比罗比詹-库坎公路很少使用，但环境压力较小。5 B点位于Birobidzhan-Kukan公路以东300米处，因此不受公路的人为影响。然而，恰恰在5B点取样干燥的成年个体的兴安冷杉被证明。1号站（D1）位于穿过西伯利亚大铁路的火车道口附近，通往Bricks村（可以考虑铁路运输对住宅建筑的排放影响）。第二站（D2）位于环城公路上，车流量很大，停在“彩虹”（热电厂排放的道路交通在城镇居民区的影响）。3号站（D3）位于Birobidzhan热电厂的卫生保护区内，距离热电厂450 m（热电厂有组织排放对城镇居民楼的影响），距离热电厂500 m，靠近幼儿园444。第四站（D4）-Remontny Lane 5 -也位于Birobidzhan热电厂的卫生保护区内，但与3号站相比，它考虑了热电厂居民区无序排放的影响，并且距离热电厂的主管道500 m。5号监测站（D5）是一个“参考点”，位于精神病院附近的一个森林地区，远离市区和私营部门1.2. 方法1.2.1. 样品制备液雪沉积物被选为吸附剂的空气中PM的评估。该方法被用来测量来自控制和工业场所收集的解冻雪沉积物的水样中PM的水平。特别地，将刚落下的雪的顶层收集到3升塑料聚氯乙烯容器中。将雪样品解冻，并将解冻的样品制成颗粒。收集的沉淀用蒸馏水（DW）洗涤两次，用60 ml DW稀释，然后灭菌。将从洁净区（对照，n=3）和工业区（暴露，n=3）收集的所有PM样品储存并保持在4° C的黑暗中直至处理。1.2.2. 粒度分布对于粒度分布的测量，使用配备有Fritch MaS软件的激光粒度分析仪（Analysette 22 NanoTecFritsch，Germany）。该技术可单独或同时分析湿式或干式分散装置的颗粒物粒度分布，并具有自动切换功能。将样品简单地添加到仪器顶部的开放分散室中。将样品（60 ml）在水（150 ml）中稀释，然后以“炭黑-水20 ℃”和“石英-水20 ℃”两种模式进行测试。1.2.3. 扫描电子显微镜（SEM）对 于 扫 描 电 子 显 微 镜 （ SEM ） ， 将 水 蒸 发 ， 并 使 用 涡 轮 泵 溅 射 涂 布 机 Q150T （ QuorumTechnologies，United Kingdom）用铂覆盖干燥PM样品，然后通过SEM检查。使用Hitachi S-3400 N（Hitachi，Japan）和能量色散光谱仪Ultra Dry（Thermo Fisher Scientific，USA）通过SEM通过PM的形态来表征收集的PM。电子显微镜样品的喷涂是由铂产生的。K.S. Golokhvast / IERI Procedia 9（2014）20232. 结果悬浮物样品的粒级和百分比见下表1。表1.«Bastak»保护区和Birobidzhan市各部分雪中所含悬浮颗粒的物理参数参数/点1B2B3B4B5B1D2D3D4D5D算术平均直径（μm）11,934,77932,242,99268,7420,47297,21484,82271,3950,84模式，μm14,044,781003,385,97116,5211,66427,22718,40427,2266,77中位数，μm12,854,73968,000,40108,6313,01393,49667,00401,4759,33方差，μm²17,730,4914956,928,65118949,42130,2469941,21101735,1039239,94310,29均方偏差，μm4,20,70122,292,94344,8911,41264,46318,96198,0917,61系数变化，%35,3014,7913,1298,05128,3355,7588,9865,7972,9934,65Spec.Surface面积，平方米/平方米6048,9512862,9366,17113744,6611473,204114,231085,7229696,511010,051390,86这项工作的一个重要成果可以被认为是检测在储备特别是区域2B和4B被认为是引起忧虑，如上面在结果中所讨论的，这是由烟尘（光谱1）和金属（光谱2）的类型技术微粒的检测加剧小球尺寸小于20微米（图1）。3）。图三.技术微粒铅（轻的中心），发现在储备巴斯塔克在选择点2B。光谱示于下表2中。反射电子拍摄的电子照片。24K.S. Golokhvast / IERI Procedia 9（2014）20表2.根据能量色散分析元件光谱1马萨诸塞州百分比（%）光谱2马萨诸塞州百分比（%）光谱3马萨诸塞州百分比（%）O15.1612.86Al3.120.44Si5.46S1.37C74.893.313.02PB83.8396.54总金额100，00 100，00 100，001B、3B和5B区的粒度比在生态和卫生评价方面相对有利，因为含有大颗粒的普遍浓度。但即使在这些地区也发现了技术烟尘、炭黑和金属（铁、铅和铜）。3. 讨论算术平均直径小于10微米的颗粒在Bastak区域中的数量相当可观：1B、2B、4B。什么可能是这种颗粒的来源在大气中的国家储备在没有技术的起源（除了比罗比詹-库坎公路），尽管事实上，几乎60%的领土“Bastak”储备是由森林覆盖？小于10微米的悬浮颗粒被认为是最重要的技术因素，但唯一的人为尘源-可以提出几种可能的版本来解释这一事实。根据一些研究人员的说法，空气悬浮液中小至10微米的纳米颗粒和微粒的可能来源可以是钻孔或岩石爆炸。这些工作实际上是在采样时在城市定居点«Izvestkovy»（距离保护区西部约100公里）的采矿厂建设中进行的。在遵守在比罗比詹和保留“Bastak”西部和西北风采样的所有天的气象数据吹作为第二个潜在的版本，来自蒙古和中国沙漠的沙尘暴被认为是这种维度颗粒形状的尘源（3）。不用说，如果没有详细的电子显微镜和矿物学分析悬浮颗粒的定性成分，尘源是不可能确定的。在位于公路和铁路附近的采样站1B、1D、2D和5D处，指向了具有10至50微米尺寸的相当高含量的悬浮物，其可能是烟灰、沥青和汽车橡胶的颗粒。悬浮物的最大颗粒（达1毫米）的样品中观察到的3D，5D，3B，位于相对较好的生态区（卫生保护，郊区和保护区内的领土值得注意的是，在粒度方面，最小尺寸的颗粒具有很大的比表面积（4 B区高达113，744.66cm²/cm³），可能会吸附有毒物质。通过对所调查地区颗粒物的粒度特征和形态特征的分析，有必要得出一些重要结论。比罗比詹的大气悬浮物的比例和尺寸允许将该镇归为环境污染者之列，因为从卫生角度来看，最危险的颗粒（小于10微米）没有被检测到显著浓度（高达10%）。尽管如此，K.S. Golokhvast / IERI Procedia 9（2014）2025(1D、2D、4D和5D），其中登记了相当高浓度的3尺寸级（10-50 mm）的颗粒，由于呼吸系统的负荷增加，这些颗粒在卫生评估方面具有潜在危险。还值得注意的领域（1D和3D），因为具有高比表面积（高达29696.51 cm ²/cm ³）的颗粒的存在，这可能是其表面上的毒素载体4. 结论总之，值得注意的是，我们已经发现了一个显着的影响Birobidzhan对大气悬浮物的组成储备所获得的数据允许进行比罗比詹市的主要环境和卫生分区，并保留“Bastak”的大气颗粒悬浮物的内容，以及重新考虑技术来源对自然保护区的影响。确认这项工作得到了远东联邦大学科学基金、俄罗斯联邦科学和教育部政府任务和支持青年科学家的总统补助金（MK-1547.2013.5）的支持。引用[1] 《自然资源报告》NOTE/NRSS/ARD/NRR-2014/757。2012年监测和跟踪落基山国家公园的湿氮沉积，2014年1月，国家公园管理局，美国内政部。[2] Hageman KJ，Simonich SL，Campbell DH，Wilson GR，Landers DH.美国西部NPs当前使用和历史使用农药在雪中的大气释放。Environ. Sci. 2006; 40：3174-3180.[3] 美联社. 海洋沉积过程莫斯科，瑙卡。一九七八年[俄语][4] 康德拉季耶夫二世远东南部大气降水化学成分变化的跨界因素地理和自然资源2009;30，没有3; 236-241。