Оценка загрязнения снежного покрова в зоне влияния предприятий нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности (на примере г.Павлодара и г.Томска)

Нефтехимия и нефтепереработка - одна из базовых отраслей России и Казахстана. Снеговой покров - идеальная среда для изучения состава атмосферных загрязнителей. Исследовательская работа посвящена выявлению уровня накопления химическими элементами в окрестности нефтехимических производств. В ходе сравнительного элементного исследования твердого осадка снега, повышенные концентрации элементов твердого осадка снега в окрестности Павлодарского нефтеперерабатывающего завода зафиксированы Cr, Zn, Au, Ba, La, Sm, As, Sb, Hg. А в окрестности Томского нефтехимического комбината повышенные концентрации элементов имеют Br, As, Sb, Hg, La, Ce, Tb, Sm, возможно ввиду особенности специфики

Цель работы: определение уровня загрязнения воздуха в зоне влияния предприятий нефтехимического (г. Томск) и нефтеперерабатывающего (г. Павлодар) заводов России и Республики Казахстан по данным изучения твердого осадка снега.
Задачи:
1. Определить уровень пылевой нагрузки на снеговой покров в зоне влияния нефтехимических заводов гг.Павлодар и Томск, а также проследить динамику уровня пылевой нагрузки с 2009 по 2014 гг. в зоне воздействия Томского нефтехимического комбината.
Изучить особенности вещественного состава твердого осадка снега, отобранных в зоне влияния двух предприятий.
3. Определить уровень накопления химических элементов, в том числе токсичных, редкоземельных, редких и радиоактивных элементов в твердом осадке снега в зоне влияния двух изучаемых заводов.
4. Определить величину среднесуточного притока пыли с изучаемыми элементами из атмосферы на снежный покров в зоне влияния заводов.
5. Провести анализ динамики содержания в твердом осадке снега элементов и среднесуточного притока пыли с комплексом химических элементов на снежный покров в зоне воздействия Томского нефтехимического комбината за период с 2009-2014гг.
6. Провести сравнительный анализ содержания изучаемых элементов в твердом осадке снега из зон влияния изучаемых заводов для выявления специфичных и общих индикаторных ассоциаций элементов.

Одной из фундаментальных проблем экологии и геоэкологии является оценка экологического состояния крупных городов, где сосредоточена основная часть населения урбанизированных территорий, особенно сильно подверженная воздействию техногенеза.Нефтепереработка и нефтехимия являются одними из базовых отраслей современной мировой промышленности, в том числе в России и в Республике Казахстан.Существует свидетельство о риске для здоровья от нефтехимической промышленности итальянских и тайваньских исследователей [1]. В настоящее время весьма актуальным является исследование уровня загрязнения атмосферного воздуха химическими элементами в окрестностях нефтехимических заводов.

В основу работы положены результаты исследований, выполненные лично автором в период 2014-2015 гг. на территории зоны влияния нефтехимического завода г. Павлодара. Автор проводила отбор и подготовку, изучение состава 22 проб снега. Также в работе проводился анализ данных, полученных сотрудниками кафедры геоэкологии и геохимии ТПУ (Таловская А.В., Филимоненко Е.А.) в период 2009 по 2013 г. в зоне влияния ТНХК 30 проб снега из зоны Томского комбината. Методы. При выполнении данной работы использовалась методика снегогеохимической съемки. Изучение минерального вещественного состава проб проводились автором в лаборатории оптической диагностики МИНОЦ «Урановая геология» кафедры геоэкологии и геохимии ТПУ с применением бинокулярного микроскопа (Leica EZ4D). Также пробы изучали на сканирующем электронном микроскопе Hitachi S-3400N с ЭДС приставкой Bruker XFlash 4010. Содержание 28 химических элементов в пробах твердого осадка снега определяли инструментальным нейтронно-активационным анализом (ИНАА) в аттестованной ядерно-геохимической лаборатории МИНОЦ«Урановая геология» кафедры геоэкологии и геохимии ТПУ. В пробах твердого осадка снега содержание ртути определялось автором методом беспламенной атомной абсорбции на приборе "РА-915+" с пиролитической приставкой "ПИРО-915" с использованием пакета программ RA915Р (ПНД Ф 16.1:2.23-2000). Рассчитывались эколого-геохимические показатели для твердого осадка снега (КК,Р_о,СПЗ,СПН,К_а,К_о). Использовалась ПО "STATISTICA"

1 Пылевая нагрузка в окрестности Павлодарского НХЗ что в 2014 г соответствовала низкому уровню загрязнения (18 мг/(м²*сут). В 2015 году, ее максимальная величина - 306 мг/(м²*сут), которая уже соответствует среднему уровню загрязнению. А в окрестности Томского НХК  в период с 2009-2014гг отмечается, что пылевой приток соответствуют низкой степени загрязнения (< 250 мг/м2*сут). 

 2 В результате изучения вещественного состава проб в окрестности нефтехимического завода г. Павлодара и г.Томска выявлено, что частицы техногенного происхождения (69%) преобладают над минеральными образованиями (31%).Максимальный % в составе техногенной составляющей приходятся на частички угля, сажи, шлака, источником поступлением которых вероятно являются горящие факела НПЗ. Рядом работающая ТЭЦ, также может оказывать вклад в состав пыли.

3.   Согласно фактическим данным о содержании элементов в пробах, данным расчета фактора обогащения и коэффициента аэрозольной аккумуляции были выявлены элементы – загрязнители Cr, Zn, As, Br, Ba, La, Au, Hg в из зоне влияния Павлодарского нефтехимического завода. На основе литературного обзора и ранее проведенных исследованиях природных сред на территории г. Павлодар сделано предположение, что источниками данных элементов являются выбросы нефтехимического завода и рядом расположенные предприятия, кроме того не исключается и дальний перенос загрязнений.

4. В результате статистического анализа данных, расчетов коэффициентов концентраций и сравнительного анализа содержания химических элементов в твердом осадке снега в период  с 2009 по 2013 гг. в зоне влияния Томского нефтехимического комбината выявлены элементы-загрязнители As, Sr, Sb, Ba, Br, La, Ce, Sm, Tb, Ta, Hg, U. Бром-сурьмяная специфика воздействия в районе нефтехимической промышленности была выявлена и по данным изучения твердого осадка снега раннее [3]. Повышенные концентрации Hg и  As вероятно связаны с факельным сжиганием нефтепродуктов [4]. Согласно нормативной документации ТНХК As относится к специфичным элементам выбросов нефтехимического производства. Мышьяково-содовый способ могут использовать для очистки горячих газов от сероводорода [5]. В то же время санитарно-защитные зоны ТНХК и Сибирского химического комбината перекрываются,по этой причине возможен вклад выбросов от СХК. 

5. В ходе сравнения результатов проявилась специфика загрязнения в исследуемых районах. Повышенные концентрации элементов твердого осадка снега в окрестности Павлодарского НПЗ имют Cr, Zn, Au, Ba, La, Sm, As, Sb, Hg. А в окрестности  Томского НХК повышенные концентрации элементов имеют Br, As,Sb, Hg, La, Ce, Tb, Sm.Повышенные La,Ce объясняются[8]. Различия особенностей концентрирования рассматриваемых элементов в твердом осадке из окрестностей двух предприятий, вероятнее всего связаны с отличающейся спецификой производств, а также вкладом выбросов от близ расположенных предприятий.

1.Pasetto R. et al.: Mortality and morbidity study of petrochemical employees in a polluted site. Environmental Health 2012, 11:34. P: 9
2.Геохимия окружающей среды/ Ю.Е. Сает, и др.М: Недра, 1990.335 с
3.Шатилов А.Ю. Вещественный состав и геохимическая характеристика пылевых атмосферных выпадений на территории Обского бассейна / Автореф. …, канд. геол.-мин. наук. – Томск, ТПУ, 2001. – 23 с
4.Кирюшин П. А., и др. 2013.88 с.
5.Лагутин В.В. Защита атмосферы на объектах добычи и переработки природного газа, содержащего сероводород // Современные наукоемкие технологии. – 2005. – № 3 – С. 61-62
6.Язиков Е.Г., и др. монография. – Томск: Изд-во ИПУ, 2010. – 264 с
7.Асылбекова Г.Е. 2010,23с.
8.Bozlaker A., et al. Insights into PM10 sources in Houston,Texas:Role of petroleum refineries in enriching lanthanoid metals during episodic emission events.tm.Env.2013. P.109-117.

Petroleum processing and petrochemistry are the main brunches of modern world industry both in Russia and in Kazakhstan. Snow cover is perfect environment for the study of atmospheric pollutants. The research deals with the identification the level of chemical elements accumulation in the vicinity of petrochemical plants. Higher concentrations of solid residue of snow in the vicinity of Pavlodar refinery has Cr, Zn, Au, Ba, La, Sm, As, Sb, Hg. And in the vicinity of Tomsk petrochemical plant elements have higher concentrations of Br, As, Sb, Hg, La, Ce, Tb, Sm, especially in view possible specificity.