Лёд и Снег · 2021 · Т. 61 · № 3

УДК 551.577.53 (571.56)

doi: 10.31857/S2076673421030098

Эколого-геохимическая оценка снежного покрова Якутска

Институт мерзлотоведения Сибирского отделения РАН, Якутск, Россия

*vnmakarov@mpi.ysn.ru

Ecological and geochemical characteristics of the snow cover in the Yakutsk city (Central Siberia)

V.N. Makarov*, N.V. Torgovkin

Permafrost Institute, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Yakutsk, Russia

*vnmakarov@mpi.ysn.ru

Received December 24, 2020 / Revised April 26, 2021 / Accepted June 25, 2021

Keywords: snow cover, geochemistry, ecology, aerosol pollution, Yakutsk.

Summary

For the first time, the geochemistry of snow cover on the territory of the city of Yakutsk, the largest city located in

the permafrost zone, is considered on the basis of recent methods of analysis. To study the chemical composition

of the snow cover and estimate the ecological state of the city in March 2020, 80 snow samples were collected on

its territory and analyzed for a wide range of chemical elements. It was found that the background chemical com-

position of the soluble phase of the snow cover in the Yakutsk region is typical for the middle taiga landscapes of

Yakutia: chloride-hydrocarbonate, predominantly calcium, with an acidic reaction and very low mineralization.

On the basis of the present-day technique of analysis, the features of the transformation of the chemical compo-

sition of the soluble phase of snow cover in the urbanized area were evaluated. In the zone of technogenic action,

the mineralization of snow water increases following the increase in the concentration of sulfates, calcium and

ammonium; the reaction becomes alkaline. The technogenic load on the snow cover in Yakutsk and the main

factors of its formation had been determined. The contribution of pollutants in the gas-aerosol phase is approxi-

mately 0.2% of the volume of winter dust fallout. In winter, the main source of pollution of the atmosphere here

is the motor transport, and to a smaller degree - energy facilities and industrial enterprises. The features of the

macro- and microelement composition of the soluble phase of snow were established as well. Macropollutants

and nitrogen compounds account for 90-95% of the total atmospheric precipitation, the major quantity of which

is carbon. The most contrasting technogenic transformation of microelements is characteristic of Cu, Fe, Cd, Sn,

Zn, and Al. The value and parameters of the winter atmospheric load on the snow cover had been determined.

The characteristics of the ionic composition of the soluble phase of snow in Yakutsk and the parameters of their

changes had been revealed. Almost throughout the whole city, the level of contamination with toxic elements is

estimated as low and moderately dangerous. Heavy metal pollution of the snow cover here is noticeably lower

than this takes place in the cities of Eastern Siberia (Blagoveshchensk, Bratsk, Irkutsk, Chita).

Citation: Makarov V.N., Torgovkin N.V. Ecological and geochemical characteristics of the snow cover in the Yakutsk city (Central Siberia). Led i Sneg. Ice

and Snow. 2021. 61 (3): 420-430. [In Russian]. doi: 10.31857/S2076673421030098.

Поступила 24 декабря 2020 г. / После доработки 26 апреля 2021 г. / Принята к печати 25 июня 2021 г.

Ключевые слова: снежный покров, геохимия, экология, аэрозольное загрязнение, Якутск.

Анализируются результаты геохимического изучения снежного покрова на территории города

Якутска. Установлено, что в зимней атмосфере города формируются полиэлементные техногенные

аэрогеохимические аномалии тяжёлых металлов, редких, рассеянных и радиоактивных элементов.

Наиболее контрастная техногенная трансформация (превышение над фоном) наблюдается для Cu,

Fe, Cd, Sn, Zn и Al. Величина газово-аэрозольной нагрузки химических элементов изменяется в пре-

делах семи порядков: от 10n мг/(м²·сут.) для макрокомпонентов Са и С до минимальных значений

для редких и рассеянных элементов (Be, Ag, Tl, Th, Pt, Au) - 0,00000n мг/(м²·сут.). Практически на всей

территории города уровень загрязнения снежного покрова токсичными элементами оценивается

как низкий и умеренно опасный.

Введение

атмосферного воздуха. С помощью результатов

исследования состава растворимой фазы снега

Снежный покров - депонирующая среда для

можно также получать информацию об основных

атмосферных поллютанов. Он характеризуется

тенденциях распределения загрязняющих веществ

рядом свойств, которые позволяют использовать

в атмосфере. Исследованиями ИМГРЭ [1] экс

его в качестве удобного индикатора загрязнения

периментально доказана возможность использо

 420 

В.Н. Макаров, Н.В. Торговкин

вать снежный покров как индикатор загрязнения

при помощи переносной термопары. Пробы еже

атмосферного воздуха в урбанизированных усло

дневно поступали в лабораторию ИМЗ СО РАН,

виях. Работы по изучению химического состава

где непосредственно перед анализом при комнат

снежного покрова проведены в регионах и городах

ной температуре их плавили. После полного тая

Восточной Сибири: в Благовещенске [2], Иркут

ния пробу разделяли на твёрдую и жидкую фазы

ской области [3], Чите [4]. Авторы настоящей ста

путём фильтрования через бумажные фильтры

тьи изучают химический состав снежного покрова

«синяя лента» с диаметром пор 1 мкм.

на территории Якутии с 1984 г.

Аналитическую обработку геохимических

Цель исследования - выяснение эколо

проб проводили в лаборатории подземных вод и

го-геохимической обстановки на территории

геохимии криолитозоны ИМЗ СО РАН (аналити

г. Якутск на основе изучения макро- и микро

ки Л.Ю. Бойцова, Е.С. Петрова, О.В. Шепелева) и

элементного состава растворимой фазы снега

в Аналитическом сертификационном испытатель

с применением современных методов анализа.

ном центре Института проблем технологии ми

Основу работы составляют результаты наблю

кроэлектроники и особо чистых материалов РАН

дений авторов на территории Якутска в марте

(ИПТМ РАН), г. Черноголовка, Московская обл.

2020 г. и данные многолетнего мониторинга хи

Все пробы снега анализировали по аттестован

мического состава атмосферных осадков на ста

ным методикам с использованием стандартных

ционаре «Туймаада» Института мерзлотоведе

образцов сравнения в аккредитованных лабора

ния СО РАН (ИМЗ СО РАН).

ториях; проведены также процедуры внутреннего

и внешнего аналитического контроля. Камераль

ные работы предусматривали статистическую и

Методика исследований

графическую обработку результатов лабораторных

работ, а также анализ полученных материалов.

Для получения информации о количестве,

Для оценки степени загрязнённости снежного по

происхождении и химическом составе снежного

крова использовали следующие эколого-геохими

покрова авторами 18-22 марта 2020 г. на террито

ческие коэффициенты: Рn мг/(м²·сут.) - величина

рии города было отобрано 80 проб снега (рис. 1).

общей нагрузки, создаваемой поступлением каж

Фоновый участок наблюдений находился в рай

дого химического элемента на снежный покров,

оне оз. Чабыда в 25 км к юго-западу от города за

которая учитывает нагрузку и концентрацию хи

пределами зоны техногенного воздействия (см.

мического элемента С (мг/л) в растворимой фазе

рис. 1). Отбор проб проводили в оптимальный пе

снега; КК - коэффициент концентрации - пока

риод для изучения снега, непосредственно перед

затель уровня аномальности содержаний химиче

началом снеготаяния. Пробы снега на точке наб-

ских элементов; Z_c - суммарный показатель за

людений отбирали на площадке 30 × 30 см (без

грязнения снежного покрова, характеризующий

снятия 1,5 см снега у почвы). Минимальная уда

эффект воздействия группы элементов. Их описа

лённость от проезжей части составляла не менее

ние, расчётные формулы и порядок расчётов при

30 м, в большинстве случаев - более 200 м. В каж

ведены в работе [1]. Построение карт проводилось

дом пункте выполняли 5-6 измерений толщи

по программе SASPlanet на основе базы карто

ны снежного покрова при помощи складной

графических материалов; за основу были взяты

вешки с сантиметровой разметкой. Для отбора

карты Яндекс.ру. В Surfer методами триангуляции

пробы использовали маркированный по 0,5 см

и кригинга строились карты-схемы [5, 6].

стеклянный цилиндр со стальным окаймлением

диаметром 82 мм, который опускали с поверх

ности снежного покрова на плоскую прямоуголь

Описание района

ную стальную лопатку на высоте 1,5 см от почвы

либо у поверхности льда. Далее пробу помещали

Город Якутск расположен в среднем тече

в пластиковый пакет и помещали на электронные

нии р. Лена, в широкой долине Туймаада, и про

весы для расчёта массы снега и определения его

тягивается вдоль левого берега реки на 20 км.

плотности. Дополнительно замеряли температу

Якутск - крупнейший и старейший город в

ру воздуха и снега (на поверхности и на почве)

мире, расположенный в сплошной криоли

 421 

Снежный покров и снежные лавины

Рис. 1. Карта фактического материала:

1 - пункты отбора проб; 2 - стационар «Туймаада»; 3 - селитебная зона; 4 - промышленная зона; 5 - река, озёра; 6 - леса, луга

Fig. 1. Map of the actual material:

1 - sampling points; 2 - Tuymaada station; 3 - residential area; 4 - industrial zone; 5 - river, lakes; 6 - forests, meadows

тозоне. По величине это третий город в Даль

приподнята. Характер застройки неровный: на

невосточном федеральном округе после Вла

окраинах города - преимущественно одно- и

дивостока и Хабаровска. Отметим, что за

двухэтажные строения, в центральной части го

последние 20 лет численность населения вы

рода - капитальная застройка каменными зда

росла со 195 тыс. в 2000 г. до 323 тыс. в 2020 г.

ниями (от 4-5 до 9-16 этажей).

Планировочная структура города - радиально-

По классификации климатов А.А. Григорьева

кольцевая. Частая сетка улиц образует значи

и М.И. Будыко [7], Якутск находится в зоне дей

тельное число небольших по площади кварталов

ствия климата недостаточно влажного (индекс

(от 2 до 8 га). Проезжая часть улиц в основном

сухости от 1 до 2), умеренно тёплого (в тёплый

 422 

В.Н. Макаров, Н.В. Торговкин

период), с суровой малоснежной зимой. Основ

период 2019-2020 гг. наблюдалось 196 дней с

ное влияние на климат района зимой оказывает

устойчивым снежным покровом.

отрог азиатского антициклона, связанный с втор

На территории города насчитывается около

жением из Арктики холодных воздушных масс.

160 крупных предприятий, имеющих стационар

Формирование высокого давления начинается

ные источники выбросов в атмосферу загрязня

уже с сентября и сопровождается резким похо

ющих веществ, количество которых достигает

лоданием. В этих условиях зима характеризует

11 700 т [9]. К стационарным источникам выбро

ся преобладанием штилей, малой облачностью

сов относятся объекты теплоэнергетики: круп

и сильными устойчивыми морозами. Летом уси

ные электростанции (газотурбинные ЯГРЭС,

ливается циклоническая деятельность. Цикло

ЯГРЭС-1 и тепловая ЯТЭЦ) и многочисленные

ны приходят с запада, северо-запада или юго-за

котельные. В Якутске и его пригородах работают

пада. Континентальность климата обусловлена

145 промышленных котельных, более 400 мало

удалённостью района Якутска от Атлантического

мощных автономных котельных, использующих

океана и защищённостью горными массивами от

газовое топливо, а также небольшие дизельные и

Тихого океана. Наиболее открыт этот район для

угольные котельные. По данным ГИБДД Якут

арктического воздуха, поэтому в основные сезо

ска, в 2018 г. в столице и пригородах зарегистри

ны в Якутске преобладают континентальный воз

ровано порядка 119 тыс. единиц автотранспорта,

дух умеренных широт и арктический воздух. Это

выбрасывающих в атмосферу около 34 тыс. т за

и обусловливает экстраконтинентальный климат

грязнителей. В зимнее время количество авто

Якутска, не имеющий аналогов на всей равнин

транспорта снижается примерно на 1/3 в основ

ной части Северного полушария [8].

ном за счёт легковых автомобилей.

Ветровой режим в значительной степени свя

Уровень загрязнения атмосферного воздуха

зан с местоположением города. Так как долина

Якутска оценивается как повышенный. Загряз

реки в районе города направлена с юга на север,

нение атмосферного воздуха на территории горо

преобладают ветры северной четверти горизон

да неравномерно. Больше всего загрязнён воздух

та, в основном северного и северо-западного

в центральной части города, где повторяемость

направления. Отличительная черта ветрового

концентраций взвешенных веществ ВВ, превы

режима Якутска - большая повторяемость шти

шающих ПДК, достигает 43% [9]. В 2014-2018 гг.

лей. Чаще всего безветренная погода наблюдает

прослеживалась тенденция снижения среднегодо

ся в декабре-феврале. Средняя скорость ветра в

вых концентраций диоксида азота, оксида азота,

этот период - 0,8 м/с. Средняя годовая скорость

сероводорода, фенолов и аммиака. Наблюдался

ветра в городе - 2,4 м/с. Среднегодовая темпе-

рост среднегодовых концентраций взвешенных

ратура воздуха за период непрерывных метео-

веществ, формальдегида, бенз(а)пирена и неболь

наблюдений (1883-2019 гг.) варьирует от -7,2 до

шое повышение оксида углерода. Концентрация

-12,1 °С, среднегодовое количество осадков -

газов NO₂и СО, приоритетных по объёмам вы

235 мм. По данным Ю.Б. Скачкова [8], тен

бросов в атмосферу города, и в летнее, и в зимнее

денция повышения среднегодовой температу

время примерно одинаковая (ПДК зима/лето):

ры воздуха значительна, отмечается стабильный

NO₂ - 0,480/0,482; СО - 0,369/0,331. Зимой ос

рост, что вызвано, главным образом, повыше

новной объём выбросов связан с автотранспортом

нием температуры зимой (с октября по апрель).

и отоплением города, летом - с автотранспортом

Сумма осадков по месяцам и по годам близка

и поступлением с поверхности земли.

к норме. Характеристики снежного покрова в

Якутске в последние 50 лет оставались на уровне

многолетних средних показателей, однако меж

Результаты и обсуждение

годовая изменчивость отдельных характеристик

снежного покрова усилилась. В 2003 и 2010 гг.

Основные пути попадания загрязняющих ве

в Якутске отмечались абсолютные минимумы

ществ в зимнюю атмосферу города - техноген

максимальной среднедекадной толщины снеж

ные выбросы, выпадение атмосферных осадков

ного покрова, равные 20 см, а 2005 г. - абсолют

и, в небольшой степени, поступление пылевых

ный максимум, составивший 50 см. В зимний

частиц с поверхности земли. Уровень накопле

 423 

Снежный покров и снежные лавины

(рН = 7,30), величина минерализации и градиент

Таблица 1. Средняя концентрация химических компонен-

тов (мг/л) в снежном покрове фонового участка г. Якутск

концентраций большинства компонентов в цен

(март 2020 г.)

тральной части города повышаются. Экологиче

Компоненты

Оз. Чабыда

Компоненты

Оз. Чабыда

ское неблагополучие в центральной части города

рН

5,13

NO₂

0,050

обусловлено климатическими, геоморфологиче

Eh, мВ

544

NO₃

0,657

скими и техногенными факторами. Якутск на

Ca²⁺

0,710

F⁺

0,018

ходится в нижней части речной долины и оказы

Mg²⁺

0,312

Li⁺

0,005

вается в зоне зимней инверсии, где фиксируется

Na⁺

0,600

Sr²⁺

0,280

до 56 туманных дней в году. Результат слабого

К⁺

0,350

Ba²⁺

0,005

проветривания - высокое загрязнение воздуха.

NH₄₊

0,200

HPO42- (P)

0,036

В последние годы застройка поймы ещё сильнее

HCO₃

4,330

Минерализация

6,447

ухудшила условия проветривания данной терри

Cl^-

1,054

Взвешенные

0,007

тории. Кроме того, северное и северо-западное

SO₄

0,387

вещества*

направление преобладающих ветров способству

Химический состав

C 57 Cl 32 S 7 NO₃ 4

ет переносу загрязнителей из северной промыш

(формула Курлова)

Ca 32 Na 25 Mg 22 NH₄ 12 K 9

ленной зоны города в селитебную.

*Содержание дано в г/л.

По степени повышения величины газово-

аэрозольной нагрузки макрокомпоненты и со

ния химических элементов в снежном покро

единения азота растворимой фазы снега обра

ве связан с их концентрацией в выпадениях и с

зуют ряд, кларк концентрации компонентов в

объёмом выпадений в течение зимнего времени.

котором возрастает до 1,3 для калия до 12-14

Наблюдения за химическим составом снежно

для сульфатов и кальция:

го покрова проводятся в процессе многолетнего

K+ < NO_3- < Cl^- < Mg²⁺, Na⁺ < Ca²⁺ NH₄₊ < NO_2-,

мониторинга на территории города и на стацио

HCO_3- < SO_42-.

наре «Туймаада» ИМЗ СО РАН. Результаты мо

ниторинговых наблюдений позволили дать каче

На долю макрополлютантов и соединений

ственную и количественную оценку выпадений

азота приходится 90-95% общего объёма газово-

атмосферных осадков: изменение содержания

аэрозольных продуктов выпадений. Соотноше

химических компонентов и плотности, а также

ние макрополлютантов по величине плотности

объёма выпадений.

выпадений в пересчёте на элемент C>N>S пока

Химический тип снеговых вод в райо

зывает преобладание углерода, на долю которо

не оз. Чабыда - хлоридно-гидрокарбонатный,

го приходится около 72% общего объёма зимних

смешанный по составу катионов с преоблада

выпадений. По средней концентрации и плот

нием кальция, с очень низкой минерализаци

ности атмосферных выпадений г. Якутск можно

ей - около 6 мг/л (табл. 1) и кислой реакцией

назвать «углеродным» городом.

(pH = 5,13). Он характерен для среднетаёжных

Газово-аэрозольная нагрузка в холодное

ландшафтов Якутии [10]. Техногенное воздей

время года (поступление загрязнителей в раст-

ствие городского хозяйства вызывает повыше

воримой фазе снежного покрова из атмосферы)

ние концентрации в снежном покрове боль

неравномерно распределяется на территории

шинства химических компонентов: Са, Mg и

города. Аномальное поле электропроводно

Na, аммония, сульфатов, карбонатов, хлори

сти снежного покрова (снеговой воды) выше

дов. Химический состав городских снеговых вод

70-80 мСм/см практически локализуется в пре

остаётся хлоридно-гидрокарбонатным с резко

делах города. К западу от городской террито

возрастающей ролью кальция и относительно

рии формируется слабая локальная аномалия

повышенной по сравнению с фоном щёлочно

электропроводности, обусловленная энергети

стью. Распределение химических компонентов

ческим и транспортным воздействием: выброса

в снежном покрове Якутска приведено в табл. 2.

ми ГРЭС-2 и автотранспорта. Величина газовой

Установлены общие закономерности тех

и аэрозольной нагрузки в районе города по дан

ногенного воздействия: реакция снеговых вод

ным десятилетнего мониторинга снежного по

города переходит в нейтральный интервал

крова на стационаре «Туймаада» имеет устойчи

 424 

В.Н. Макаров, Н.В. Торговкин

Таблица 2. Содержание макрокомпонентов (мг/л) соединений азота в снежном покрове и величина газово-аэрозоль-

ной нагрузки Pn на территории г. Якутск (зима 2020 г.)*

Стандартное

Pn, мг/(м²·сут.)

Компоненты

С_мин.

С_макс.

С_арифм.

С_геом.

отклонение ±σ

средняя

максимальная

рН

6,77

7,70

7,30

7,29

0,2

Eh, мВ

441

553

494

493

26,7

EC, мСм/cм

78,1

Ca²⁺

1,40

17,71

8,53

7,62

3,8

10,1

20,9

Mg²⁺

0,40

24,89

1,87

1,42

2,9

2,2

29,4

Na⁺

0,01

110,0

3,06

1,41

12,2

3,6

129,7

К⁺

0,10

2,10

0,47

0,41

0,3

0,5

2,5

NH₄₊

0,60

12,0

1,85

1,50

1,7

2,2

14,2

HCO_3-

10,72

87,4

31,17

28,80

12,6

36,8

103,1

SO_42-

0,70

104,0

3,17

1,80

11,5

3,7

122,6

Cl^-

1,11

133,9

5,28

3,42

14,7

6,2

157,9

NO_2-

0,01

1,00

0,38

0,28

0,2

0,4

1,2

NO_3-

0,86

2,50

1,43

1,40

0,3

1,7

2,9

Минерализация

14,68

74,41

41,61

35,77

45,6

35,3

63,1

Химический состав

C 67 Cl 20 S 9 NO₃ 3 NO₂1

(формула Курлова)

Ca 52 Mg 19 Na 16 NH₄ 12 K 1

*Содержание: С_мин. - минимальное; С_макс. - максимальное; С_арифм. - среднее арифметическое_.; С_геом. - среднее гео-

метрическое.

вый тренд повышения (рис. 2). Минерализации

растворимой фазы снежного покрова увеличи

лась с 12-16 мг/л в 2008-2010 гг. до 20-24 мг/л

в 2015-2019 гг. в основном за счёт гидрокарбо

натов. При относительно постоянном объёме

выбросов в атмосферу стационарными источ

никами в Якутске в 2008-2019 гг. повышение

концентрации гидрокарбонатов связано с регио

нальным переносом углекислого газа [11] и, как

следствие, с относительным ростом кислотности

снежного покрова (рис. 3).

Рис. 2. Динамика минерализации растворимой фазы

Объёмы выбросов микрополлютантов зна

снежного покрова на стационаре «Туймаада» (2008-

чительно ниже, чем макрокомпонентов, но

2019 гг.)

существенно выше по токсичности и уровню

Fig. 2. Dynamics of salinity of the soluble phase of the

snow cover on the of «Tuymaada» station (2008-2019)

концентрирования (КК = 10÷100) в снежном

покрове. Распределение химических элементов

(макро- и микроэлементов, редких, рассеянных

микроэлементов изменяется от 0,0n (F, Ba, P,

и радиоактивных) в растворимой фазе снежного

Mn, Fe, Cu, Zn, Sr) до минимальных значений

покрова и величина газово-аэрозольной нагруз

0,00000n (Be, Ag, Tl, Th, Pt, Au) мг / (м²·сут.) (см.

ки приведены в табл. 3. Величина газово-аэро

табл. 3). По данным авторов, газово-аэрозоль

зольной нагрузки макроэлементов растворимой

ная нагрузка растворимой фазы снега составля

фазы снега колеблется от 0,n (Mg, S, K, Si, Al)

ет примерно 0,2% от выпадений в твёрдой фазе

до n (Cl, N, Na) и 10n мг/(м²·сут.) для С и Са -

снежного покрова.

основных компонентов зимних атмосферных

Экологическая оценка аэрозольной на

выпадений. Величина Pn (количество выпаде

грузки на территорию города в холодное время

ний за единицу времени на единицу площади)

года выполнена путём сравнения концентра

 425 

Снежный покров и снежные лавины

Таблица 3. Содержание химических компонентов в снеж-

ном покрове и величина газово-аэрозольной нагрузки

Pn на территорию г. Якутск (зима 2020 г.)*

Pn, мг/(м²·сут.)

Элементы

С_мин.

С_макс.

арифм.

мини

макси

мальная

0,9

33,8

5,4

0,0046

0,029

448

0,11

0,53

580

164

0,19

0,68

151

0,019

0,13

207

30117

1096

1,29

35,52

0,4

11,3

2,2

0,003

0,013

0,1

1,0

0,4

0,0004

0,003

0,4

2,0

0,4

0,0004

0,003

13,3

53,7

30,6

0,036

0,063

3,5

409,4

73,0

0,086

0,483

0,1

0,8

0,2

0,00018

0,00095

0,1

1,6

0,2

0,00018

0,00095

13,1

172,2

23,1

0,027

0,203

4,4

132,0

11,4

0,013

0,156

0,0

7,5

0,1

0,0001

0,0005

0,0

7,5

0,1

0,0001

0,0005

0,0

7,5

0,7

0,0008

0,0088

0,2

0,00018

0,00095

3,5

27,2

5,4

0,0064

0,032

0,038

0,087

0,016

0,051

Рис. 3. Динамика концентрации ионов H₂CO₃ + HCO^-3

0,3

12,5

1,4

0,0016

0,0147

рН в растворимой фазе снежного покрова на

127,8

6702,1

472,6

0,0004

0,0057

стационаре «Туймаада» (2008-2019 гг.).

3,0

23,2

4,6

0,000004

0,000027

and pH concentra

Fig. 3. Dynamics of H₂CO₃ + HCO^-3

170,3

1464,7

492,2

0,00041

0,0012

tion in the soluble phase of the snow cover on the of Tuy

8,1

669,0

66,4

0,000056

0,00057

maada station (2008-2019)

12,0

363,1

76,6

0,000065

0,00031

1,5

20,5

4,6

0,000004

0,000017

78,9

691,3

217,6

0,00018

0,00057

ции элементов в снежном покрове с рыбохозяй

2,3

29,6

2,9

0,0000025

0,000025

ственными санитарными нормами природных

12,2

141,2

31,4

0,000027

0,00012

вод [12]. По степени убывания контрастности

9,2

1845,9

67,5

0,000057

0,00156

экологической нагрузки химические элемен

48,8

5114,0

406,6

0,00034

0,0043

ты жидкой фазы снега образуют следующий ряд

3,5

62,4

13,4

0,000011

0,000053

(С_средн/С_max/ПДК): Cu (23/170) > Fe (1,5/80) >

4,1

445,4

98,2

0,000083

0,00038

Cd (5/28) > Sn, Zn, Al (2/12) > Sn (0,3/16) >

0,3

0,0000003

Mn (0,3/5) > B, Pb, Mo (0,3/2).

1,1

0,0000009

Токсичные микроэлементы - Fe (рис. 4), Cu,

0,9

6,6

2,8

0,0000024

0,0000056

Zn, U - формируют обширные ореолы в цен

3,4

56,9

14,9

0,000013

0,000048

0,9

25,0

7,6

0,0000064

0,000021

тральной части города или локальные точечные

8,6

844,5

67,8

0,00057

0,00072

аномалии Cd, As, Th на его территории. Оценка

загрязнения снега токсичными элементами по

*Содержание С_мин., С_макс. и С_арифм. дано в мкг/л , Li - U -

в нг/л.

суммарному показателю загрязнения снежного

покрова Z_c(табл. 4), отражающему их распределе

ние в воздушном бассейне Якутска, проведена по

на всей территории города оценивается как низ

известной оценочной шкале [1]. Уровень загряз

кий и умеренно опасный (рис. 5). Локальная кон

нения снежного покрова по суммарному показа

трастная аномалия Z_cв юго-западной части го

телю загрязнения снежного покрова практически

рода расположена в районе строительства новых

 426 

В.Н. Макаров, Н.В. Торговкин

Рис. 4. Концентрации Fe в растворимой фазе снега на территории г. Яутск, мкг/л:

1 - 10-30; 2 - 30-50; 3 - 50-100; 4 - 100-200; 5 - > 200

Fig. 4. Concentrations of Fe in the soluble phase of snow on the territory of Yakutsk, μg/l:

1 - 10-30; 2 - 30-50; 3 - 50-100; 4 - 100-200; 5 - > 200

жилых кварталов и пересечения улиц с интенсив

зоне города, основной загрязнитель которой -

ными транспортными потоками. Коэффициент

Zn, возможно, за счёт выбросов ремонтных ма

Z_c, рассчитанный для различных функциональ

стерских, расположенных в южной части парка.

ных зон города, показал, что наиболее загрязнена

По сравнению со средним содержанием тя

транспортная зона, основной вклад в загрязнение

жёлых металлов в растворимой фазе (в зимней

которой вносят Cu, Al, Mn и Fe. О преобладаю

атмосфере) снежного покрова ряда городов Вос

щей роли автотранспорта в загрязнении город

точной Сибири (Благовещенск, Братск, Иркутск,

ской территории свидетельствуют и показатели

Чита) Якутск менее загрязнён рассматриваемыми

нарушения стабильности развития растений и

микроэлементами (табл. 5). Во всех перечислен

мутагенной активности почв [13]. Минимальные

ных населённых пунктах, кроме Якутска, распо

значения Z_c отмечали в парково-рекреационной

ложены крупные промышленные предприятия,

 427 

Снежный покров и снежные лавины

Таблица 4. Уровень загрязнения снежного покрова на

Таблица 5. Среднее содержание тяжёлых металлов в рас-

территории г. Якутск (зима 2020 г.)

творимой фазе снежного покрова в городах Восточной

Сибири

Суммарный показатель

Территория

Уровень

загрязнения снежного

Содержание тяжёлых

города, %

покрова Z_c [1]

Города

металлов, мкг/л

Источник

Низкий

< 32

Средний, умеренно

32-64

опасный

Якутск (n = 80)

11,4

0,031

1,4

23,1

Авторы

Высокий, опасный

64-128

Чита (n = 68)

257

2,2

69,3

37,6

[4]

Очень высокий,

Благовещенск (n = 10)

9,8

0,020

0,34

4,7

[2]

128-256

очень опасный

Иркутск (n = 22)

0,10

0,5

Максимальный, чрез

[3]

> 256

вычайно опасный

Братск (n = 22)

10,1

31,3

0,64

1,55

Рис. 5. Суммарный показатель загрязнения снежного покрова на территории г. Якутск Z_c:

1 - < 3; 2 - 30-40; 3 - 40-50; 4 - 50-60; 5 - 60-70; 6 - 70-80; 7 - 80-90; 8 - 90-100; 9 - > 100

Fig. 5. Total Snow Cover Pollution Index on the territory of Yakutsk Zc:

1 - < 30; 2 - 30-40; 3 - 40-50; 4 - 50-60; 5 - 60-70; 6 - 70-80; 7 - 80-90; 8 - 90-100; 9 - > 100

 428 

В.Н. Макаров, Н.В. Торговкин

поэтому эти города характеризуются высоким и

реакцией (pH = 5,13) и очень низкой минера

очень высоким уровнем загрязнения атмосфер

лизацией - около 6 мг/л. В зоне техногенного

ного воздуха [14]. Несмотря на неблагополучные

воздействия городского хозяйства химический

природные факторы, среди которых геоморфо

состав снеговых вод остаётся хлоридно-гидрокар

логические (расположение города в котловине)

бонатным. Минерализация повышается за счёт

и климатические (северо-западные направле

роста концентрации сульфатов, кальция и ам

ния ветров), а также температурная инверсия и

мония; реакция снеговых вод города переходит

длительные штили в зимний период, атмосфе

в нейтральный интервал. Экологическое небла

ра Якутска менее насыщена тяжёлыми металла

гополучие в центральной части города обуслов

ми. Техногенная нагрузка обусловлена в основ

лено техногенными, климатическими и геомор

ном автотранспортом; кроме того, в отличие от

фологическими факторами. Величина газовой

большинства перечисленных городов энергети

и аэрозольной нагрузки в районе города по дан

ческие объекты в Якутске работают на газе. Уро

ным длительного мониторинга снежного покрова

вень загрязнения тяжёлыми металлами снежного

имеет устойчивый тренд повышения в основном

покрова Якутска близок к показателям Благове

за счёт поступления гидрокарбонатов при регио

щенска - города с развитой промышленностью

нальном переносе углекислого газа.

и работающей на угле ТЭЦ. Отметим и регио

В зимней атмосфере города формируются

нальные особенности загрязнения: продолжи

техногенные геохимические аномалии тяжёлых

тельность зимнего периода в Якутске больше, чем

металлов, редких и радиоактивных элементов.

в Благовещенске; длительные штили затрудняют

Наиболее контрастная техногенная трансфор

рассеивание токсичного смога; высокая концен

мация в пределах города наблюдается для Cu,

трация основного источника аэрозольных вы

Fe, Cd, Sn, Zn и Al. Токсичные микроэлемен

бросов - автотранспорта - отмечается на ограни

ты формируют обширные ореолы в централь

ченной территории; субстрат долины «Туймаада»

ной части города (Cu, Fe, Zn, U) или локальные

обогащён халькофильными элементами.

точечные аномалии (Cd, As, Th) на его терри

тории. Уровень загрязнения зимней атмосферы

практически на всей территории города по сум

Заключение

марному показателю загрязнения снежного по

крова оценивается как низкий и умеренно опас

Фоновый химический состав растворимой

ный в зонах интенсивного движения транспорта

фазы снежного покрова в районе Якутска типи

и вблизи объектов энергетики. По сравнению с

чен для среднетаёжных ландшафтов Якутии: хло

рядом сибирских городов снежный покров (зим

ридно-гидрокарбонатный, смешанный по соста

няя атмосфера) на территории Якутска менее за

ву катионов с преобладанием кальция, с кислой

грязнён тяжёлыми металлами.

Литература

References

1. Сает Ю.Е., Ревич Б.А., Янин Е.П., Смирнова Р.С.,

1. Sayet Yu.Ye., Revich B.A., Yanin Ye.P., Smirnova R.S.,

Basharkevich I.L., Onishchenko T.L., Pavlova L.N., Tre-

Башаркевич И.Л., Онищенко Т.Л., Павлова Л.Н.,

filova N.Ya., Achkasov A.I., Sarkisyan S.Sh.Geokhimiya

Трефилова Н.Я., Ачкасов А.И., Саркисян С.Ш. Гео

okruzhayushchey sredy. Geochemistry of the environ

химия окружающей среды. М.: Недра, 1990. 335 с.

ment. M.: Nedra, 1990: 335 p. [In Russian].

2. Радомская В.И., Юсупов Д.В., Павлова Л.С., Серге-

2. Radomskaya V.I., Yusupov D.V., Pavlova L.M., Sergeye-

ева А.Г., Бородина Н.А. Многомерный статисти

va A.G., Borodina N.A. Multidimensional statistical

ческий анализ содержаний элементов в снеговом

analysis of the contents of elements in the snow cover of

покрове г. Благовещенска // Региональная эколо

Blagoveshchens. Regional'naya ekologiya. Regional ecol

ogy. 2018, 2 (52): 15-28. [In Russian].

гия. 2018. № 2 (52). С. 15-28.

3. Grebenshchikova V.I. Geochemical specificity of the

3. Гребенщикова В.И. Геохимическая специфика состава

composition of snow water in some cities of the Irkutsk

снеговой воды некоторых городов Иркутской обла

region. Voda: khimiya i ekologiya. Water: chemistry and

сти // Вода: химия и экология. 2013. № 2. С. 19-25.

ecology. 2013, 2: 19-25. [In Russian].

4. Бондаревич Е.А., Коцюржинская Н.Н., Жиляева О.А.,

4. Bondarevich Ye.A., Kotsyurzhinskaya N.N., Zhilyaye-

Самойленко Г.Ю., Климович К.И., Игумнов С.А. Мо

va O.A., Samoylenko G.Yu., Klimovich K.I., Igum-

 429 

Снежный покров и снежные лавины

ниторинг загрязнения снежного покрова г. Читы

nov S.A. Monitoring of snow cover pollution in Chita

тяжелыми металлами // Изв. вузов. Прикладная

with heavy metals. Izvestiya vuzov. Prikladnaya khimiya

i biotekhnologiya. Proc. of universities. Applied chem

химия и биотехнология. 2018. Т. 8. № 2. С. 132-

istry and biotechnology. 2018, 8 (2): 132-144. doi:

144. doi: 10.21285/2227-2925-2018-8-2-132-144.

10.21285/2227-2925-2018-8-2-132-144. [In Russian].

5. Каневский М.Ф., Демьянов В.В., Савельева Е.А., Чер-

5. Kanevskiy M.F., Dem'yanov V.V., Savel'yeva Ye.A., Cher-

нов С.Ю., Тимонин В.А. Элементарное введение в

nov S.Yu., Timonin V.A. Elementary introduction to

геостатистику // Проблемы окружающей среды и

geostatistics. Problemy okruzhayushchey sredy i prirod-

природных ресурсов. 1999. № 11. 136 c.

nykh resursov. Environmental and natural resource is

sues. 1999, 11: 136 p. [In Russian].

6. Капралов Е.Г., Кошкарев А.В., Тикунов В.С., Глазы-

6. Kapralov Ye.G., Koshkarev A.V., Tikunov V.S., Gla-

рин В.В., Заварзин А.В., Замай С.С., Лурье И.К., Охо-

zyrin V.V., Zavarzin A.V., Zamay S.S., Lurie I.K., Ok-

нин В.А., Пырьев В.И., Рыльский И.А., Семин В.И.,

honin V.A., Pyryev V.I., Rylsky I.A., Semin V.I., Serapi-

Серапинас Б.Б., Симонов А.В., Трофимов А.М.,

nas B.B., Simonov A.V., Trofimov A.M., Fleis M.E.,

Флейс М.Э., Якубайлик О.Э., Яровых В.Б. Геоинфор

Yakubailik O.E., Yarovykh V.B. Geoinformatika. Geo

informatics. Ed. V.S. Tikunov. M: Akademiya, 2005:

матика / Под ред. В.С. Тикунова. М.: Академия,

480 p. [In Russian].

2005. 480 с.

7. Grigor'yev A.A., Budyko M.I. Classification of climates

7. Григорьев А.А., Будыко М.И. Классификация кли

of the USSR. Izv. AN SSSR. Seriya geograficheskaya.

матов СССР // Изв. АН СССР. Сер. геогр. 1959.

Izvestia of the USSR Academy of Sciences. Geograph

№ 3. С. 3-19.

ic series. 1959, 3: 3-19. [In Russian].

8.Varlamov S.P., Skachkov Y.B., Skryabin P.N. Evolution of

8. Varlamov S.P., Skachkov Y.B., Skryabin P.N. Evolution

the thermal state of permafrost under climate warming

of the thermal state of permafrost under climate warm

in Central Yakutia. The Holocene. 2019, 29 (9): 1401-

ing in Central Yakutia // The Holocene. 2019. V. 29.

1410. doi: 10.1177/0959683619855959.

№ 9. Р. 1401-1410. doi: 10.1177/0959683619855959.

9. Gosudarstvennyy doklad o sostoyanii i okhrane okruzhay-

9. Государственный доклад о состоянии и охране

ushchey sredy Respubliki Sakha (Yakutiya) v 2018 g.

окружающей среды Республики Саха (Якутия) в

State report on the state and protection of the envi

ronment of the Republic of Sakha (Yakutia) in 2018.

2018 г. Правительство РС (Я), Министерство ох

Pravitel'stvo RS (YA), Ministerstvo okhrany prirody

раны природы РС (Я), 2019. 61 c.

RS (YA). 2019: 61 p. [In Russian].

10. Макаров В.Н. Геохимия снежного покрова таёж

10. Makarov V.N. Geochemistry of the snow cover of taiga

ных и горных мерзлотных ландшафтов Якутии //

and mountain permafrost landscapes of Yakutia. Led i

Лёд и Снег. 2014. № 1 (125). С. 73-80.

Sneg. Ice and Snow. 2014, 1 (125): 73-80. [In Russian].

11. Makarov V.N. The impact of climate warming and rev

enues greenhouse gas migration of H⁺ in the biosphere

Yakutia. Cold-region hydrology in a non-stationary

world. 21^st Northern Research Basins Symposium and

world. 21^st Northern Research Basins Symposium

Workshop. Yakutsk, Russia, August 6-12. 2017. Yakutsk:

and Workshop. Yakutsk, Russia, August 6-12, 2017.

Melnikov Permafrost Institute Press, 2017: 75-81.

Yakutsk: Melnikov Permafrost Institute Press, 2017.

12. GN 2.1.5.1315-03. Predel'no dopustimyye kontsentrat-

sii (PDK) khimicheskikh veshchestv v vode vodnykh

P. 75-81.

ob"yektov khozyaystvenno-pit'yevogo i kul'turno-bytovo-

12. ГН 2.1.5.1315-03. Предельно допустимые кон

go vodopol'zovaniya. Maximum permissible concen

центрации (ПДК) химических веществ в воде во

tration (MPC) of chemical substances in the water of

дных объектов хозяйственно-питьевого и куль

water bodies for household and drinking and cultural

турно-бытового водопользования). М.: Минздрав

and household water use. M.: Minzdrav Rossii, 2003 (s

izmeneniyami na 13.07.17): 628 р. [In Russian].

России, 2003 (с изменениями на 13.07.17). 628 с.

13. Shadrina E.G., Soldatova V.Yu., Pudova T.M. Bioindi

13. Шадрина Е.Г. , Солдатова В.Ю. , Пудова Т.М. Био

cation assessment of the state of the environment in the

индикационная оценка состояния среды на терри

territory of Yakutsk. Prikladnaya ekologiya goroda Ya-

тории г. Якутска // Прикладная экология г. Якут

kutska: Sb. Nauchnych trudov. Applied ecology of Ya

ска: Сб. науч. тр. Новосибирск: Наука, 2017.

kutsk: collection of scientific papers. Novosibirsk: Sci

ence, 2017: 102-113. [In Russian].

С. 102-113.

14. Gosudarstvennyj doklad «O sostoyanii i ob okhrane okru-

14. Государственный доклад «О состоянии и об охра

zhayushchey sredy Rossiyskoy Federacii v 2018 godu». State

не окружающей среды Российской Федерации в

report «On the state and protection of the environment of

2018 году». М.: Минприроды России; НПП «Ка

the Russian Federation in 2018». M.: Ministry of Natural

дастр», 2019. 844 с.

Resources of Russia; NPP «Cadastre», 2019: 844 p.

 430 