Учёные СФУ изучают пылевое загрязнение воздуха Красноярска

Учёные Института экологии и географии, Института горного дела, геологии и геотехнологий, R&D-центра ГМК «Норильский никель» совместно с Красноярскими «ЗЕЛЁНЫМИ» начали реализацию проекта по изучению пыли (взвешенных) разной фракции, присутствующей в воздухе разных районов города Красноярска.

Несмотря на то, что в городе Красноярске мониторингом пыли занимаются как государственные, так и общественные организации, совершенно неизученным остаётся вопрос о химической природе пылевых частиц. Не имея понимания о компонентном составе пыли, трудно корректно оценить её потенциальное воздействие на окружающую среду и здоровье человека.

По последним данным Всемирной Организации Здравоохранения при ООН городская пыль (особенно мелкодисперсная — размером менее 2,5 микрон) является основным универсальным «транспортом» в лёгкие человека большинства загрязняющих веществ. Поэтому важно понимать химический состав «городской пыли», а также источники её образования.

Данное совместное исследование учёных СФУ с общественными экологами, позволит создать базу данных пылевых частиц, которая даст возможность оперативно устанавливать источники загрязнения атмосферного воздуха в приземном слое Красноярска.

С начала XXI века этому вопросу во всём мире уделяется пристальное научное внимание, ему посвящены сотни научных публикаций. Ряд государств относит мониторинг в атмосфере частиц разной химической природы к числу основных задач в области обеспечения экологической безопасности.

Так, департамент окружающей среды и энергетики Австралии по поручению правительства с 2013 года проводит национальную инвентаризацию пылевых частиц PM10 и PM2.5.

Наибольший интерес представляет анализ мелкодисперсных частиц, размером менее 2,5 мкм (микрон). Такие частицы в 30 раз меньше ширины человеческого волоса. В силу небольших размеров они легко обходят защитные барьеры организма. Один из основных механизмов токсического действия подобных микрочастиц связан с их способностью индуцировать образование реакционноспособных видов кислорода. Это приводит к разрушению системы антиоксидантной защиты клеток и развитию окислительного стресса.

Несмотря на то, что исследования химического состава пыли, присутствующей в воздухе города Красноярска, инициированы совсем недавно, уже были получены достаточно интересные результаты.

Химический состав и морфологические особенности пылевых частичек очень разнообразны, и определяются спецификой тех процессов, при которых они образуются. Проще говоря, это своеобразные «отпечатки пальцев» каждого конкретного предприятия. Но и разнообразие состава и формы пылевых частиц ничуть не меньшее, чем у папиллярных узоров. Их облик сильно меняется в зависимости от того, при каком режиме работает технологическое оборудование, каковы условия окружающей среды. Кроме того, значительная доля пылевых частиц имеет природное происхождение, они присутствуют повсюду, а их источниками являются почвы, рыхлые осадочные породы и пр.

Во всём этом кажущемся хаосе помогает разобраться самое современное научное оборудование — сканирующий электронный микроскоп TESCAN VEGA 3 SBH с энергодисперсионным спектрометром OxfordX-Act. Исследования частиц проводятся в высоком вакууме, а для того, чтобы на стадии подготовки проб в лаборатории в образец не попала посторонняя частичка, пришлось установить специальную систему удаления пыли.

Анализы позволили установить, что некоторые пылинки, имеющие шаровидную форму, состоящие из оксидов кальция, железа, алюминия и кремния, образовались в результате затвердевания расплавленных частиц (рисунок В), взвешенных в потоке дымовых газов.

Крупные, до 25 микрон частицы, почти всегда имеют сложную конфигурацию и очень пестрый химический состав в разных точках. Это указывает на то, что они являются сложными агрегатами, формирующимися в результате конденсации (рисунок Б).

Большой интерес представляют обнаруженные в городском воздухе частицы, размером 3–8 мкм, состоящие из оксида бария и серы. В рыхлых осадочных породах на территории города подобные частицы практически не встречаются, зато они характерны для продуктов, образующихся в результате обжига сырья, применяемого в производстве специальных портландцементов.

О высокой чувствительности используемого метода говорит следующий, достаточно интересный факт. В одной из проб была обнаружена необычная сферическая частица диаметром 15 микрон (рисунок Г). Её химический состав оказался очень необычным: 44 % церия, 21 % кислорода, 21; лантана, 5 % железа. Подобная ассоциация редкоземельных элементов в составе мелкодисперсной пыли удивительна. Объяснение быстро нашлось — загадочная пылинка оказалось обычной искоркой от зажигалки, прилетевшей с большого расстояния и захваченной в момент отбора пробы. Дело в том, что кремни для зажигалок давно делают не из кремния, а из мишметалла — сплава редкоземельных элементов, который почти полностью повторяет состав пылинки.

Полученные на сегодняшний день результаты дают повод для оптимизма. Мы уверены, что химический состав и морфология пылевых частиц, установленные методом растровой электронной микроскопии, позволят стать надёжными параметрами для последующей инвентаризации источников их образования.

Пресс-служба СФУ,

Вы можете отметить интересные фрагменты текста, которые будут доступны по уникальной ссылке в адресной строке браузера.