Полициклические ароматические углеводороды в снежном покрове Ямало-Ненецкого автономного округа как индикаторы влияния источников техногенных эмиссий

Проведен анализ содержания и состава полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) в твердой фракции снежного покрова Ямало-Ненецкого автономного округа (ЯНАО). Определено суммарное содержание десяти 3–6-ядерных ПАУ в 51 пробе, отобранной на различных расстояниях от объектов топливно-энергетического комплекса, у автодорог, вблизи населенных пунктов и в удаленных арктических районах. Суммарное содержание ПАУ варьирует от 0,3 нг/мг на о. Белый, повышенного ~5 нг/мг в районах разработки новых газовых месторождений до высоких 15 нг/мг в городах ЯНАО. Выделены характерные черты состава ПАУ под влиянием эмиссий газовых факелов в центральных районах высокой техногенной нагрузки при содержании до 144 нг/мг и обогащение низкомолекулярными ПАУ. В удаленных арктических регионах доминируют высокомолекулярные 5-, 6-ядерные ПАУ. Определены профили индивидуальных ПАУ вблизи факельных установок сжигания природного газа, транспортных магистралей и объектов жилого сектора. Процентный вклад суммы 3-, 4- и 5–6-ядерных ПАУ в суммарное содержание ПАУ указывает на степень влияния эмиссий факельных установок. Индикаторные показатели: отношения флуорантена к пирену и бенз(b)флуорантена к бенз(ghi)перилену — описывают изменение состава ПАУ в твердой фракции снега при снижении вклада факельных эмиссий. Полученные данные о влиянии эмиссий на состав ПАУ снежного покрова в зонах действия техногенных источников актуальны для полярных районов освоения новых месторождений.

1. Доклад об экологической ситуации в Ямало-Ненецком автономном округе в 2019 году. URL: https://dprr.yanao.ru/documents/active/74512/ (дата обращения 30.01.2021).

2. Опекунов А.Ю., Опекунова М.Г., Кукушкин С.Ю., Ганул А.Г. Оценка экологического состояния природной среды районов добычи нефти и газа в ЯНАО // Вестник СПбГУ. Сер. 7. 2012. № 4. С. 86–100.

3. Кобелев В.О., Поповичева О.Б., Шинкарук Е.В., Агбалян Е.В., Колесников Р.А., Новигатский А.Н. Кислотность атмосферных осадков зимнего периода на территории районов Ямало-Ненецкого автономного округа с различной антропогенной нагрузкой // Научный вестник Ямало-Ненецкого автономного округа. 2019. № 1 (102). С. 81–88.

4. Pozhitkov R., Moskovchenko D., Soromotin A., Kudryavtsev A., Tomilova E. Trace elements composition of surface snow in the polar zone of northwestern Siberia: the impact of urban and industrial emissions // Environmental Monitoring and Assessment. 2020. V. 192. P. 215–229. doi: 10.1007/s10661-020-8179-4

5. Ravindra K., Mittal A.K., Van Grieken R. Health risk assessment of urban suspended particulate matter with special reference to polycyclic aromatic hydrocarbons: a review // Reviews on Environmental Health. 2001. V. 16. P. 169–189. doi: 10.1515/REVEH.2001.16.3.169

6. Baek S.O., Field R.A., Goldstone M.E., Kirk P.W., Lester J.N., Perry R. A review of atmospheric polycyclic aromatic hydrocarbons: Sources, fate and behavior // Water, Air and Soil Pollution. 1991. V. 60. P. 279–300. doi:10.1007/BF00282628

7. Kokovkin V.V., Raputa V.F., Morozov S.V., Yaroslavtseva T.V. Polyaromatic hydrocarbons in the vicinity of the major highways of Novosibirsk // Химия в интересах устойчивого развития. 2016. № 24. P. 491–497. doi: 10.15372/KhUR20160409

8. Raputa V.F., Kokovkin V.V., Morozov S.V., Yaroslavtseva T.V. Organic carbon in the city territories of the south of West Siberia // Химия в интересах устойчивого развития. 2016. Т. 24. C. 483–489.

9. Жидкин А.П., Геннадиев А.Н., Лобанов А.А. Индикационное значение соотношений полициклических ароматических углеводородов в системе снег-почва при разных условиях землепользования // Вестник Московского университета. Сер. 5: География. 2017. № 5. С. 24–31.

10. Gennadiev A.N., Zhidkin A.P., Koshovskii T.S. Factors and trends in the formation of natural– technogenic associations of polycyclic aromatic hydrocarbons in the snow–soil system // Doklady Earth Sciences. 2020. V. 490. P. 36–39. doi:10.1134/S1028334X20010031

11. Dat N.-D., Chang M.B. Review on characteristics of PAHs in atmosphere, anthropogenic sources and control technologies // Science of the Total Environment. 2017. V. 609. P. 682–693. doi: 10.1016/j.scitotenv.2017.07.204

12. Gouin T., Wilkinson D., Hummel S., Meyer B., Culley A. Polycyclic aromatic hydrocarbons in air and snow from Fairbanks, Alaska // Atmospheric Pollution Research. 2010. V. 1. P. 9–15. doi: 10.5094/APR.2010.002

13. Barbante C., Spolaor A., Cairns W.R., Boutron C. Man’s footprint on the Arctic environment as revealed by analysis of ice and snow // Earth Sci. Rev. 2017. № 168. P. 218–231. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2017.02.010.

14. Abramova A., Chernianskii S., Marchenko N., Terskaya E. Distribution of polycyclic aromatic hydrocarbons in snow particulates around Longyearbyen and Barentsburg settlements, Spitsbergen // Polar Rec. (Gr. Brit). 2016. V. 52. P. 645–659. https://doi.org/10.1017/S0032247416000243.

15. Nemirovskaya I.A., Shevchenko V.P. Organic compounds and suspended particulate matter in snow of high latitude areas (Arctic and Antarctic) // Atmosphere. 2020. V. 11. № 9. P. 928. doi: 10.3390/atmos11090928

16. Semenov M.Yu., Marinaite I.I. Using the end-member mixing approach to apportion sources of polycyclic aromatic hydrocarbons in various environmental compartments // Environmental Earth Sciences. 2016. V. 75. № 3. P. 207–218. doi: 10.1007/s12665-015-4969-3

17. Stogiannidis E., Laane R. Source characterization of polycyclic aromatic hydrocarbons by using their molecular indices: An overview of possibilities // Reviews of Environmental Contamination and Toxicology. 2015. V. 234. P. 49–133. doi: 10.1007/978-3-319-10638-0_2

18. Khalili N.R., Schefft P.A., Holsen T.M. PAH source fingerprints for coke ovens, diesel and gasoline engines, highway tunnels, and wood combustion emissions // Atmospheric Environment. 1995. V. 29. P. 533–542. doi: 10.1016/1352-2310(94)00275-P

19. Tobiszewski M., Namiesnik J. PAH diagnostic ratios for the identification of pollution emission sources // Environmental Pollution. 2012. V. 162. P. 110–119. doi: 10.1016/j.envpol.2011.10.025

20. Глобальное партнерство Всемирного банка по сокращению сжигания газа в факелах (GGFR). URL: https://www.worldbank.org/en/programs/gasflaringreduction#7 (дата обращения 20.09.2021).

21. Huang K., Fu J., Prikhodko V., Storey J., Romanov A., Hodson E., Cresko J.,Morozova I., Ignatieva Y., Cabaniss J. Russian anthropogenic black carbon: Emission reconstruction and Arctic black carbon simulation // J. Geophys. Research. 2015. V. 120. P. 11306–11333. doi: 10.1002/2015JD023358

22. Ященко Н.Г., Сваровская Л.И., Алексеева М.Н. Оценка экологического риска сжигания попутного нефтяного газа в Западной Сибири // Оптика атмосферы и океана. 2014. Т. 27. № 6. С. 560–566.

23. Popovicheva O., Timofeev M., Persiantseva N., Jefferson M.A., Johnson M., Rogak S.N., Baldelli A. Microstructure and chemical composition of particles from small-scale gas flaring // Aerosol and Air Quality Research. 2019. V. 19. № 10. P. 2205–2221. doi: 10.4209/aaqr.2019.04.0177

24. Рапута В.Ф. Экспериментальные и численные исследования аэрозольных выпадений примесей в окрестности нефтегазового факела // Вестник НГУ. Сер.: Математика, механика, информатика. 2013. Т. 13. № 3. C. 96–102.

25. Manousakas M., Popovicheva O., Evangeliou N., Diapouli E., Sitnikov N., Shonija N., Eleftheriadis K. Aerosol carbonaceous, elemental and ionic composition variability and origin at the Siberian High Arctic, Cape Baranova // Tellus. Series B: Chemical and Physical Meteorology. 2020. V. 72. P. 1–14. doi.org/10.1080/16000889.2020.1803708

26. Schroeder W., Oliva P., Giglio L., Csiszar I.A. The New VIIRS 375 m active fire detection data product: algorithm description and initial assessment // Remote Sensing of Environment. 2014. V. 143. P. 85–96. doi: 10.1016/j.rse.2013.12.008

27. Новигатский А.Н., Лисицын А.П. Концентрация, состав и потоки рассеянного осадочного вещества в снежно-ледовом покрове околополюсного района Арктики // Океанология. 2019. Т. 59. № 3. С. 449–453.

28. Jaffe D., Cerundolo B., Rickers J., Stolzberg R., Baklanov A. Deposition of sulfate and heavy metals on the Kola Peninsula // Science of the Total Environment. 1995. V. 160–161. P. 127–134. https://doi.org/10.1016/0048-9697(95)04350-A.

29. Zdanowicz C., Zheng J., Klimenko E., Outridge P.M. Mercury and other trace metals in the seasonal snowpack across the subarctic taiga-tundra ecotone, Northwest Territories, Canada // Applied Geochemistry. 2017. V. 82. P. 63–78. https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2017.04.011.

30. Pomeroy J.W., Davies T.D., Jones H.G., Marsh P., Peters N.E., Tranter M. Transformations of snow chemistry in the boreal forest: Accumulation and volatilization // Hydrological Processes. 1999. V. 13. № 14–15. P. 2257–2273.

31. Zavgorodnyaya Yu.A., Chikidova A.L., Biryukov M.V., Demin V.V. Polycyclic aromatic hydrocarbons in atmospheric particulate depositions and urban soils of Moscow, Russia // Journal of Soils and Sediments. 2019. V. 19. P. 3155–3165. doi: 10.1007/s11368-018-2067-3

32. Василевич М.И., Безносиков В.А., Габов Д.Н. Полициклические ароматические углеводороды в снеговом покрове фоновых территорий таежной зоны европейского северо-востока России. // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. 2014. № 4. С. 337–343.

33. Hsu W.T., Liu M.C., Hung P.C., Chang S.H., Chang M.B.PAH emissions from coal combustion and waste incineration // Journal of Hazardous Materials. 2016. V. 318. P. 32–40. doi: 10.1016/j.jhazmat.2016.06.038

34. Zhidkin A.P., Gennadiev A.N., Koshovskii T.S. Input and behavior of polycyclic aromatic hydrocarbons in arable, fallow, and forest soils of the taiga zone (Tver Oblast) // Eurasian Soil Science. 2017. V. 50. № 3. P. 296–304. doi: 10.1134/S1064229317030139

35. Gennadiev A.N., Zhidkin A.P., Koshovskii T.S. Factors and trends in the formation of natural– technogenic associations of polycyclic aromatic hydrocarbons in the snow–soil system // Doklady Earth Sciences. 2020. V. 490. P. 36–39. doi: 10.1134/S1028334X20010031