sredobЗдоровье населения и среда обитания – ЗНиСОPublic Health and Life Environment – PH&LE2219-52382619-0788ФБУЗ ФЦГиЭ Роспотребнадзора10.35627/2219-5238/2021-336-3-41-46sredob-582Research ArticleКОММУНАЛЬНАЯ ГИГИЕНАCOMMUNAL HYGIENEУровень загрязнения снегового покрова фтористыми соединениями в зоне выбросов алюминиевого производстваThe Level of Snow Cover Contamination with Fluoride Compounds in the Emission Zone of a Primary Aluminum Smelterhttps://orcid.org/0000-0002-0876-2304ЛисецкаяЛ. Г.LisetskayaL. G.

Лисецкая Людмила Гавриловна – к.б.н., научный сотрудник лаборатории аналитической экотоксикологии

г. Ангарск-27, а/я 1170, Иркутская область, 665827

Lyudmila G. Lisetskaya, Candidate of Biological Sciences, Researcher, Laboratory of Analytical Ecotoxicology

PO Box 1170, Angarsk-27, Irkutsk Region, 665827

lis_lu154@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8740-3133ШаяхметовС. Ф.ShayakhmetovS. F.

Шаяхметов Салим Файзылович – д.м.н., профессор, ведущий научный сотрудник лаборатории аналитической экотоксикологии

г. Ангарск-27, а/я 1170, Иркутская область, 665827

Salim F. Shayakhmetov, D.M.Sc., Professor, Leading Researcher, Laboratory of Analytical Ecotoxicology

PO Box 1170, Angarsk-27, Irkutsk Region, 665827

Salimf53@mail.ruФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований»РоссияEast-Siberian Institute of Medical and Environmental ResearchRussian Federation202119072021034146Copyright © Лисецкая Л.Г., Шаяхметов С.Ф., 20212021Лисецкая Л.Г., Шаяхметов С.Ф.Lisetskaya L.G., Shayakhmetov S.F.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zniso.fcgie.ru/jour/article/view/582Введение

Введение. Фтористые соединения являются одним из основных компонентов промышленных выбро­сов при производстве алюминия. Выпадение с атмосферными осадками фтористых соединений приводит к их накоплению в почве и поверхностных водах. В зимнее время года аккумуляция атмосферных выпадений позволяет оценить степень загрязнения фтористыми соединениями.

Целью нашей работы явилось изучение содержание фторсодержащих компонентов в снежном покрове в зоне выбросов алюминиевого производства в г. Шелехове Иркутской области.

Материалы и методы

Материалы и методы. Отбор снеговых проб производили в девяти точках на разном расстоянии от предприятия. Исследование проводили в водной фракции и твердом осадке. Из­мерение содержания фторидов осуществляли потенциометрическим методом с ионоселективным элект­родом.

Результаты исследования

Результаты исследования. Водная фракция представляет собой раствор гидрофторида и фтористого натрия. Нерастворимые фториды являются смесью фторида алюминия, фтористого кальция, криолита и тетрафторалюминия. Во всех исследованных пробах доля растворимых фторидов превышала 90 %. В преде­лах городской агломерации загрязнение снега распределяется дифференцированно. Суммарное содержание фтористых соединений в жилых районах города в 14–21 раз выше соответствующего показателя в контроль­ной точке. В то же время в районе пригородного сельского поселения, которое расположено по направлению приоритетных для территории ветров, оно достигало 33-кратного превышения.

Выводы

Выводы. Основным источни­ком загрязнения окружающей среды в Шелеховском районе Иркутской области является переработка криолита и фторсодержащих солей в технологическом цикле получения первичного алюминия с образованием фторсодержащих газообразных и твердых выбросов. На содержание техногенных примесей в атмосферных выпадениях существенное влияние оказывает удаленность от источника выбросов и преобладающие направ­ления ветров. Показан вклад предприятия теплоэнергетики в техногенную нагрузку фтористых соединений на экосистему региона.

Background

Background. Fluoride compounds are one of the main components of industrial emissions from aluminum production. Natural deposition of fluorides with precipitation leads to their accumulation in soil and surface waters. In winter, the snow cover enables an assessment of industrial pollution with fluoride compounds. The objective of our work was to study fluoride levels in the snow cover in the emission zone of the primary aluminum smelter in the town of Shelekhov, Irkutsk Region.

Materials and methods

Materials and methods. Snow sampling was performed at nine points at different distances from the plant and fluoride concentrations were then measured in the aqueous fraction and solid precipitate by a potentiometric method with ion-selective electrode.

Results

Results. The aqueous fraction was a solution of hydrofluo­ride and sodium fluoride. Insoluble fluorides were found as a mixture of aluminum fluoride, calcium fluoride, cryo­lite, and aluminum tetrafluoride. We established that the soluble fraction exceeded 90 % in all snow samples. Within the urban agglomeration, snow pollution was distributed differentially. The total fluoride level in residential areas of Shelekhov was 14 to 21 times higher than that at the reference point. At the same time, in the area of a suburban rural settlement located downwind of the smelter, it reached a 33-fold excess.

Conclusion

Conclusion. The main source of envi­ronmental pollution in the Shelekhovsky district of the Irkutsk Region is the processing of cryolite and fluoride salts in the primary aluminum production technological cycle generating fluorine-containing gaseous emissions and solid wastes. Concentrations of industrial pollutants in snow correlated with the distance from the source of emissions and the prevailing wind directions. Contribution of a heat power engineering enterprise to the industrial pollution of the local environment with fluorides was also revealed.

растворимые фторидынерастворимые фторидыснеговой покровпроизводство алюминиятеплоэнергетикаsoluble fluoridesinsoluble fluoridessnow coveraluminum productionthermal power engineeringReferencesГребенщикова В.И. Геохимическая специфика состава снеговой воды некоторых городов Иркутской области // Вода: химия и экология. 2013. № 2. С. 19–25.Grebenshchikova VI. Geochemical specificity of snow water composition in some cities of the Irkutsk region. Voda: Khimiya i Ekologiya. 2013; (2):19–25. (In Russian).Янченко Н.И., Баранов А.Н., Яскина О.Л. и др. Распределение фторсодержащих выбросов в осадках дождя и снега. // Системы. Методы. Технологии. 2012. № 4 (16). С. 163–166.Yanchenko NI, Baranov AN, Yaskina OL, et al. Distribution of fluorine-containing emissions in rain and snow precipitations. Sistemy. Metody. Tekhnologii. 2012; (4(16)):163–166. (In Russian).Feng YW, Ogura N, Feng ZW, et al. The concentrations and sources of fluoride in atmospheric depositions in Beijing, China. Water Air Soil Pollut. 2003; 145(1):95–107. DOI: https://doi.org/10.1023/A:1023680112474Feng YW, Ogura N, Feng ZW, et al. The concentrations and sources of fluoride in atmospheric depositions in Beijing, China. Water Air Soil Pollut. 2003; 145(1):95–107. DOI: https://doi.org/10.1023/A:1023680112474Talovskaya AV, Osipova NA, Filimonenko EA, et al. Fluorine concentration in snow cover within the impact area of aluminum production plant (Krasnoyarsk city) and coal and gas-fired power plant (Tomsk city). IOP Conf Ser: Earth Environ Sci. 2015; 27:012043. DOI: https://doi.org/10.1088/1755-1315/27/1/012043Talovskaya AV, Osipova NA, Filimonenko EA, et al. Fluorine concentration in snow cover within the impact area of aluminum production plant (Krasnoyarsk city) and coal and gas-fired power plant (Tomsk city). IOP Conf Ser: Earth Environ Sci. 2015; 27:012043. DOI: https://doi.org/10.1088/1755-1315/27/1/012043Маринайте И.И., Горшков А.Г. Мониторинг экотоксикантов в объектах окружающей среды Прибайкалья. Часть II. Полициклические ароматические углеводороды в снежном покрове промышленных центров. // Оптика атмосферы и океана. 2002. Т. 15. № 5–6. С. 450–455.Marinayte II, Gorshkov AG. [Monitoring of environmental toxicants in environmental objects of Baikal region. Part 2. Polycyclic aromatic hydrocarbons in snow cover of industrial centers.] Optika Atmosfery i Okeana. 2002; 15(5-6):450–455. (In Russian).Прокачева В.Г., Усачев В.Ф. Снежный покров в сфере влияния города. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 194 с.Prokacheva VG, Usachуv VF. [Snow Cover in the Sphere of Influence of the City.] Leningrad: Gidrometeoizdat Publ., 1989. 194 p. (In Russian).Рапута В.Ф., Коковкин В.В. Методы интерпретации данных мониторинга загрязнения снежного покрова // Химия в интересах устойчивого развития. 2002. Т.10. № 5. С. 669–682.Raputa VF, Kokovkin VV. [Methods of interpretation of snow cover pollution monitoring data.] Khimiya v Interesakh Ustoychivogo Razvitiya. 2002; 10(5):669–682. (In Russian).Филимонова Л.М., Паршин А.В., Бычинский В.А. Оценка загрязнения атмосферы в районе алюминиевого производства методами геохимической съемки снегового покрова // Метеорология и гидрология. 2015. № 10. С. 75–84.Filimonova LM, Parshin AV, Bychinskii VA. Air pollution assessment in the area of aluminum production by snow geochemical surveys. Meteorologiya i Gidrologiya. 2015; (10):75–84. (In Russian).Янченко Н.И., Баранов А.Н., Яскина О.Л. Распределение компонентов выбросов алюминиевого производства в атмосфере и атмосферных осадках Байкальского промышленного региона // Известия вузов. Цветная металлургия. 2014. № 3. С. 56–60.Yanchenko NI, Baranov AN, Yaskina OL. [Distribution of emission components of aluminum production in the atmosphere and precipitation of the Baikal industrial region.] Izvestiya Vuzov. Tsvetnaya Metallurgiya. 2014; (3):56–60. (In Russian).Головных Н.В., Бычинский В.А., Филимонова Л.М. и др. Геоэкологические исследования загрязненности почв в зоне действия алюминиевого завода. // Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2014. № 3. С. 224–232.Golovnykh NV, Bychinskii VA, Filimonova LM, et al. Geoecological studies of soil contamination in the area of aluminum plant. Geoekologiya. Inzhenernaya Geologiya, Gidrogeologiya, Geokriologiya. 2014; (3):224–232. (In Russian).Янченко Н.И., Баранов А.Н., Чебыкин Е.П. и др. Особенности и факторы, влияющие на распределение металлов, редкоземельных элементов, углерода и фтора в фильтрате и твердом осадке снежного покрова города Братска // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2013. № 10 (81). С. 141–148.Yanchenko NI, Baranov AN, Chebykin EP, et al. Features and factors affecting distribution of metals, rare earth elements, carbon and fluorine in snow cover filtrate and solid sediment in Bratsk. Vestnik Irkutskogo Gosudarstvennogo Tekhnicheskogo Universiteta. 2013; (10(81)):141–148. (In Russian).Янченко Н.И., Тимкина Е.В., Носырева Е.В. и др. О поступлении и распределении техногенного фтора в снежном покрове и атмосферных осадках в Иркутской области (на примере Братска). // Системы. Методы. Технологии. 2016. № 1 (29). С. 152–157.Yanchenko NI, Timkina EV, Nosyreva EV, et al. Emission and distribution of industrial fluorine into the snow cover and atmospheric precipitation in Irkutskaya oblast (on the example of the city of Bratsk). Sistemy. Metody. Technologii. 2016; (1(29)):152–157. (In Russian). DOI: https://doi.org/10.18324/2077-5415-2016-1-152-157Янченко Н.И., Яскина О.Л., Янюшкин С.А. Закономерности изменения содержания фтора в атмосферных осадках в районе города Братска. // Оптика атмосферы и океана. 2014. Т. 27. № 3. С. 246–249.Yanchenko NI, Yaskina OL, Yanyushkin SA. Regularities of alteration of fluorine concentrations in atmospheric precipitations in the vicinity of Bratsk town. Optika Atmosfery i Okeana. 2014; (27(3)):246–249. (In Russian).Шаяхметов С.Ф., Лисецкая Л.Г., Мещакова Н.М. и др. Гигиеническая оценка газо-пылевого фактора на алюминиевом предприятии Восточной Сибири. // Гигиена и санитария. 2016. Т. 95. № 12. С. 1155–1160.Shayakhmetov SF, Lisetskaya LG, Meshсhakova NМ, et al. Hygienic assessment of toxic dust factor at the aluminium smelter in Eastern Siberia. Gigiena i Sanitariya. 2016; 95(12):1155–1160. (In Russian). DOI: https://doi.org/10.18821/0016-9900-2016-95-12-1155-1160Gylseth B, Bjorseth O, Dugstad O, et al. Occurrence of fibrous sodium alunumtetrafluoride particles in potrooms of the primary aluminum industry. Scand J Work Environ Health. 1984; 10(3):189–195. DOI: https://doi.org/10.5271/sjweh.2341Gylseth B, Bjorseth O, Dugstad O, et al. Occurrence of fibrous sodium alunumtetrafluoride particles in potrooms of the primary aluminum industry. Scand J Work Environ Health. 1984; 10(3):189–195. DOI: https://doi.org/10.5271/sjweh.2341Крапивенцева В.В. Металлоносность углей Приамурья // Тихоокеанская геология. 2005. Т. 24. № 1. С. 73–84.Krapiventseva VV. Metal content of coals in Priamurye. Tikhookeanskaya Geologiya. 2005; 24(1):73–84. (In Russian).Fuge R. Fluorine in the environment, a review of its sources and geochemistry. Appl Geochem. 2019; 100:393–406. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2018.12.016Fuge R. Fluorine in the environment, a review of its sources and geochemistry. Appl Geochem. 2019; 100:393–406. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2018.12.016Yi X, Qiao S, Ma L, et al. Soil fluoride fractions and their bioavailability to tea plants (Camellia sinensis L.). Environ Geochem Health. 2017; 39:1005–1016. DOI: https://doi.org/10.1007/s10653-016-9868-3Yi X, Qiao S, Ma L, et al. Soil fluoride fractions and their bioavailability to tea plants (Camellia sinensis L.). Environ Geochem Health. 2017; 39:1005–1016. DOI: https://doi.org/10.1007/s10653-016-9868-3Li Y, Wang S, Nan Z, et al. Accumulation, fractionation and health risk assessment of fluoride and heavy metals in soil–crop systems in northwest China. Sci Total Environ. 2019; 663:307–314. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.01.257Li Y, Wang S, Nan Z, et al. Accumulation, fractionation and health risk assessment of fluoride and heavy metals in soil–crop systems in northwest China. Sci Total Environ. 2019; 663:307–314. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.01.257Wang M, Li X, Ye WY, et al. Distribution, health risk assessment, and anthropogenic sources of fluoride in farmland soils in phosphate industrial area, southwest China. Environ Pollut. 2019; 249:423–433. DOI: https://doi.org/10.1016/j.envpol.2019.03.044Wang M, Li X, Ye WY, et al. Distribution, health risk assessment, and anthropogenic sources of fluoride in farmland soils in phosphate industrial area, southwest China. Environ Pollut. 2019; 249:423–433. DOI: https://doi.org/10.1016/j.envpol.2019.03.044

The authors declare that there are no conflicts of interest present.