ВВЕДЕНИЕ
Россия с 1996 года входит в состав международного Арктического совета, в приоритетах которого значится сохранение экологии региона. Ещё в 2022 году на специальном совещании по вопросам Арктической зоны президент Российской Федерации В.В. Путин говорил об экологической обстановке в Арктике, о необходимости сохранения биоразнообразия и экосистем.
Но несмотря на это существует проблема загрязнения Северного Ледовитого океана тяжёлыми металлами, которые широко применяются в различных промышленных производствах, и несмотря на очистительные мероприятия, содержание соединений тяжёлых металлов в промышленных сточных водах довольно высокое. Они также поступают в окружающую среду с бытовыми стоками, с дымом и пылью промышленных предприятий. Многие металлы образуют стойкие органические соединения, хорошая растворимость этих комплексов способствует миграции тяжёлых металлов в природных водах. Помимо сточных вод, большие массы соединений тяжёлых металлов поступают в океан через атмосферу и с захоронением разнообразных отходов в Мировом океане.
На данный момент идёт активное освоение Арктики и мирового океана, но экологический мониторинг поверхности Северного Ледовитого океана в географической точке Северного полюса до сих пор подробно не поводился.
Гипотеза исследования – органолептические и химические параметры поверхности Северного Ледовитого океана (талого снега) в географической точке Северного полюса в течение 2 лет не изменились и соответствуют требованиям СанПиН 1.2.3685-21 (вода питьевая) и ГОСТ Р 58144-2018 (вода дистиллированная), поверхность океана на Северном полюсе не загрязнена тяжёлыми металлами.
Объект исследования - талый снег с поверхности Северного Ледовитого океана в географической точке Северного полюса.
Предмет исследования - органолептические и химические параметры талого снега с поверхности Северного Ледовитого океана в географической точке Северного полюса.
Цель исследования:
изучить органолептические и химические параметры талого снега с поверхности Северного Ледовитого океана в географической точке Северного полюса в течение 2 лет (2023 – 2024 г.) и сравнить их с требованиями СанПиН 1.2.3685-21 (вода питьевая) и ГОСТ Р 58144-2018 (вода дистиллированная), сделать выводы о загрязнённости поверхности океана на Северном полюсе тяжёлыми металлами.
Для достижения которой определены следующие задачи:
1. Собрать образцы снега с поверхности Северного Ледовитого океана в географической точке Северного полюса в августе 2023 и 2024 годов.
2. Изучить органолептические и химические параметры образцов за два года.
3. Сравнить полученные результаты с требованиями СанПиН 1.2.3685-21 (вода питьевая) и ГОСТ Р 58144-2018 (вода дистиллированная).
4. Сравнить образцы 2023, 2024 г. между собой и с результатами исследования проведённого в 2022 г. Ивановым Александром Болеславовичем, сотрудником Уральского университета, блогером – химиком.
5. Провести анализ полученных результатов исследований, сформулировать выводы.
анализ области исследования
Исследования экологической обстановки в Арктике проводилась и ранее. Их результаты описаны в научных работах: Мельникова И.А. [1], Алексеева Г.В. [2] и других. Но в общедоступных источниках отсутствуют данные по органолептическому и химическому анализам талого снега с поверхности Северного Ледовитого океана в географической точке Северного полюса. Также не в одной из научных работ (статей) не рассматривался вопрос соответствия талого снега требованиям СанПиН 1.2.3685-21 (вода питьевая) [4] и ГОСТ Р 58144-2018 (вода дистиллированная) [10], имеющиеся опубликованные исследования проводились уже давно, их данные уже не актуальны и не показывают реальную экологическую обстановку на поверхности Северного Ледовитого океана в географической точке Северного полюса.
Поэтому преимуществами нашего исследования являются: изученные органолептические и химические параметры талого снега с Северного полюса; доказанный вывод, что поверхность Северного Ледовитого океана в географической точке Северного полюса в течение 2 лет не загрязнена тяжёлыми металлами, экологическая обстановка хорошая; данные нашего исследования свежие и актуальные. Конечно у него есть один недостаток – учебная лаборатория МИФИ Северска не имеет аккредитацию. Но, несмотря на это, преимуществ у моей работы гораздо больше.
Литературные источники, а также список использованной литературы представлен в конце работы.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В работе были использованы 2 основных метода исследования:
1.Атомно-эмиссионная спектрометрия с индуктивно связанной плазмой:
Подробное описание методики: Атомно-эмиссионная спектрометрия с индуктивно связанной плазмой (ICP-AES) представляет собой аналитический метод, используемый для обнаружения химических элементов. Это тип эмиссионной спектроскопии, который использует индуктивно связанную плазму для получения возбужденных атомов и ионов, испускающих электромагнитное излучение на длинах волн, характерных для конкретного элемента.
Метод предназначен для определения преимущественно металлов и металлоидов. Выделяется своей экспрессивностью, удобством и простотой использования. Отлично подходит для анализа воды на металлы в т.ч. и тяжелые.
Ссылка на публикацию применения данной методики: [5], [6], [7].
2.Методы определения органолептических показателей качества различных видов вод, кроме технической воды.
Подробное описание методики: Органолептическая оценка выполняется прямым методом распознавания запахов, вкусов и привкусов - по ощущению воспринимаемого вкуса. Данные показатели не поддаются формальному измерению - определение проводится экспертным путем. Для оценки интенсивности запаха и привкуса пользуются системой баллов.
Ссылка на публикацию применения данной методики: [8], [9].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Приводим результаты исследования талого снега с Северного полюса методами определения органолептических показателей качества различных видов вод, кроме технической воды (таблица 1).
Органолептические показатели качества талого снега с Северного полюса
Таблица 1
|
№ п/п |
Показатель |
Единицы измерения |
Норматив согласно требованиям: |
Показатели качества талого снега с Северного полюса |
Соответствие требованиям (да/нет) |
|||
|
СанПиН 1.2.3685-21 (не более) |
ГОСТ Р 58144-2018 (характеристика) |
2023 год |
2024 год |
СанПиН 1.2.3685-21 (вода питьевая) |
ГОСТ Р 58144-2018 (вода дистилли-рованная) |
|||
|
1. |
Запах |
баллы |
3 |
Без запаха |
0 |
0 |
Да |
Да |
|
2. |
Привкус |
баллы |
3 |
__ |
0 |
0 |
Да |
__ |
|
3. |
Цветность |
градусы |
30 |
Бесцветная |
0 |
0 |
Да |
Да |
|
4. |
Окраска |
см |
Не должна обнаруживаться в столбике воды 10 см |
__ |
Не обнару-жена |
Не обнару-жена |
Да |
__ |
|
5. |
Мутность |
ЕМФ (ед. мутности по форма-зину) или мг/л (по каолину) |
2,6 по формазину 1,5 по каолину |
Прозрачная |
Прозрачна в сравнении с бутилированной питьевой водой |
Да |
Да |
|
|
6. |
Прозрач-ность |
см |
Не менее 30 по шрифту Снеллена |
__ |
> 30 |
> 30 |
Да |
__ |
Из представленной таблицы 1 видно, что на протяжении 2 лет (2023 – 2024 годы) экологическая обстановка на поверхности Северного Ледовитого океана в географической точке Северного полюса остаётся не изменой, анализы талого снега одинаковые. Поверхность океана на Северном полюсе не загрязнена тяжёлыми металлами. Талый снег соответствует требованиям СанПиН 1.2.3685-21 (вода питьевая) и ГОСТ Р 58144-2018 (вода дистиллированная).
Приводим результаты исследования талого снега с Северного полюса при помощи метода атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой, проводимого в учебной лаборатории СТИ НИЯУ МИФИ, и сравнение их с требованиями СанПиН 1.2.3685-21 к питьевой воде (таблица 2).
Результаты анализа талого снега с Северного полюса при помощи метода
атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой
и сравнение их с требованиями СанПиН 1.2.3685-21 к питьевой воде
Таблица 2
|
2023 год |
2024 год |
||||
|
№ п/п |
Наименование вещества |
Величина предельно допустимых концентраций (ПДК) химических веществ в питьевой воде согласно требованиям СанПиН 1.2.3685-21 (мг/л) |
Величина концентраций химических веществ в талом снеге с Северного полюса (мг/л) |
Соответствие требованиям СанПиН 1.2.3685-21 к питьевой воде |
|
|
1. |
Ag (серебро) |
0,05 |
0,0009 |
0,0008 |
Соответствует |
|
2. |
Al (алюминий) |
0,2 |
0 |
0 |
Соответствует |
|
3. |
As (мышьяк) |
0,01 |
0,0068 |
0,007 |
Соответствует |
|
4. |
Au (золото) |
- |
0 |
0 |
Соответствует |
|
5. |
В (бор) |
0,5 |
0 |
0 |
Соответствует |
|
6. |
Ba (барий) |
0,7 |
0,0002 |
0,0002 |
Соответствует |
|
7. |
Ве (бериллий) |
0,0002 |
0 |
0 |
Соответствует |
|
8. |
Bi (висмут) |
0,1 |
0,0099 |
0,0098 |
Соответствует |
|
9. |
Са (кальций) |
3,5 |
0,0525 |
0,1 |
Соответствует |
|
10. |
Со (кобальт) |
0,1 |
0,0003 |
0 |
Соответствует |
|
11. |
Cr (хром) |
0,05 |
0,0002 |
0,0001 |
Соответствует |
|
12. |
Cu (медь) |
1,0 |
0 |
0,001 |
Соответствует |
|
13. |
Fe (железо) |
0,3 |
0 |
0 |
Соответствует |
|
14. |
Ga (галлий) |
- |
0 |
0 |
Соответствует |
|
15. |
Hf (гафний) |
- |
0 |
0 |
Соответствует |
|
16. |
Hg (ртуть) |
0,0005 |
0,0001 |
0,0001 |
Соответствует |
|
17. |
K (калий) |
- |
0 |
0 |
Соответствует |
|
18. |
Li (литий) |
0,03 |
0,0003 |
0 |
Соответствует |
|
19. |
Mg (магний) |
50 |
0,0537 |
0,0266 |
Соответствует |
|
20. |
Mn (марганец) |
0,1 |
0 |
0,0001 |
Соответствует |
|
21. |
Мо (молибден) |
0,07 |
0 |
0 |
Соответствует |
|
22. |
Na (натрий) |
200 |
0 |
0,025 |
Соответствует |
|
23. |
Nb (ниобий) |
0,01 |
0,0007 |
0,0007 |
Соответствует |
|
24. |
Ni (никель) |
0,02 |
0,0024 |
0,001 |
Соответствует |
|
25. |
P (фосфор) |
0,0001 |
0 |
0 |
Соответствует |
|
26. |
Pb (свинец) |
0,01 |
0,0025 |
0,0014 |
Соответствует |
|
27. |
Rb (рубидий) |
- |
0 |
0 |
Соответствует |
|
28. |
Re (рений) |
- |
0 |
0 |
Соответствует |
|
29. |
Sb (сурьма) |
0,005 |
0 |
0 |
Соответствует |
|
30. |
Se (селен) |
0,01 |
0 |
0 |
Соответствует |
Из представленной таблицы 2 видно, что результаты анализа талого снега с Северного полюса на протяжении 2 лет (2023 – 2024 годы) полностью соответствуют требованиям СанПиН 1.2.3685-21 к питьевой воде, поверхность океана на Северном полюсе не загрязнена тяжёлыми металлами.
Приводим результаты исследования талого снега с Северного полюса при помощи метода атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой, проводимого в учебной лаборатории СТИ НИЯУ МИФИ, и сравнение их с требованиями ГОСТ Р 58144-2018 к дистиллированной воде (таблица 3, рисунок 1).
Результаты анализа талого снега с Северного полюса при помощи метода атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой и сравнение их с требованиями ГОСТ Р 58144-2018 к дистиллированной воде
Таблица 3
|
№ п/п |
Наименование вещества (показателя) |
Массовая концентрация показателя – значение показателя согласно требованиям ГОСТ Р 58144-2018 (вода дистиллированная) (мг/дм3, не более) |
Величина концентраций химических веществ в талом снеге с Северного полюса (мг/дм3) |
Соответствие требованиям ГОСТ Р 58144-2018 к дистиллированной воде |
|
|
2023 год |
2024 год |
||||
|
1. |
Al (алюминий) |
0,05 |
0 |
0 |
Соответствует |
|
2. |
Fe (железо) |
0,05 |
0 |
0 |
Соответствует |
|
3. |
Са (кальций) |
0,8 |
0,0525 |
0,1 |
Соответствует |
|
4. |
Cu (медь) |
0,02 |
0 |
0,001 |
Соответствует |
|
5. |
Pb (свинец) |
0,05 |
0,0025 |
0,0014 |
Соответствует |
|
6. |
Zn (цинк) |
0,2 |
0 |
0,0097 |
Соответствует |
Рисунок 1. Результаты анализа талого снега с Северного полюса при помощи метода атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой и сравнение их с требованиями ГОСТ Р 58144-2018 к дистиллированной воде
Как известно свежий выпадающий снег является дистиллированной водой. Из представленных таблицы 3 и диаграммы (рис.1) видно, что результаты анализа талого снега с Северного полюса на протяжении 2 лет (2023 – 2024 годы) полностью соответствуют требованиям ГОСТ Р 58144-2018 к дистиллированной воде. На основании этого можно сделать вывод, что поверхность океана на Северном полюсе не загрязнена тяжёлыми металлами.
Приводим результаты сравнительного анализа образцов талого снега 2023, 2024 годов между собой и с результатами исследования, проведённого в 2022 году Ивановым А.Б., сотрудником Уральского университета, блогером – 
химиком. А также их сравнение с требованиями СанПиН 1.2.3685-21 к питьевой воде и ГОСТ Р 58144-2018 к дистиллированной воде (рисунок 2).
Рисунок 2. Сравнительный анализ образцов талого снега 2023, 2024 гг. между собой и с результатами исследования, проведённого в 2022 г. Ивановым А.Б., сотрудником Уральского университета. А также их сравнение с требованиями СанПиН 1.2.3685-21 к питьевой воде и ГОСТ Р 58144-2018 к дистиллированной воде
Из представленных в графическом виде (рис.2) результатов, дополненных таблицей данных видно, что на протяжении 2 лет (2023 – 2024 годы) экологическая обстановка на поверхности Северного Ледовитого океана в географической точке Северного полюса остаётся не изменой, анализы талого снега практически одинаковые. При сравнении их с результатами анализа 2022 г. есть незначительные отклонения, но они связанны с тем, что пробы отбирались в разные месяцы (2022 г. – июль, 2023 и 2024 г. – август), анализы проводились на разных приборах, и возможно в 2022 г. была нарушена процедура отбора и хранения проб. При сравнении результатов анализов за 3 года можно сделать выводы:
- талый снег в течение 3 лет соответствует требованиям СанПиН 1.2.3685-21 (вода питьевая) и ГОСТ Р 58144-2018 (вода дистиллированная);
- на протяжение 3 лет поверхность океана на Северном полюсе не загрязнена тяжёлыми металлами;
- на поверхности Северного Ледовитого океана в Географической точке Северного полюса хорошая экологическая обстановка.
ВЫВОД
Выдвинутая в начале исследования гипотеза подтвердилась, органолептические и химические параметры поверхности Северного Ледовитого океана (талого снега) в географической точке Северного полюса в течение 2 лет не изменились и соответствуют требованиям СанПиН 1.2.3685-21 (вода питьевая) и ГОСТ Р 58144-2018 (вода дистиллированная), поверхность океана на Северном полюсе не загрязнена тяжёлыми металлами.
В ходе реализации проекта мы выполнили все поставленные перед собой в начале проекта задачи:
1.Собрали образцы снега с поверхности Северного Ледовитого океана в географической точке Северного полюса в августе 2023 и 2024 годов.
2. Изучили органолептические и химические параметры образцов за 2 года.
3.Сравнили полученные результаты с требованиями СанПиН 1.2.3685-21 (вода питьевая) и ГОСТ Р 58144-2018 (вода дистиллированная).
4.Сравнили образцы 2023, 2024 годов между собой и с результатами исследования проведённого в 2022 году Ивановым Александром Болеславовичем, сотрудником Уральского университета, блогером – химиком.
5.Провели анализ полученных результатов исследований, сформулировали выводы.
Вывод – считаем, что цель нашего исследования достигнута, мы изучили органолептические и химические параметры талого снега с поверхности Северного Ледовитого океана в географической точке Северного полюса в течение 2 лет (2023 – 2024 г.) и сравнили их с требованиями СанПиН 1.2.3685-21 (вода питьевая) и ГОСТ Р 58144-2018 (вода дистиллированная), сделали выводы о загрязнённости поверхности океана на Северном полюсе тяжёлыми металлами.