medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2020-99-12-1330-1338medlit-1129Research ArticleГИГИЕНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫENVIRONMENTAL HYGIENEХарактеристика снежной массы для индикации нагрузки применения противогололёдных реагентовSnow mass characteristics for the indication of the ice-melting products application loadhttps://orcid.org/0000-0003-1917-7490ВоронинаЛюдмила ПетровнаVoroninaLyudmila P.

Доктор биол. наук, доцент, зав. лабораторией эколого-гигиенической оценки отходов и почвы ФГБУ «ЦСП» ФМБА России, 119121, Москва.

e-mail: luydmila.voronina@gmail.com; LVoronina@cspmz.ru

MD, Ph.D., DSci., Associate Professor, Head of the Laboratory for Ecological and Hygienic Assessment of Waste and Soil, Center for Strategic Planning, Moscow, 119121, Russian Federation.

e-mail: luydmila.voronina@gmail.com; LVoronina@cspmz.ru

luydmila.voronina@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-1687-4162ТрибисЛ. И.TribisLev I.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0518-0982ПоногайбоК. Э.PonogayboKsenia E.noemail@neicon.ruАмельянчикО. А.AmelyanchikOlga A.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9311-9910АнтроповаН. С.AntropovaNatalia S.noemail@neicon.ruФГБУ «Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью» ФМБА России; ФГБОУ ВО «Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова»Centre for Strategic Planning and Management of Biomedical Health Risks of the Federal Medical Biological Agency; Lomonosov Moscow State UniversityФГБУ «Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью» ФМБА РоссииCentre for Strategic Planning and Management of Biomedical Health Risks of the Federal Medical Biological AgencyФГБОУ ВО «Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова»Lomonosov Moscow State University202020012021991213301338Copyright © Воронина Л.П., Трибис Л.И., Поногайбо К.Э., Амельянчик О.А., Антропова Н.С., 20212021Воронина Л.П., Трибис Л.И., Поногайбо К.Э., Амельянчик О.А., Антропова Н.С.Voronina L.P., Tribis L.I., Ponogaybo K.E., Amelyanchik O.A., Antropova N.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rjhas.ru/jour/article/view/1129Введение

Введение. Действующим веществом многих противогололёдных реагентов (ПГР), используемых в г. Москве в настоящий период, являются технические хлориды натрия и кальция. По степени воздействия на организм человека хлорид натрия характеризуется как умеренно опасное вещество; он относится к 3-му классу опасности, что необходимо предусматривать при соблюдении соответствующих мер безопасности, в особенности для жителей мегаполисов, которые остаются незащищёнными от возможного вредного воздействия данного вещества. Именно на присутствии этих и сопутствующих им веществ и определении их реальных и экстремальных нагрузок в транзитной среде с целью предотвращения в дальнейшем возможных функциональных изменений в объектах трофической цепи сосредоточены наши исследования.

Материал и методы

Материал и методы. Пробы снежной массы, отобранной с прилегающих к автомагистралям площадок в г. Москве, проанализированы на содержание хлоридов (Cl–) и натрия (Na+) c использованием ионной хроматографии и сопутствующих элементов методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ИСП-МС).

Результаты

Результаты. По результатам анализа проб снежной массы как объекта транзитного накопления и распределения противогололёдных реагентов проведено ранжирование уровней изучаемых показателей с разной степенью загрязнения. Выделение группы с очень сильным загрязнением позволяет определить уровни индикаторных показателей, лимитирующие применение противогололёдных материалов. При условии использования хлоридно-натриевых реагентов индикаторными показателями могут служить: величина удельной электропроводности (УЭП) ≥ 4500 мкСм/см, концентрация хлоридов (Cl–) ≥ 2500 мг/л, концентрация ионов натрия (Na+) ≥ 1500 мг/л, показатель суммарного загрязнения (Zc).

Introduction

Introduction. For the time present, the active substances of many ice-melting agents used in Moscow are technical sodium and calcium chlorides. By degree of impact of sodium chloride on the human body is characterized as a moderately dangerous substance that belongs to the 3rd hazard class. Residents of megacities who remain unprotected from the possible harmful effects of these substances need the compliance of the ice-melting product’s application with appropriate security measures. Our research focused on the presence of these substances and their accompanying components in the transit environment and determining their actual and extreme loads to prevent possible functional changes in the future traffic chain objects.

Material and methods

Material and methods. Chloride (Cl–) and sodium (Na+) content in the snow mass samples taken from the sites adjacent to motorways in Moscow were determined using ion chromatography. Other associated elements in the ice-melting agents were detected using inductively coupled plasma mass spectrometry method (ICP-MS).

Results

Results. According to the snow mass analysis as an object of transit accumulation and distribution of ice-melting reagents, the authors ranked results and identified clusters with different degrees of contamination for many indices. Selecting the group with very high contamination enabled us determine the indices’ levels that limit the use of deicing reagents. When using sodium-chloride reagents, they are the levels of the specific electrical conductivity (SEC) ≥ 4500 µS/cm, the concentration of chloride anions (Cl– ≥ 2500 mg/l), the concentration of sodium ions (Na+) ≥1500 mg/l, the index of total contamination (Zc).

снежная массапротивогололёдные материалыхлоридно-натриевые реагентылимитирующие уровнииндикаторные показателиsnow massdeicing agentssodium chloride reagentslimiting levelsindicesReferencesНикифорова Е.М., Кошелева Н.Е., Хайбрахманов Т.С. Экологические последствия применения противогололедных реагентов для почв Восточного округа Москвы. Вестник Московского университета. Серия 5: География. 2016; (3): 40-9.Nikiforova E.M., Kosheleva N.E., Khaybrakhmanov T.S. Ecological impact of antiglaze treatment on soils of the eastern district of Moscow. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 5: Geografiya. 2016; (3): 40–9. (in Russian)Примин О.Г., Тэн А.Э. Экологическая оценка использования противогололедных реагентов в зимний период в г. Москве. Экология и промышленность России. 2018; 22(4): 11-5. https://doi.org/10.18412/1816-0395-2018-4-11-15Primin O.G., Ten A.E. Evaluation of the use of deicing product in winter period in Moscow. Ekologiya i promyshlennost’ Rossii. 2018; 22(4): 11–5. https://doi.org/10.18412/1816-0395-2018-4-11-15 (in Russian)Черноусенко Г.И., Ямнова И.А., Скрипникова М.И. Антропогенное засоление почв Москвы. Почвоведение. 2003; (1): 97-105.Chernousenko G.I., Yamnova I.A., Skripnikova M.I. Anthropogenic salinization of soils in Moscow. Pochvovedenie. 2003; 36(1): 92–100. (in Russian)Воронина Л.П., Кеслер К.Э., Балагур Л.А., Донерьян Л.Г., Ушакова О.В., Карпенко Ю.Д. и соавт. Оценка влияния противогололёдных материалов на характеристику сточных вод централизованной системы водоотведения. Гигиена и санитария. 2019; 98(12): 1355-62. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2019-98-12-1355-1362Voronina L.P., Kesler K.E., Balagur L.A., Doner’yan L.G., Ushakova O.V., Karpenko Yu.D., et al. Assessment of the effect of deicing materials on the characteristics of wastewater from a centralized drainage system. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2019; 98(12): 1355–62. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2019-98-12-1355-1362 (in Russian)Ревич Б.А., Сает Ю.Е., Смирнова Р.С. Методические рекомендации по оценке степени загрязнения атмосферного воздуха населенных пунктов металлами по их содержанию в снежном покрове и почве. М.; 1990.Revich B.A., Saet Yu.E., Smirnova R.S. Methodological Recommendations for Assessing the Degree of Atmospheric Air Pollution of Settlements by Metals Based on their Content in Snow Cover and Soil [Metodicheskie rekomendatsii po otsenke stepeni zagryazneniya atmosfernogo vozdukha naselennykh punktov metallami po ikh soderzhaniyu v snezhnom pokrove i pochve]. Moscow; 1990. (in Russian)Водяницкий Ю.Н. Загрязнение почв тяжелыми металлами и металлоидами и их экологическая опасность (аналитический обзор). Почвоведение. 2013; (7): 872. https://doi.org/10.7868/S0032180X13050171Vodyanitskiy Yu.N. Contamination of soils with heavy metals and metalloids and its ecological hazard (analytic review). Pochvovedenie. 2013; 46(7): 793–801. https://doi.org/10.7868/S0032180X13050171 (in Russian)Blomqvist G., Johansson E.L. Airborne spreading and deposition of de-icing salt - а case study. Sci. Total Environ. 1999; 235(1-3): 161-8. https://doi.org/10.1016/S0048-9697(99)00209-0Blomqvist G., Johansson E.L. Airborne spreading and deposition of de-icing salt – а case study. Sci. Total Environ. 1999; 235(1–3): 161–8. https://doi.org/10.1016/S0048-9697(99)00209-0Kelsey P.D., Hootman R.G. Deicing salt dispersion and effects on vegetation along highways. case study: deicing salt deposition on the morton arboretum. in: chemical deicers and the environment. In: Chemical Deicers and the Environment Proceedings of Alternative Deicing Technologies and the Environment. East Lansing; 1991: 253-81.Kelsey P.D., Hootman R.G. Deicing salt dispersion and effects on vegetation along highways. case study: deicing salt deposition on the morton arboretum. in: chemical deicers and the environment. In: Chemical Deicers and the Environment Proceedings of Alternative Deicing Technologies and the Environment. East Lansing; 1991: 253–81.Ettala M., Kukkamaki E., Tamminen A. The use of vertical snow sampling as an indicator of some emission from point sources. Aqua Fennica. 1986; 16(1): 91-108.Ettala M., Kukkamaki E., Tamminen A. The use of vertical snow sampling as an indicator of some emission from point sources. Aqua Fennica. 1986; 16(1): 91–108.Василенко В.Н., Назаров И.М., Фридман Ш.Д. Мониторинг загрязнения снежного покрова. Ленинград; 1985.Vasilenko V.N., Nazarov I.M., Fridman Sh.D. Monitoring Snow Cover Pollution [Monitoring zagryazneniya snezhnogo pokrova]. Leningrad; 1985. (in Russian)Ерёмина И.Д., Алоян А.Е., Арутюнян В.О., Ларин И.К., Чубарова Н.Е., Ермаков А.Н. Гидрокарбонаты в атмосферных осадках в Москве: данные мониторинга и их анализ. Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2017; 53(3): 379-88. https://doi.org/10.7868/S0002351517030075Eremina I.D., Aloyan A.E., Arutyunyan V.O., Larin I.K., Chubarova N.E., Ermakov A.N. Hydrocarbonates in precipitation in Moscow: monitoring data and their analysis. Izvestiya Rossiyskoy akademii nauk. Fizika atmosfery i okeana. 2017; 53(3): 379–88. https://doi.org/10.7868/S0002351517030075 (in Russian)Ерёмина И.Д., Алоян А.Е., Арутюнян В.О., Ларин И.К., Чубарова Н.Е., Ермаков А.Н. Кислотность и минеральный состав осадков в Москве. Влияние противогололедных реагентов. Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2015; 51(6): 700-9. https://doi.org/10.7868/S0002351515050041Eremina I.D., Aloyan A.E., Arutyunyan V.O., Larin I.K., Chubarova N.E., Ermakov A.N. Acidity and mineral composition of precipitation in Moscow: influence of deicing salts. Fizika atmosfery i okeana. 2015; 51(6): 624–32. https://doi.org/10.7868/S0002351515050041 (in Russian)Gabriëls D.I.R., Verdonck D.I.O. Physical and chemical characterization of plant substrates: towards a European standardization. In: Smith D., Verdonck O., eds. II Symposium on Horticultural Substrates and their Analysis, XXIII IHC 294. 1990: 249-60. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.1991.294.27Gabriëls D.I.R., Verdonck D.I.O. Physical and chemical characterization of plant substrates: towards a European standardization. In: Smith D., Verdonck O., eds. II Symposium on Horticultural Substrates and their Analysis, XXIII IHC 294. 1990: 249–60. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.1991.294.27Jones S.B., Blonquist J.M., Robinson D.A., Rasmussen V.P., Or D. Standardizing Characterization of Electromagnetic Water Content Sensors Part 1. Methodology. Vadose Zone Journal. 2005; 4(4): 1048-58. https://doi.org/10.2136/vzj2004.0141Jones S.B., Blonquist J.M., Robinson D.A., Rasmussen V.P., Or D. Standardizing Characterization of Electromagnetic Water Content Sensors Part 1. Methodology. Vadose Zone Journal. 2005; 4(4): 1048–58. https://doi.org/10.2136/vzj2004.0141Bradford J.H., Harper J.T. Measuring complex dielectric permittivity from GPR to estimate liquid water content in snow. In: SEG Technical Program Expanded Abstracts 2006. Tulsa: Society of Exploration Geophysicists; 2006: 1325-56. https://doi.org/10.1190/1.2369770Bradford J.H., Harper J.T. Measuring complex dielectric permittivity from GPR to estimate liquid water content in snow. In: SEG Technical Program Expanded Abstracts 2006. Tulsa: Society of Exploration Geophysicists; 2006: 1325–56. https://doi.org/10.1190/1.2369770Granlund N., Lundberg A., Gustafsson D. Laboratory study of the influence of salinity on the relationship between electrical conductivity and wetness of snow. Hydrol. Process. 2010; 24(14): 1981-4. https://doi.org/10.1002/hyp.7659Granlund N., Lundberg A., Gustafsson D. Laboratory study of the influence of salinity on the relationship between electrical conductivity and wetness of snow. Hydrol. Process. 2010; 24(14): 1981–4. https://doi.org/10.1002/hyp.7659Kolesar K.R., Mattson C.N., Peterson P.K., May N.W., Prendergast R.K., Pratt K.A. Increases in wintertime PM2. 5 sodium and chloride linked to snowfall and road salt application. Atmos. Environ. 2018; 177: 195-202. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2018.01.008Kolesar K.R., Mattson C.N., Peterson P.K., May N.W., Prendergast R.K., Pratt K.A. Increases in wintertime PM2. 5 sodium and chloride linked to snowfall and road salt application. Atmos. Environ. 2018; 177: 195–202. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2018.01.008Vasić M.V., Mihailović A., Kozmidis-Luburić U., Nemes T., Ninkov J., Zeremski-Škorić T., et al. Metal contamination of short-term snow cover near urban crossroads: Correlation analysis of metal content and fine particles distribution. Chemosphere. 2012; 86(6): 585-92. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2011.10.023Vasić M.V., Mihailović A., Kozmidis-Luburić U., Nemes T., Ninkov J., Zeremski-Škorić T., et al. Metal contamination of short-term snow cover near urban crossroads: Correlation analysis of metal content and fine particles distribution. Chemosphere. 2012; 86(6): 585–92. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2011.10.023Voronina L.P., Morachevskaya E.V., Akishina M.M., Kozlova O.N. Evaluation of environmental health of the Kolomenskoye Park under anthropogenic pressure from Moscow. J. Soils Sediments. 2019; 19(8): 3226-34. https://doi.org/10.1007/s11368-018-1985-4Voronina L.P., Morachevskaya E.V., Akishina M.M., Kozlova O.N. Evaluation of environmental health of the Kolomenskoye Park under anthropogenic pressure from Moscow. J. Soils Sediments. 2019; 19(8): 3226–34. https://doi.org/10.1007/s11368-018-1985-4Власов Д.В., Касимов Н.С., Кошелева Н.Е. Геохимия дорожной пыли (Восточный округ г. Москвы). Вестник Московского университета. Серия 5: География. 2015; (1): 23-33.Vlasov D.V., Kasimov N.S., Kosheleva N.E. Geochemistry of the road dust in the eastern district of Moscow. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 5: Geografiya. 2015; (1): 23–33. (in Russian)Граковский В.Г., Волгин Д.А. Исследование миграции тяжелых металлов в модельном микрополевом опыте. Вестник Московского государственного областного университета. Серия: Естественные науки. 2004; (1-2): 207-9.Grakovskiy V.G., Volgin D.A. A study of the migration of heavy metals in a model microfield experiment. Vestnik Moskovskogo gosudarstvennogo oblastnogo universiteta. Seriya: Estestvennye nauki. 2004; (1–2): 207–9. (in Russian)Geivanidis S., Pistikopoulos P., Samaras Z. Effect on exhaust emissions by the use of methylcyclopentadienyl manganese tricarbonyl (MMT) fuel additive and other lead replacement gasolines. Sci. Total Environ. 2003; 305(1-3): 129-41. https://doi.org/10.1016/S0048-9697(02)00476-XGeivanidis S., Pistikopoulos P., Samaras Z. Effect on exhaust emissions by the use of methylcyclopentadienyl manganese tricarbonyl (MMT) fuel additive and other lead replacement gasolines. Sci. Total Environ. 2003; 305(1–3): 129–41. https://doi.org/10.1016/S0048-9697(02)00476-XViskari E.L., Rekilä R., Roy S., Lehto O., Ruuskanen J., Kärenlampi L. Airborne pollutants along a roadside: Assessment using snow analyses and moss bags. Environ. Pollut. 1997; 97(1-2): 153-60. https://doi.org/10.1016/s0269-7491(97)00061-4Viskari E.L., Rekilä R., Roy S., Lehto O., Ruuskanen J., Kärenlampi L. Airborne pollutants along a roadside: Assessment using snow analyses and moss bags. Environ. Pollut. 1997; 97(1-2): 153–60. https://doi.org/10.1016/s0269-7491(97)00061-4

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