Аннотация результатов, полученных в 2021 году
В отчетный период обследованы города: Екатеринбург, Новосибирск и Владивосток. По схеме 1 в каждом городе в сезон отобрано 25 проб компонентов окружающей среды (всего 150 проб). По схеме 2 всего отобрано 120 образцов. Начаты исследовательские работы в Москве (ВАО). В отобранных пробах проводится гранулометрический анализ, в полученных гранулометрических навесках проводится определение элементного и минерального состава, изотопного состава свинца, цинка и меди, а также органического вещества. Гранулометрический анализ проб проводится согласно авторской методике. Элементный анализ проб и гранулометрических навесок проводится методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой на масс-спектрометре ELAN 9000 фирмы Perkin Elmer (США). Определение минерального состава гранулометрических навесок проводится методами рентгенофазового и термического анализов. Термический анализ проводится на дериватографе Diamond TG/DTA. Рентгенофазовый анализ – на рентгеновском дифрактометре XRD-7000. В отчетный период Проекта проводилось определение изотопных отношений свинца цинка и меди в образцах, отобранных в Екатеринбурге в 2007-2010 гг., в гранулометрических навесках проб из г. Челябинска. Определение изотопного состава проб проводится методом масс спектрометрии с индуктивно связанной плазмой на мультиколлекторном масс-спектрометре Neptune Plus (Thermo Fisher). Проводилось последовательное экстрагирование по системе BCR Pb, Zn, Cu и Fe из образцов отложений из понижений микрорельефа из коллекции проб 2007-2010 гг. Екатеринбурга. Концентрации металлов в вытяжках определялись методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой на спектрометре Optima 8000 (PerkinElmer). В Екатеринбурге в летне-осенний период 2021 г. и зимне-весенний период 2022 г. проведен отбор проб для определения в них бактериальных сообществ. Из проб выделяли ДНК, проводили высокопродуктивное секвенирование. Суммарный вклад фракций 2-10, 10-50 и 50-100 мкм в общую массу осадка составляет более 25%. До 5 % составляет пылевая фракция 2-10 мкм (PM10). Города России значимо различаются по соотношению фракций пыли и мелкого песка. Наибольший вклад пылевой фракции в городах Ростов-на-Дону и Челябинск, наименьший – в городе Тюмени. На примере городов России, в том числе Владивостока и Новосибирска, показано, что пылевая фракция (0-100 мкм) составляет значительную часть осадка современной урбанизированной среды. Минеральный состав отложений формируется минералами: кварц, плагиоклаз, калиевый полевой шпат, составляющими более 80% массы. Наиболее типичными минералами, формирующими оставшуюся часть отложений, являются слюды. В большинстве городов часть материала осадка составляют минералы: кальцит, доломит, магнезит, – которые, являются продуктами выветривания строительных конструкций. В отдельных городах могут встречаться минералы, характерные для соответствующих геологических зон, например каолин во Владивостоке. Распределение минералов по гранулометрическим фракциям связано с их устойчивостью в современной урбанизированной среде. Наиболее устойчивым минералом является кварц; к устойчивым относятся: плагиоклаз, КПШ, микроклин, ортоклаз, магнетит, серпентин, к неустойчивым – кальцит, доломит, магнезит, хлорит, амфибол, слюда, биотит, каолин. Города России различаются по доле минералов различной устойчивости в составе твердого осадка. Более 10% неустойчивых минералов находится в составе осадка в городах: Челябинск, Владивосток, Ростов-на-Дону и Новосибирск. Не менее 70% кварца, наиболее устойчивого минерала, обнаружено в осадке городов: Нижний Новгород, Ростов-на-Дону, Тюмень. Соотношение породообразующих минералов в материале осадка связано с местными геологическими условиями. По геологическому строению выделяются две группы городов: 1) в долинах крупных рек – Ростов-на-Дону, Нижний Новгород, Тюмень, Новосибирск, и 2) в регионах с горным рельефом – Мурманск, Владивосток, Челябинск, Екатеринбург. Наибольший вклад кварца в состав отложений наблюдается в первой группе, кварц имеет аллювиальный генезис. В горных регионах превалирует вклад других породообразующих минералов. Метод восстановления начальных геохимических условий показал свою универсальность при анализе новых городов. По концентрации тяжелых металлов исследованные в отчетный период города ранжируются следующим образом: загрязнение свинцом: Екатеринбург>Новосибирск>Владивосток; медью: Владивосток>Екатеринбург>Новосибирск; цинком: Владивосток>Екатеринбург>Новосибирск. Анализ распределения тяжелых металлов антропогенной ассоциации по гранулометрическим фракциям показал накопление металлов во фракциях меньшего размера. С учетом начальных геохимических условий загрязнение осадка городской среды приурочено к мелкодисперсным пылевым фракциям. Концентрации металлов во фракциях 100-250 и 250-1000 близки к фоновым уровням, в то время как во фракциях менее 100 мкм значительно их превышают. Тенденция прослеживается в различных городах для свинца, цинка, кобальта, никеля, мышьяка, кадмия, сурьмы, олова. Анализ изотопных отношений свинца в образцах осадка показал связь изотопных 206Pb/204Pb и 208Pb/204Pb с загрязнением свинцом. Зависимость концентрации свинца от 206Pb/204Pb и 208Pb/204Pb дополнительно подтверждает корректность метода восстановления начальных геохимических условий. Эта зависимость может использоваться для верификации полученной референтной концентрации свинца в качестве фоновой для данного объекта опробования. Изотопное отношение меди (65Cuδ,‰) может рассматриваться в качестве индикатора генезиса материала поверхностного осадка в городской среде. Данные, полученные в г. Екатеринбурге, свидетельствуют о связи изотопного отношения меди с типом литогенного субстрата: выявлена тенденция снижения 65Cuδ,‰ в ряду от кислых до ультраосновных пород. По данным, полученным в г. Челябинске, выявлена тенденции снижения 65Cuδ, ‰ в градиенте компонентов городского микроландшафта: грунт внутридворовой территории – поверхностный осадок – дорожная пыль. Загрязнение поверхностного осадка медью сопровождается изменением изотопного отношения меди. Анализ изотопного отношения меди позволяет определить характеристики источника загрязнения. По полученным данным в г. Челябинске источник загрязнения медью имеет изотопное отношение близкое к 0 (т.е. не отличающееся от используемого при измерениях стандартного образца). Анализ изотопного отношения меди подтверждает преимущественное загрязнение гранулометрической фракции 50–100 мкм. Предварительный анализ факторов, влияющих на вариабельность изотопного отношения цинка (66Znδ, ‰), показал связь со временем формирования городского микроландшафта. В Екатеринбурге изотопное отношение цинка снижается с увеличением относительного возраста микроландшафта, определенного с учетом времени возведения зданий на площадке и удельной активности цезия-137 как индикатора возраста (Seleznev et al., 2015). В г. Челябинске проявилась тенденция зависимости изотопного отношения цинка от технического состояния поверхностей и элементов благоустройства на площадках, которая была оценена в ходе ландшафтного обследования: 66Znδ,‰ снижается с улучшением технического состояния (что связано со временем формирования или реновацией участков микроландшафта). Результаты определения бактериальных сообществ в наносах урбанизированной среды показали присутствие восьми видов патогенов, среди которых: Brevundimonas diminuta, Citrobacter koseri, Comamonas testosteroni, Escherichia coli, Pantoea agglomerans, Salmonella bongori, Shigella boydii, Sphingomonas paucimobilis. Как минимум два обнаруженных вида, а именно Salmonella bongori и Shigella boydii, способны вызывать инфекцию у людей с «нормальным» уровнем иммунитета.

Аннотация результатов, полученных в 2022 году
В летне-осенний период 2022 г. завершен полевой этап работ по проекту. Проведено обследование ВАО Москвы по схемам 1 и 2. Отобрано 65 проб компонентов окружающей среды в ВАО Москвы, проведено ландшафтное обследование площадок. Также по схеме 2 проведено обследование города Петропавловска-Камчатского; отобраны 40 проб и описаны площадки отбора. В лабораторном этапе проекта проводились: гранулометрический, химический, изотопный, минеральный и молекулярно-генетический анализы проб отобранных компонентов окружающей среды. Гранулометрический анализ проб проводился согласно авторской методике. Элементный анализ проб и гранулометрических навесок включает определение валовых концентраций элементов и проводится, как и изотопный анализ методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой. Определение минерального состава гранулометрических навесок проводится методами рентгенофазового и термического анализов. В ходе аналитического этапа проекта проводились работы по моделированию стока и эрозии материала поверхностей. Проводился комплексный анализ данных о составе отложений в Екатеринбурге из научного задела проекта. Для обследованных городов России формализован метод эколого-геохимического исследования, в котором пылегрязевой осадок используется в качестве индикатора экологического и геохимического состояния городской среды. Проводилась модельная оценка потенциального экологического риска для городского населения от накопления пылегрязевых наносов. Выполнен анализ данных ландшафтных исследований условий современного осадкообразования с целью определения роли автотранспорта в изменении состояния поверхностей в городах. Также проводился анализ нормативно-правовых актов в сфере благоустройства и содержания придомовых территорий с целью выявления проблем соблюдения законодательства в городах России. Во второй год проекта написано и опубликовано пять статей в научных рецензируемых журналах. Получены следующие результаты. На основе данных ландшафтного анализа селитебных территорий городов, располагающихся в разных природно-климатических, промышленных зонах и на территориях, различающихся литогенным субстратом, определена роль автотранспорта в процессах осадкообразования. На организованных парковках во дворах была зарегистрирована наибольшая доля парковочных мест – 71,5%. Вне организованных парковок располагалось 20,6% парковочных мест, в том числе на площадках самовольно изъятых автовладельцами из использования под газоны и детские площадки – 14%, на площадках, которые одновременно продолжают использоваться в качестве газонов, детских площадок и тротуаров – 6,6%. В среднем по всем обследованным городам 37% легковых автомобилей регулярно паркуется во дворах и 10% автомобилей на улице в парковочных карманах и вдоль бордюров. При этом примерно 53%, то есть несколько больше половины автовладельцев паркуют свои автомобили в паркингах и удаленных организованных стоянках. Доля автомобилей, которые паркуются на не предназначенных для этого площадках в жилых кварталах также различается по городам: от 3% до 22% в Москве и Нижнем Новгороде соответственно. В среднем по всем городам 10% автомобилей паркуются на газонах, детских площадках, тротуарах и других не предназначенных для этого участках городского ландшафта. При средней доле автомобилей парующихся во дворах 0,37 и парковочной плотности 2,5 автомобиля на 100 кв. м зоны автотранспорта необходимо чтобы под зону автотранспорта было отведено 36% дворовой территории. При таком условии неорганизованная парковка на газонах будет сведена к минимуму. В то же время для парковки всех автомобилей будет необходимо задействовать всю площадь двора. При ограничении площади зоны автотранспорта во дворах до, например, 25%, доля автотранспорта, паркующегося во дворах, должна быть снижена до 25%. В то же время, при правильной организации пространства количество парковочных мест может быть существенно выше. Чем больше автомобилей во дворе припарковано на не предназначенных для этого местах, тем больше во дворе доля площади нарушенных поверхностей. При этом увеличение происходит как за счет покрытия зоны автотранспорта, так и за счет покрытия других функциональных зон. Один дополнительный автомобиль, паркующийся на не предназначенных для этого участках ландшафта, увеличивает площадь нарушенных поверхностей примерно на 30 м2. В пределах дворовых пространств паркуется значительное количество автотранспорта. С парковкой автомобилей связано формирование участков с нарушенной поверхностью (газоны, асфальт и т.п.). Каждый десятый автомобиль паркуется на газонах и других местах, не предназначенных для парковки. В абсолютном большинстве обследованных площадок размещение парковочных мест не является оптимальным. В целом присутствие автомобильного транспорта на дворовых пространствах является существенным фактором для процессов современного седиментогенеза. Для городов России определена степень эколого-геохимической трансформации с учетом современных процессов седиментогенеза. Методология проекта апробирована для городов, находящихся в различных природно-климатических, экономических зонах, на территориях, различающихся литогенным субстратом: Тюмень, Челябинск, Нижний Новгород, Ростов-на-Дону и Мурманск. Гранулометрический анализ показал, что пылегрязевой осадок в значительной степени состоит из минеральных частиц размером <100 мкм (от 16 до 40 % материала осадка в городах). Частицы такого размера могут поступать в атмосферу в результате вторичного ветрового подъема, а также при техногенном воздействии. Велика доля частиц, относящихся к респирабельным фракциям (<10 мкм), с которыми связан риск возникновения медицинских эффектов при ингаляционном поступлении в организм человека. С учетом того, что в разных городах доля частиц 2–10 мкм составляет 2–12 %, общий запас этой фракции в городах может варьироваться от 0,05 до 0,2 кг/м2 и в среднем по российским городам составляет около 0,1 кг/м2. Данные содержанию Pb, Cu и Zn как наиболее значимых тяжелых металлов антропогенного происхождения показали, что наблюдается различие концентрации тяжелых металлов в различных гранулометрических фракциях. Концентрации в пылевых фракциях 2–100 мкм по сравнению с фракциями мелкого песка (100–1000 мкм) намного выше. По результатам минерального анализа в отложениях преобладают: кварц, калиевый полевой шпат, плагиоклаз, кальцит (известняки), глинистые минералы. В отдельных городах отмечаются минералы, характерные для данных геологических зон. Во всех городах наибольший вклад в состав твердого осадка вносит кварц. Содержание кварца снижается с уменьшением размера гранулометрической фракции. В процессе образования, переноса и накопления седиментационного материала происходит измельчение менее устойчивых минералов, таких как кальцит и другие карбонаты, глинистые минералы, и происходит обогащение ими мелкодисперсных, пылевых фракций. При изменении минерального состава гранулометрических фракций изменяется содержание макро- и микроэлементов, меняются начальные геохимические условия. В частности, содержание таких макроэлементов как Fe и фоновое содержание таких микроэлементов как Pb, Cu и Zn в пылевых фракциях увеличивается. Получена оценка содержания SiO2 в пыли в атмосферном воздухе, обусловленной поступлением от поверхностных пылегрязевых отложений, на уровне среднесуточной предельно-допустимой концентрации. Разработана модель образования твердого осадочного материала в городской среде, учитывающая как природные, так и антропогенные факторы воздействия. Модель построена использовании эмпирических коэффициентов, учитывающих характеристики природного и антропогенного воздействия, и детализированной модели типичного двора в квартале многоквартирных многоэтажных зданий. Получены значения интенсивности осадкообразования в летний и зимний периоды для разных состояний покрытия функциональных зон микрокомплекса селитебной территории.