VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Хорошо известно, что почвы придорожных территорий подвержены существенной химической нагрузке, образующейся из-за износа покрышек, тормозных колодок, асфальтового покрытия, проте­чек масла и топлива, потери сыпучих грузов, использования противогололедных материалов, а также в результате осаждения продуктов сгорания топлива на земную поверхность. Все это представляет собой угрозу не только почве, но и придорожным экосистемам в целом. Предыдущие исследова­ния загрязнения почв возле автомагистралей выявили приоритетные виды загрязняющих веществ, требующих систематического контроля: тяжелые металлы (свинец, цинк, медь), органические загрязнители (нефтепродукты, бенз(а)пирен), хлор и натрий при противогололедной обработке поверхности дорог в зимний период.

На сегодня существует только одна методика, которая позволяет рассчитать загрязнение почвы около дороги соединениями свинца. Методы прогнозного оценивания для других видов загрязнений отсутствуют. В связи с существенным изменением требований к экологическому качеству автомоби­лей и топлива оценка свинцового загрязнения почвенного покрова становится все менее актуальной, в то время как необходимость учета других загрязнителей становится все более востребованной [1].

В придорожной полосе ма­гистралей с интенсивностью движения более 1500 авт./час концентрация свинца в среднем составля­ет 97 мг/кг, цинка - 111 мг/кг, меди - 89 мг/кг (М-6 «Каспий» 600+000…615+000 км; А-114 «Курск-Саратов»).

На рисунке 1 представлены результаты измерений выполненных на участках магистрали М-6 «Каспий». Причем почва исследовалась с обеих сторон дороги.

Рисунок 1– Изменение концентрации свинца в почве по мере удаления от кромки дороги на магистрали М-6 «Каспий»

Все более значимую роль начинают играть и другие загрязнители. Среди тяжелых ме­таллов - цинк и медь. На отдельных дорогах убывание концентрации цинка носит хаотический характер, иногда сосредотачивая макси­мум концентрации на расстоянии 10 метров (рисунок 2).

К сожалению, методика расчетов накопления цинка в придорожных почвах пока полностью не разрабо­тана, происходящие в почве процессы миграции и накопления цинка недостаточно изучены, что не позволяет уверенно прогнозировать процессы его распределения в почве.

Тем полезнее опыт наблю­дений за содержанием цинка в почве, который позволяет оценить изменение концентраций цинка с расстоянием, указать какой вклад привносит дорога по сравнению с уже существующим фоновым содержанием цинка в почве.

Рисунок 2 – Изменение концентрации цинка при удалении от кромки автомагистрали М-6 «Каспий» (в долях ПДК = 55мг/кг) при пересечениях со второстепенными дорогами

Данные о концентрациях меди в придорожных почвах магистрали М-6 «Каспий» представлены на рисунок 3. Характерно убывание концентра­ций по мере удаления от проезжей части, что свидетельствует о непосредственном влиянии транс­порта. В среднем непосредственно у кромки дорог ПДК превышено в 3,8 раз.

Обработка многочисленных экспериментальных данных по­казала, что распределение концентраций загрязняющих веществ описывается зависимостью:

у=a·e^-bx + F , (1)

где: у - концентрация загрязняющего вещества на расстоянии х, а - начальная концентрация около кромки доро­ги, мг/кг;b - характеризует скорость убывания концентраций, 1/м (мг/кг); x - расстояние от кромки дороги, м;F - фоновая концентрация, мг/кг.

Рисунок 3 – Изменение концентрации меди в почве около магистрали М-6 «Каспий» по мере удаления от кромки дороги (в долях ПДК = 33 мг/кг)

В подавляющем большинстве случаев в выполненном анализе экспериментальных данных ко­эффициент детерминированности (величина достоверности аппроксимации) находился в пределах 0,7…1. Это говорит о том, что можно использовать для аппроксимации экспоненциальную функцию (рисунок 4)

Рисунок 4 – Пример аппроксимации экспериментальных данных экспоненциальной зависимостью для концентраций свинца около дороги (М-6 «Каспий»)

Полученные результа­ты основаны на обработке большого числа измерений, проведенных, как правило, на дорогах с высо­кой интенсивностью движения и с продолжительной историей, где в придорожной полосе сложился равновесный характер распределения загрязнений (М-6 «Каспий», А-114).

Для оценки характера и степени антропогенного влияния и, в первую очередь, влияния автомагистралей на растительность опушечных зон леса было проведено исследование почв, снегового покрова и древесной растительности по не­скольким профилям, пройденным от границ в глубь лесного массива [2].

Воздействия автотранспорта на состояние атмосферного воздуха на данной территории изучалось по снеговым пробам, отобранным по 6-ти профилям, пройденным перпендикулярно магистралям: М-6 и А-144.

На всех профилях отмечена достаточно высокая запыленность атмосферного воздуха. Особенно она высока в придорожной зоне (до 7 м). По мере удаления от проезжей части уровень запыленности атмосферного воздуха резко снижается, но иногда в районе 200 м от дороги превышает фоновые значения в 3 раза.

При этом прослеживается тенденция увеличе­ния суммарных концентраций химических элементов при удалении от проезжей части. Максималь­ные значения СПК достигаются на расстоянии от 50 до 200 м от дорог и соот­ветствуют сильному уровню загрязнения снегового покрова.

По характеру накопления в снеговой пыли химические элементы можно объединить в не­сколько групп:

• свинец, серебро, никель – концентрации увеличиваются по мере удаления от проезжей части;

• хром, олово, молибден, ванадий – концентрации максимальны в непосредственной бли­зости от дороги, но повышенные значения встречаются и на удалении до 200 м;

• медь, вольфрам, кобальт – имеют тенденцию к понижению концентрации с удалением от дороги;

• цинк имеет околофоновые концентрации на всем протяжении профилей.

Уровень суммарной концентрации химических элементов (СПК) в снеговой пыли колеблется по точкам опробования от 4 до 44. Распределение суточной пылевой нагрузки и СПК по профи­лям показано на рисунке 5.

Рисунок 5 – Ежесуточное выпадение атмосферной пыли и суммарная концентрация химических эле­ментов в снеговой пыли автодороги М-6 «Каспий» А–610 км. Б–613 км. В–620 км.

Такое распределение, скорее всего, объясняется различием химического состава пылевых частиц разного размера и веса.

На рисунке 6 показано изменение концентраций химических элементов на профиле автодороги М-6 «Каспий» по мере удаления от проезжей части.

Рисунок 6 – Концентрации химических элементов в снеговой пыли при удалении от дороги.

Содержание кальция на всех профилях в непосредственной близости от дороги превыша­ет фоновые значения в среднем в 25 раз, снижаясь в 200 м от дороги до 3…5 раз. Содержание нитритов вблизи дорог выше фоновых значений в 15 раз, а в 200 м – в 3…4 раза. Наиболее высокие концентрации отмечены на профиле вблизи М–6 «Каспий», где превышение над фоновыми значениями составляет 22 раза у проезжей части, 26 раз – в 30 м от дороги и 10 раз – в 200 м.

Наиболее опасными для придорожных биоценозов являются ионы натрия и хлора, растворенные в талой воде. Концентрация натрия в придорожной зоне превышает фоновые значения минимум в 100 раз на автодороге М–6 «Каспий» и снижается в 200 м от дороги до 4–7 фоновых значений.

Вывод: Для придорожной зоны (до 10 м) типично превышение допустимых среднесуточных концен­траций запыленности атмосферного воздуха. Загрязняющее влияние автомагистралей прослеживается, главным образом, по уровню общей загрязненности атмосферного воздуха и концентрации макрокомпонентов в снеговой во­де. Ширина зоны влияния достигает 200 м. Наиболее опасным для растительного мира является загрязнение придорожной полосы солями хлористого натрия.

Библиографический список:

1. Сушков, С.И. Оптимизация параметров транспортных процессов на предприятиях лесопромышленного комплекса [Текст] / С.И. Сушков // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) – Краснодар: КубГАУ,2011.№76(2).- 10 с. Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2012/02/pdf/23.pdf

2. Бурмистрова, О.Н. Некоторые аспекты улучшения экологической обстановки при эксплуатации лесовозных автомобильных дорог [Текст] / О.Н. Бурмистрова // Международная научно-практическая конференция «Научно-технический прогресс в лесном комплексе»: Тезисы докладов. - Сыктывкар, 2000. - 244с.

Код для цитирования: Скопировать