Методы определения антропогенного воздействия на

СТРОИТЕЛЬСТВО И СОДЕРЖАНИЕ ДОРОГ
Методы определения антропогенного воздействия
на почвенный покров придорожных территорий
при движении потоков лесовозных автопоездов
Рассмотрена методика определения загрязнения почвенного и снежного покровов придорожных территорий, подверженных воздействию токсичных элементов, образующихся
вследствие изнашивания покрышек, тормозных колодок, асфальтового покрытия, использования противогололёдных материалов и др.
Приведена методика определения концентрации
загрязняющих веществ с целью прогнозирования их дальнейшего распределения по мере удаления от кромки проезжей части автодороги.
Ключевые слова: загрязняющие вещества,
концентрация, дорога, лесовозный автопоезд,
оценка, методика
Известно, что почвы придорожных
территорий подвержены существенному
воздействию токсичных элементов,
образующихся вследствие изнашивания
покрышек, тормозных колодок,
асфальтового покрытия, протечек
моторного и трансмиссионного масел,
топлива и других рабочих жидкостей,
потери сыпучих грузов, использования
противогололёдных материалов, а также
осаждения продуктов сгорания топлива
в составе отработавших газов двигателей
внутреннего сгорания. Всё это представляет
угрозу не только почве, но и экосистеме
внешней среды в целом.
результате исследования загрязнения почв возле автомагистралей были
выявлены приоритетные виды загрязняющих веществ, требующие систематического контроля: тяжёлые металлы (свинец, цинк и медь); органические материалы [нефтепродукты, бенз(а)пирен]; хлор
и натрий, выделяющиеся при противогололёдной обработке поверхности дороги в
зимний период.
В настоящее время существует методика
расчёта уровня загрязнения почвы около
дороги соединениями свинца. В связи с существенными изменениями требований к эколо-
гическому качеству автомобилей и топлива
оценки только наличия свинца в почвенном
покрове недостаточно, необходим учёт и других видов загрязняющих веществ [1].
В придорожной полосе автомагистральных дорог с интенсивностью движения
более 1500 автомобилей в час концентрация
составляет (в среднем), мг/кг: свинца – 97;
цинка – 111; меди – 89 (автомагистрали М-6
«Каспий» на участке 600–615 км и А-144
«Курск–Саратов»).
На рис. 1 приведены результаты измерения концентрации свинца в почве на участках автодороги М-6 «Каспий», исследование проводилось с обеих её сторон.
Из других видов загрязнения почвы
тяжёлыми металлами выделяются цинк
и медь. На отдельных дорогах снижение
концентрации цинка носит хаотический
характер, иногда максимум концентрации
имеет место на расстоянии 10 м от кромки
автодороги (рис. 2).
Методика расчёта накопления цинка в придорожных почвах пока не разработана, проис-
А.С. СУШКОВ,
канд. техн. наук
(Воронежская
государственная
лесотехническая
академия)
Рис. 1. Зависимость
концентрации K свинца в почве от расстояния S от кромки автодороги М-6 «Каспий»
В
Рис. 2. Зависимости
концентрации K цинка в почве (ПДК =
= 55 мг/кг) от расстояния S от кромки автодороги М-6 «Каспий»
при пересечении со
второстепенными дорогами (1...3 – пробы,
взятые в трёх местах)
29
СТРОИТЕЛЬСТВО И СОДЕРЖАНИЕ ДОРОГ
Рис. 3. Зависимости
концентрации K меди в почве (ПДК =
= 33 мг/кг) от расстояния S от кромки автодороги М-6 «Каспий»
(1...3 – то же, что на
рис. 2)
Рис. 4. Пример аппроксимации экспериментальных данных экспоненциальной зависимостью
д л я з н ач е н и й ко н центрации свинца в
почве около автодороги М-6 «Каспий»
ходящие в почве процессы миграции и накопления этого химического элемента недостаточно изучены, что не позволяет прогнозировать процессы его распределения в почве. Для
этого можно использовать результаты наблюдений содержания цинка в почве, позволяющие оценить изменение его концентрации
с увеличением расстояния, а также влияние
автодороги на существующее фоновое содержание цинка в почве.
Изменение концентрации меди в придорожных почвах автодороги М-6 «Каспий»
приведено на рис. 3. Характерно её уменьшение по мере удаления от проезжей части, что
свидетельствует о влиянии автотранспорта.
В среднем непосредственно у кромки автодороги предельная допустимая концентрация
(ПДК) меди превышена в 3,8 раз.
В результате анализа многочисленных экспериментальных данных распределение концентрации загрязняющих веществ можно
аппроксимировать функцией в виде:
y = ae–bS + F,
где а – начальная концентрация около кромки
дороги, мг/кг; b – величина, характеризующая скорость убывания концентрации 1/м
(мг/кг); S – расстояние от кромки дороги, м;
F – фоновая концентрация, мг/кг.
Анализ экспериментальных данных свидетельствует о том, что в большинстве случаев
коэффициент детерминированности (вели-
30
чина достоверности аппроксимации) равен
0,7–1. Поэтому для аппроксимации можно
использовать экспоненциальную функцию
(рис. 4).
Полученные результаты основаны на обработке большого числа измерений, проведённых на автомагистралях с высокой интенсивностью движения, где в придорожной полосе
имеет место равновесный характер распределения загрязняющих веществ (например,
автодороги М-6 «Каспий» и А-144).
Для оценки характера и степени антропогенного влияния, в первую очередь влияния
автомагистралей на растительность опушечных зон леса, было проведено исследование почв, снегового покрова и древесной
растительности по нескольким профилям,
проходящим от границы в глубь лесного
массива [2]. Степень воздействия автотранспорта на состояние атмосферного воздуха
изучалась по снеговым пробам, взятым в
шести профилях, находящихся перпендикулярно к автодорогам М-6 и А-144. На всех
профилях отмечена высокая запылённость
атмосферного воздуха, особенно в придорожной зоне (до 7 м).
По мере удаления от проезжей части этот
уровень резко снижается, но иногда на расстоянии 200 м от дороги он превышает фоновые значения в 3 раза. При этом наблюдается тенденция увеличения значений суммарной концентрации (СК) химических элементов при удалении от проезжей части.
Максимальные значения СК достигаются
на расстоянии 50–200 м от дороги и соответствуют высокому уровню загрязнения снегового покрова.
По характеру накопления в снеговой пыли
химические элементы можно объединить в
следующие группы:
• свинец, серебро, никель – уровень концентрации увеличивается по мере удаления
от проезжей части дороги;
• хром, олово, молибден, ванадий – уровень концентрации максимален в непосредственной близости от автодороги, но повышенные значения встречаются и на удалении от дороги до 200 м;
• медь, вольфрам, кобальт – тенденция
к снижению концентрации с удалением от
дороги;
• цинк имеет околофоновые концентрации
на всём протяжении профиля дороги.
СТРОИТЕЛЬСТВО И СОДЕРЖАНИЕ ДОРОГ
Рис. 5. Зависимости суммарной концентрации K
химических элементов
в снеговой пыли от расстояния S от кромки автодороги М-6 «Каспий»:
а – на 610 км; б – на 613 км;
в – на 620 км; 1 – тяжёлые
металлы; 2 – более лёгкие
соединения
←
→
Рис. 6. Зависимости значений среднесуточной
концентрации Kк химических элементов в снеговой пыли от расстояния
S от кромки автодороги:
1 – V; 2 – Ni; 3 – Cu; 4 –
Ti; 5 – Mo; 6 – Zn; 7 – Cr;
8 – Nb; 9 – Sr; 10 – W; 11 – Ag;
12 – Sn; 13 – Ba; 14 – Pb
Уровень СК химических элементов в
снеговой пыли колеблется по контрольным
точкам от 4 до 44. Характер распределения
суточной пылевой нагрузки и СК по профилям (рис. 5) объясняется различием химического состава пылевых частиц различных
размера и силы тяжести.
На рис. 6 приведён характер изменения концентрации химических элементов на профиле
автодороги М-6 «Каспий» по мере удаления от
проезжей части. Содержание кальция на всех
профилях в непосредственной близости от
дороги превышает фоновые значения в среднем в 25 раз, снижаясь в 3–5 раз на расстоянии 200 м от дороги. Содержание нитритов
вблизи дорог выше фоновых значений в 15 раз,
а на расстоянии 200 м – в 3…4 раза. Наиболее
высокие значения концентрации отмечены на
профиле вблизи М-6 «Каспий», где превышение над фоновыми значениями составляют: в
22 раза у проезжей части, в 26 раз – в 30 м от
автодороги и в 10 раз – в 200 м.
Наиболее опасными для придорожных
биоценозов являются ионы натрия и хлора,
растворённые в талой воде. Концентрация
натрия в придорожной зоне превышает фоновые значения минимум в 100 раз на автодороге М-6 «Каспий» и снижается на расстоянии
200 м от дороги до 4–7 фоновых значений.
Для придорожной зоны (до 10 м) типично превышение допустимых среднесуточных значений концентрации запылённости
атмосферного воздуха. Влияние автомагистралей наблюдается,
главным образом, по уровню общей загрязнённости атмосферного воздуха и концентрации макрокомпонентов в талой снеговой воде. Ширина зоны влияния достигает 200 м. Наиболее
опасным для растительного мира является загрязнение придорожной полосы солями хлористого натрия.
Список литературы
1. Сушков С.И. Оптимизация параметров транспортных процессов на
предприятиях лесопромышленного комплекса // Научный журнал КубГАУ.
2011. № 76 (2). 10 с.
2. Бурмистрова О.Н. Некоторые аспекты улучшения экологической обстановки при эксплуатации лесовозных автомобильных дорог: тез. докл. междунар. науч.-практич. конф. Научно-технический прогресс в лесном комплексе.
Сыктывкар, 2000. 244 с.
Sushkov A.S. Methods for the determination of human impact on soil
roadside territories with the flow of logging trucks
This article discusses the method of determining the contamination of soil
and snow cover roadside areas susceptible to significant chemical stress
generated due to tire wear and brake pads asphalt pavement the use of antiicing materials and so forth.
The technique of determining and calculating concentrations of pollutants
with the aim of forecasting processes for the allocation of their concentrations
with increasing distance from the edge of the carriageway .
Keywords: pollutants concentration, road, used forestry trailer, rating
CДM
31