как источник загрязнения почв тяжелыми металлами

Труды второй международной научно-практической конференции
молодых ученых «Индикация состояния окружающей среды: теория,
практика, образование», 25-28 апреля 2013 года : сборник статей. —
М.: ООО «Буки Веди», 2013. — 480 с. ISBN: 978-5-4465-0107-6
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ТРАНСПОРТ КАК ИСТОЧНИК
ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ
КАЗАНЦЕВ И.В., ЯИЦКИЙ А.С.
Поволжская государственная социально-гуманитарная академия
[email protected], [email protected]
Термин «тяжёлые металлы», характеризующий широкую
группу загрязняющих веществ, получил в последнее время значительное распространение. Тяжёлые металлы – группа химических элементов, имеющих плотность более 5 г/см³[1]. Для биологической классификации правильнее руководствоваться не плотностью, а атомной массой, т.е. относить к тяжёлым все металлы
с относительной атомной массой более 40, или, по мнению некоторых ученых[2] – более 50 а.е.м.
В последнее время некоторые исследователи начали выделять железнодорожный транспорт как один из факторов поступления тяжёлых металлов в почвы. Загрязнение почв тяжёлыми
металлами на железной дороге имеет разные источники:
• разлив или рассыпание при авариях и транспортировке
продукции, содержащей тяжёлые металлы;
• продукты сгорания топлива тепловозов;
• применение ядохимикатов для борьбы с растениями;
• продукты сгорания угля при топке печей в вагонах;
• продукты истирания металлических узлов подвижного состава и контактной сети;
1
• при применении балластных материалов, содержащих тяжёлые металлы.
Большое значение в увеличении содержания тяжёлых металлов в почвах и растениях придорожной полосы принадлежит
интенсивности грузопотока перегона. Чем интенсивнее грузопоток, тем больше тяжёлых металлов поступает в фитоценоз с
проходящего подвижного состава, что влияет на его химическое
равновесие[3, 4].
Также на поступление тяжёлых металлов в биоценозы оказывают влияние промывочно-пропарочные станции, вагонные и
локомотивные депо, где при техническом обслуживании, текущем ремонте, эксплуатации подвижного состава используются
опасные химические материалы и вещества, что при различных
утечках и несоблюдении правил техники безопасности приводит
к загрязнению окружающей среды и, как следствие, почв тяжёлыми металлами.
Таким образом, железнодорожный транспорт является достаточно активным поставщиком тяжёлых металлов в почвеннорастительный покров полосы отвода железных дорог, причем
способы их поступления в почвы разнообразны. Учитывая, что
многие грибы и микроорганизмы способны поглощать до 70% тяжёлых металлов, а в сосудистых растениях их доля многократно
возрастает, то создание зоны отчуждения (полосы отвода) вдоль
железнодорожного полотна и не использование данной территории в качестве сельскохозяйственной обосновано.
Среди тяжёлых металлов в выхлопных газах двигателей тепловозов наиболее приоритетными по объему выбросов являются
свинец, а также, медь, никель, хром[5]. Все они содержатся в продуктах переработки нефти, таких как бензин и дизельное топливо. При истирании ходовой части в окружающую среду поступает пыль, содержащая тонкодисперсные частицы, в которой наиболее токсичным элементом являются соединения цинка. Влияние полотна транспортной магистрали на состояние окружающей среды складывается из двух основных компонентов: механического и химического. Механическое влияние проявляется в
2
давлении на почвенный горизонт, в ходе которого уплотняется
почва, нарушая структуру и текстуру, водный и газовый баланс
в почвах. Это в ряде случае влечет за собой изменение особенностей миграции и перераспределения химических элементов и их
соединений. В уплотненных почвах повышены концентрации
таких тяжёлых металлов, как марганец, титан, барий, стронций.
Химическое влияние транспортной магистрали на окружающую
среду складывается из влияния химического состава балластного слоя и земляного полотна, литолого-химического состава щебня. В состав частично используемого асфальтово-битумного покрытия зачастую входят цинк, никель, медь, ванадий. В настоящее время широкое применение получило применение железобетонных шпал, в составе которых также определены тяжёлые
металлы[6].
Большинство исследователей отмечают, что большой вклад в
загрязнение почвы тяжёлыми металлами на железнодорожном
транспорте имеет рассыпание, испарение, утечка грузов на путь
и межпутье с грузовых вагонов. Более четверти парка грузовых
вагонов построены по устаревшим нормам прочности и практически выработали свой ресурс. При погрузке, выгрузке и перевозках в вагонах сыпучих грузов происходит частичное распыление этих грузов доходящее до 8%. Значительная часть груза
может теряться через неплотности кузовов вагонов. По данным
ВНИИЖТ[6], общее количество потерь при перевозках минеральных удобрений насыпью в крытых вагонах составляет 8,6%, в полувагонах – 28,1%. При перевозках в универсальных вагонах ежегодно теряется около 7% руды и более 3% цемента[6].
При эксплуатации подвижного состава образуется металлическая пыль за счет истирания рельсов и рельсовых переводов,
а также колес и тормозных колодок[5]. Эта пыль тоже содержит тяжёлые металлы, которые входят в состав данных деталей.
Если поезд движется равномерно по прямой, выход металлической пыли невелик, но он резко возрастает при торможении. На
поверхности трущихся частей образуется пленка, обладающая
смазывающими свойствами и ориентированная в направлении
3
скольжения. Пленка переноса в зависимости от режима трения
может находиться в твердом или вязко-текучем состоянии, а температура плавления ее на 15℃ превышает температуру плавления исходного материала. Повышение температуры в зоне трения приводит к расплавлению пленки, образованию из нее скатки и выносу из зоны трения. Именно эта пленка содержит тяжёлые металлы и является источником загрязнения почвы.
Для отопления вагонов зачастую используется уголь, при сгорании которого в атмосферу выбрасываются различные загрязняющие вещества. Характер распределения данных выбрасываемых веществ по поверхности почвы определяется не только влиянием метеорологических, топографических и геохимических
факторов данного места, где произошел выброс, но и специфическими особенностями, например, конструкцией вагона.
Таким образом, уровень загрязнения почв придорожной полосы выбросами железнодорожного транспорта зависит от интенсивности, состава движения (перевозимых грузов) и продолжительности эксплуатации дороги.
Список литературы
1. Алексеев Ю.В. Тяжёлые металлы в почвах и растениях. Л.: Агрохимиздат, 1987. 142 с.
2. Ильин В.Б. Тяжёлые металлы в системе почва-растение. Новосибирск: Наука, 1991. 151 с.
3. Казанцев И.В., Зарубин Ю.П., Пурыгин П.П. Влияние подвижного состава на содержание тяжёлых металлов в почвах и растениях полосы отвода железных дорог // Вестник Самарского государственного университета. Вып. 2(52). Самара: Изд-во
СамГУ, 2007. С. 172–179.
4. Казанцев И.В., Пурыгин П.П. Железнодорожный транспорт
как источник поступления тяжёлых металлов в почвы полосы отвода // Приоритетные направления развития науки и
технологий: Сборник статей. Тула: Изд-во ТулГУ, 2007. С. 6–7.
4
5. Коркина С.В., Акименко Я.В., Руцкий В.М., Пурыгин П.П. Исследование выбросов подвижного состава железнодорожного транспорта по интенсивности загрязнения снежного покрова // Вестник СамГУ. Второй спец. выпуск. Самара: Изд-во
«Самарский университет», 2003. С. 127–133.
6. Охрана окружающей среды и экологическая безопасность
на железнодорожном транспорте / Под ред. Н.И.Зубрева. М.:
УМК МПС России, 1999. 592 с.
5