CC BY
84
УДК 577.4 М.Е. Семиехина
РОЛЬ АВТОТРАНСПОРТА В ЗАГРЯЗНЕНИИ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ГОРОДА БРЯНСКА
В статье рассматривается интенсивность движения автотранспорта в разных районах города Брянска. Исследованиями автора дифференцированно потоку автотранспорта определена степень загрязнения атмосферного воздуха, почвы и растений токсичными веществами.
Ключевые слова: автотранспорт, загрязнение, атмосферный воздух, почва, растения.
M.E. Semiekhina MOTOR TRANSPORT EFFECT ON THE ENVIRONMENT POLLUTION IN BRYANSK CITY
Motor transport traffic intensity in different Bryansk city districts is considered in the article. Differentially to motor transport flow, pollution degree of the atmospheric air, soil and plants by the toxic substances is determined by the research of the author.
Key words: motor transport, pollution, atmospheric air, soil, plants.
Введение. Увеличение в России за последние годы парка автомобилей вывело автотранспорт в ряд самых значительных загрязнителей атмосферного воздуха. Если в начале 70-х годов прошлого столетия исследователями была определена доля загрязнений, вносимых в атмосферу автомобильным транспортом, где в среднем она составляла около 13%, то в настоящее время доля загрязнений составляет до 50%, а в некоторых городах достигает и 90 % [2; 10].
По данным Брянского областного центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, индекс загрязнения атмосферного воздуха на территории города Брянска высокий - 6,1. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от автотранспорта составляют 32,86 тыс. т, или около 79% от суммарных передвижных и стационарных источников [7].
Часть токсичных соединений выпадает на поверхность почвы и растений вблизи автодорог, а часть уносится на более отдаленные расстояния, что отрицательно сказывается на окружающей человека среде и его здоровье. В связи с этим повышается актуальность изучения и решения проблемы, связанной с загрязнением воздушного бассейна в городах вредными выбросами интенсивно развивающегося автопарка [8-9].
Целью наших исследований является оценка загрязнения автотранспортом атмосферного воздуха, почвы, растений, в том числе тяжелыми металлами.
Исследования проводились в четырех районах города, на четырех пробных площадях (ПП), отличающихся по интенсивности движения автотранспорта: в Советском - район автовокзала (ПП 1), Фокинском
- в районе остановки ДК ЖД (ПП 2), Бежицком - «АЗС» микрорайона Московский (ПП 3), Володарском -ул. Пушкина (ПП 4). Учет интенсивности движения автотранспорта регистрировался с 8 до 20 ч в середине февраля, апреля, июля, октября в 2009 году по методике С.В. Алексеева [1]. При этом отдельно регистрировались легковые, грузовые, дизельные автомобили и автобусы (табл. 1).
Таблица 1
Интенсивность движения автотранспорта на ПП в г. Брянске, 2009 г.
Тип автомашин Интенсивность движения автотранспорта Среднее значение, шт/ч
Февраль Апрель Июль Октябрь
1 2 3 4 5 6
ПП 1 - район автовокзала (Советский район)
Легковые 1838 1887 2011 2022 1939,5
Грузовые 42 48 48 52 47,5
Автобусы 59 60 64 65 62
Дизельные 53 54 59 61 56,75
Всего 1992 2049 2182 2200 M ср =2105,75
Окончание табл. 1
1 2 3 4 5 6
ПП 2 - район остановки ДК ЖД (Фокинский район)
Легковые 1115 1160 1170 1298 1185,75
Грузовые 37 41 50 56 46
Автобусы 22 29 39 33 30,75
Дизельные 35 36 44 42 39,25
Всего 1209 1266 1303 1429 М ср =1301,75
ПП 3 - АЗС мкр Московский (Бежицкий район)
Легковые 1196 1267 1410 1431 1326
Грузовые 63 61 66 67 64,25
Автобусы 23 23 25 26 24,25
Дизельные 58 59 61 65 60,75
Всего 1340 1410 1562 1589 М ср =1475,25
ПП 4 - ул. Пушкина (Володарский район)
Легковые 797 881 961 970 902,25
Грузовые 24 26 27 35 28
Автобусы 10 11 11 12 11
Дизельные 26 28 28 32 28,5
Всего 857 946 1027 1049 М ср =969,75
Анализируя табл. 1, мы видим, что все пробные площади отличаются по интенсивности движения автотранспорта. Максимальное количество проходящего транспорта отмечается на ПП 1 (2106±55 шт/ч), далее по убывающей на ПП 3 (1475±35 шт/ч), на ПП 2 (1302±29 шт/ч). Минимальная интенсивность движения автотранспорта отмечена по ул. Пушкина (970±19 шт/ч). В городском транспортном потоке преобладают легковые автомобили (около 90%).
Следует также отметить, что на исследуемых пробных площадях с февраля по октябрь 2009 года прослеживается тенденция к увеличению количества автотранспорта, что усугубляет экологическую обстановку г. Брянска.
Количество основных вредных веществ, поступающих в атмосферу от автотранспорта, было оценено расчетным методом для каждого района города. Исходными данными для расчета количества выбросов являлись количество единиц автотранспорта разных типов, проезжающих по участку автотрассы за единицу времени (табл. 1); нормы расхода топлива автотранспортом (табл. 2); значение эмпирических коэффициентов, определяющих выброс вредных веществ от транспорта в зависимости от вида горючего (табл. 3).
Таблица 2
Норма расхода топлива при движении автотранспорта в городских условиях и его удельный расход
Тип автотранспорта Средняя норма расхода топлива, л/100 км Удельный расход топлива, (У^, л/км
Легковой автомобиль 12 0,12
Грузовой автомобиль 31 0,31
Автобус 43 0,43
Дизельный грузо вой автомобиль 32 0,32
Коэффициент К - численно равен количеству вредных выбросов, соответствующего компонента в литрах при сгорании в двигателе автомашин количества топлива, необходимого для проезда 1 км. Затем рассчитали общий путь, пройденный выявленным количеством автомобилей каждого типа за 1 ч (и, км) по формуле:
и = N * !,
где N - количество автомобилей каждого типа за 1 ч; i - обозначение типа автотранспорта; I - длина участка, км.
Таблица 3
Значения коэффициентов, определяющих выбросы вредных веществ в зависимости от вида горючего
Вид топлива Значение коэффициента (К)
Угарный газ Углеводороды Диоксид азота
Бензин 0,6 0, 1 0,04
Дизель 0, 1 0,03 0,04
Количество топлива (0) разного вида, сжигаемого при этом двигателями, рассчитывалось по формуле:
0= и * У1.
Объем вредных веществ был определен как:
Ув = Кв * 0т ,
где Vв - объем вредного вещества, выделяемого автомобилем; в - вид вредного вещества; К - коэффициент, численно равный количеству выбросов соответствующего компонента (в литрах) при сгорании в двигателе автомобиля за 1 км; Q - количество топлива, л; т - вид топлива.
Также была подсчитана масса вредных веществ и количество воздуха, необходимое для их разбавления до значений, допустимых по санитарно-гигиеническим нормам:
тв = Ув * Мв / 22,4,
где тв - масса вредного вещества; Мв - относительная молекулярная масса.
Количество воздуха, необходимого для разбавления, определено по формуле:
Увозд = тв / ПДКв ,
где ПДКв - предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе жилых районов. Результаты представлены в табл. 4.
Таблица4
Количество воздуха, необходимого для разбавления вредных веществ до ПДК
Вид вредного вещества Объем вредного вещества, Ув, л Масса вредного вещества, Мв, г Количество воздуха для разбавления, Увозд,, м3 ПДК вредного вещества, мг/м3 (ГН 2.1.6.1338-03)
ПП 1 - автовокзал
СО 166,4 208 69333,3 3
Углеводороды 28 87,5 3500 25
N02 11,7 24,027 600669 0,04
Всего 206,1 319,527 1297502,
ПП 2 - ост. ДК ЖД
СО 103,3 129,125 43041,6 3
Углеводороды 17,3 54,063 2162,5 25
N02 7,3 14,991 374776,8 0,04
Всего 128,3 198,179 807355,3
П П 3 - АЗС мкр Московский
СО 115,6 144,5 48166,6 3
Углеводороды 19,6 61,25 2450 25
N02 8,4 17,25 431250 0,04
Всего 143,6 223 915366,7
ПП 4 - ул. Пушкина
СО 73,8 92,25 30750 3
Углеводороды 12,4 38,75 1550 25
N02 5,2 10,679 266964,3 0,04
Всего 91,4 141,679 576014,3
Результаты, полученные в ходе обработки данных исследований, свидетельствуют о том, что количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу ПП работающими автомобильными двигателями, велико. В большей степени загрязнению выхлопными газами подвержены ПП 1 и ПП 3, где в час автомобильным транспортом выбрасывается соответственно 166,4 и 115,6 л окиси углерода, 28 и 19,6 л углеводородов, 11,7 и 8,4 л диоксида азота. В меньшей степени загрязнению подвержена ПП 2 и минимальное загрязнение испытывает ПП 4. Следовательно, с увеличением интенсивности движения автотранспорта увеличиваются выбросы основных загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу при эксплуатации автомобилей.
Отработанные газы автомобиля содержат более 200 соединений, значительная часть которых токсична [2-3] . Однако наибольшую опасность представляют тяжёлые металлы, накапливающиеся в почве и растениях вдоль автодорог и оказывающие токсическое воздействие на живые организмы и природные экосистемы.
По общепринятым методам в отобранных на территории ПП города пробах почвы определяли содержание тяжелых металлов, а также установили степень ее токсичности при помощи биотестирования. Для сравнения аналогичные исследования провели с образцом почвы, взятым на территории парка ДК ЖД (ПП 5), где движение автотранспорта запрещено.
Содержание элементов в почве на территории пробных площадей с разной степенью интенсивности движения автотранспорта представлены в табл. 5.
Таблица 5
Содержание химических элементов в почве в разных районах г. Брянска, мг/кг
(среднее значение, 2009 г.)
Элемент ОДК (ГН 2.1.7.2042-06) Район взятия образцов
ПП 1 -автовокзал ПП 2 - ост. ДК ЖД ПП 3 -АЗС ПП 4 - ул. Пушкина ПП 5 - Парк ДК ЖД
Sr - 69,7 95,7 91,6 90,1 134,0
Pb 32,0 97,5 49,0 67,7 34,0 31,9
As 2,0 22,5 13,9 16,7 12,0 11,0
Zn 55,0 166,0 355,7 130,4 51,7 93,6
Cu 33,0 27,7 29,1 17,8 31,1 25,5
Ni 20,0 20,3 23,7 21,6 24,7 21,0
Co - 0,6 0 0,8 4,1 0,7
Fe - 10667,3 10580,0 12009,12 16504,5 15641,7
Mn 1500,0 278,7 274,4 237,0 362,7 371,3
Cr - 63,3 79,1 86,1 63,9 64,9
V 150,0 27,7 33,3 29,5 57,0 42,8
Ti - 1970,7 2023,6 2373,9 3562,9 2864,6
В 2009 году отмечено превышение ОДК по содержанию Pb на ПП 1 в 3,0 раза, на ПП 2 - в 1,5, на ПП 3
- в 2,1, на ПП 4 - в 1,1 раза. На ПП 5 содержание Pb находится в пределах допустимой концентрации. На отдельных территориях города содержание Zn также превышает пределы допустимой концентрации: на ПП 1
- в 3 раза, на ПП 2 - в 6,5, на ПП 3 - в 2,4, на ПП 5 - в 1,7 раза. На ПП 4 Zn находится в пределах допустимой концентрации. Содержание As, Ni на всех пробных площадях превышает ОДК. Содержание Cu, Mn, V на исследуемых территориях значительно ниже ОДК. Самая высокая концентрация Со, Fe, Ti отмечена на ПП 4.
Химические методы анализа позволяют определить валовое содержание тяжелых металлов в среде, не учитывая форму нахождения данного металла. Биотестирование позволяет оценить совокупный эффект токсикантов. При определении степени токсичности почв методами биотестирования большое значение имеет чувствительность к токсикантам подопытных организмов. Чтобы достичь наиболее точного результата, необходимо использовать несколько тест-обектов из различных таксономических групп. В качестве тест-объектов мы использовали Paramecium caudatum (инфузория туфелька) и люминесцентные бактерии Escherichia coli М-17 (табл. 6).
Таблица 6
Определение степени токсичности почв методами биотестирования с тест-объектами: Paramecium caudatum и люминесцентные бактерии Escherichia coli М-17
Результаты определения острой токсичности
Место отбора проб Среднее значение оптической плотности Индекс токсичности
Paramecium caudatum Escherichia coli М-17 Paramecium caudatum Escherichia coli М-17
Контроль Проба Контроль Проба
ПП 1 134 23 12272 8345 0,82±0,50 32,00±3,20
ПП 2 134 9 12274 9265 0,90±0,57 24,51±2,45
ПП 3 134 2,6 12281 7635 0,98±0,61 37,83±3,78
ПП 4 134 13 12271 9456 0,91±0,56 22,92±2,29
ПП 5 134 27 12272 10134 0,80±0,49 17,42±1,74
Изучая полученные индексы токсичности, мы определили, что водные вытяжки из почв, взятые с ПП 1-ПП 4, оказывают острое токсическое действие на оба тест-объекта, однако, образец, взятый с ПП 5, не токсичен для тест-объекта люминесцентные бактерии Escherichia coli М-17.
По совокупности анализируемых данных установили, что все водные вытяжки из почв оказывают острое токсическое действие.
Таким образом, можно сделать вывод о неблагополучном состоянии почв в местах, характеризующихся наибольшей интенсивностью движения автотранспорта.
Для оценки содержания тяжелых металлов в растениях в качестве объекта исследований нами был взят одуванчик лекарственный (Taraxacum officinale Wigg.).
Одуванчик лекарственный - многолетнее травянистое растение из семейства астровых, высотой до 60 см, с коротким стержневым, обычно толстым неветвистым корнем и розеткой прикорневых листьев, которые варьируются по форме и размеру, по большей части продолговато-ланцетовидные, пери-столопастные. Цветковые стрелки (стебли) округлые, внутри полые, безлистные, несут одиночные цветочные корзинки ярко-желтого цвета. Плоды серовато-бурые, продолговатые семянки с хохолком-парашютиком, образуют на голом цветоложе белый пушистый шар. Все растение содержит млечный сок, горький на вкус и богатый различными биологически активными веществами. Цветет в мае-июне, плоды созревают с конца мая по июль. Растет у жилья, на газонах, в садах, огородах, вдоль дорог, на лугах, полях и пустырях. В литературе имеются данные о накоплении им Pb и Zn [11].
Образцы Taraxacum officinale Wigg отбирали в то же время при благоприятных естественных условиях на тех же пробных площадях. Собранную зеленую массу высыпали равным слоем на брезент и тщательно перемешивали. Из объединенной пробы отбирали среднюю пробу для анализа массой 1 кг.
По общепринятым методам в отобранных на территории Пп города пробах растений определили содержание тяжелых металлов, а также установили степень ее токсичности при помощи биотестирования.
Содержание химических элементов в листьях Taraxacum officinale Wigg представлены в табл. 7.
Таблица 7
Содержание химических элементов в листьях Taraxacum officinale Wigg, мг/кг сухого вещества в разных районах г. Брянска (среднее значение, 2009 г.)
Элемент ОДК (ГН 6229-91; ГН 2.1.7.2042-06) Район взятия образцов
ПП 1 -автовокзал ПП 2 - ост. ДК ЖД ПП 3 -АЗС ПП 4 - ул. Пушкина ПП 5 - парк ДК ЖД
Sr - 114,5 89,5 113,3 89,7 108,4
Pb 30 22,8 14,9 21,4 15,1 14,8
As 2 9,2 7,9 9,1 8,0 7,4
Zn 100 84,9 166,2 93,7 177,1 132,2
Cu 55 38,0 37,9 42,2 41,3 39,6
Ni 85 18,0 18,3 17,7 18,8 17,8
Co 5 0,8 1,0 2,5 3,7 4,5
Fe 8000 4356,6 2950,4 3159,1 1830,3 1945,3
Mn 500 102,4 70,0 93,5 62,2 68,6
Cr - 110,4 54,4 50,6 52,1 53,5
V 150 5,7 0 1,6 0 1,1
Ti 4600 3,0 0 22,3 0 0
Анализируя табл. 7, мы видим, что содержание As в листьях Taraxacum officinale Wigg на всех ПП выше ОДК, а содержание Pb, Cu, Ni, Со, Fe, Mn, V, Ti не превышает ОДК. Кроме того, самая высокая концентрация Sr, Pb, As, Fe, Mn, Cr, V в листьях Taraxacum officinale Wigg отмечена на ПП 1, отличной от других ПП максимальной интенсивностью движения автотранспорта (2106±55 шт/ч). На ПП 4 максимальная концентрация Zn, Ni. Наибольшая концентрация Ti на ПП 3, а на ПП 2, ПП 4, ПП 5 он отсутствует.
Для определениия степени токсичности Taraxacum officinale Wigg методами биотестирования использовали следующие тест-объекты: Ceriodaphnia affinis Lilljeborg (цериодафнии) и Escherichia coli М-17 (люминесцентные бактерии). Результаты исследования отражены в табл. 8.
Таблица 8
Определение степени токсичности Taraxacum officinale Wigg методами биотестирования с тест-объектами: Ceriodaphnia affinis Lilljeborg и Escherichia coli М-17
Место отбора проб Ceriodaphnia affinis Lill eborg Escherichia coli М-17
Кол-во выживших, шт. Доля гибели, % Среднее значение оптической плотности Индекс токсичности
Контроль Проба Контроль Проба
ПП 1 10,0 4,3 57 49869 21483 56,68±5,66
ПП 2 10,0 5,0 50 49869 24207 51,33±5,13
ПП 3 10,0 4,7 53 49869 18124 63,66±6,36
ПП 4 10,0 5,7 43 49869 27393 44,80±4,48
ПП 5 10,0 6,7 33 49869 27640 44,38±4,43
Заключение. В результате исследований с использованием двух тест-объектов Ceriodaphnia affinis Lilljeborg и Escherichia coli М-17 следует сделать заключение о том, что все водные вытяжки из Taraxacum officinale Wigg оказывают острое токсическое действие. Однако, анализируя полученные данные, следует отметить, что доля гибели цериодафний и индексы токсичности выше на пробных площадях в районах, характеризующихся набольшей интенсивностью движения автотранспорта.
На основе анализа данных, полученных в результате проведенных исследований, следует сделать заключение о необходимости разработки эффективных мер, направленных на снижение негативного воздействия автотранспорта на окружающую среду урбанизированных территорий и здоровье населения.
Литература
1. Алексеев С.В., Груздева Н.В., Муравьев А.Г. Практикум по экологии: учеб. пособие. - М.: АО МДС, 1996. - 192 с.
2. Транспорт и окружающая среда / М.М. Болбас, Е.Л. Савич, Г.М. Кухаренок [и др.]. - М.: Технопринт, 2003. - 262 с.
3. Бочин Л.А. Нужно избавляться от двойной морали // Экология и жизнь. - 1998. - № 1. - С. 70-72.
4. Гигиенический норматив ГН 6229-91. Перечень предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно допустимых количеств (ОДК) химических веществ в почве. - М., 1991.
5. Гигиенический норматив ГН 2.1.6.1338-03. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест. - М., 2003.
6. Гигиенический норматив ГН 2.1.7.2042-06. Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) химических веществ в почве. - М., 2006.
7. Доклад «О состоянии окружающей природной среды по Брянской области в 2007 году» / Комитет природопользования и охраны окружающей среды, лицензирования отдельных видов деятельности Брянской области / А.В. Городков, Г.В. Левкин, А.И. Сахаров. - Брянск, 2008. - 204 с.
8. Любимов В.Б., Золотухин А.И., Назаров Ю.В. Мониторинг содержания тяжелых металлов в почве антропогенных экосистем Прихоперья // Естествознание и гуманизм. - Томск: Сиб. ГМУ, 2005. - Т. 2. -№ 1 - С. 104-105.
9. Любимов В.Б., Мельников И.В., Семиехина М.Е. Шумозащитная и пылезащитная способность зелёных насаждений в условиях г. Брянска // Экологическая безопасность региона: сб. ст. Междунар. науч.-практ. конф. - Брянск: РИО БГУ, 2009. - С. 24-31.
10. Марков Ю.В. Социальная экология. Взаимодействие общества и природы: учеб. пособие. - Новосибирск, 2002. - 544 с.
11. Шиханов Н.С. Биогеохимическая оценка состояния среды // Экология. - 1997. - № 2. - С. 146-149.
--------♦-----------
УДК 614.9-07 Е.В. Екимов, А.С. Шишикин
ОТНОСИТЕЛЬНЫЙ ВЕС СЕЛЕЗЕНКИ МЕЛКИХ МЛЕКОПИТАЮЩИХ КАК ТЕСТОВЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ ЗАГРЯЗНЕНИЯ СРЕДЫ РАДИОАКТИВНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ
В статье приводятся результаты исследований относительной массы селезенки мелких млекопитающих, обитающих в условиях слабого хронического Y-облучения. Показано, что длительное воздействие ионизирующей радиации сопровождается редукцией веса этого органа у отдельных животных. В свою очередь, это приводит к изменению закономерности варьирования относительного веса селезенки в популяциях. При этом нормальное распределение, характерное для контрольных популяций животных, трансформируется в ассиметричную кривую, близкую к распределению Пуассона. Это отличие может использоваться в качестве индикаторного параметра в системе мониторинговых наблюдений.
Ключевые слова: мелкие млекопитающие, относительная масса селезенки, Y-излучение, нормальное распределение, распределение Пуассона.
E.V. Ekimov, A.S. Shishikin RELATIVE SPLEEN WEIGHT OF THE SMALL MAMMALS AS TEST INDICATOR OF ENVIRONMENT POLLUTION BY THE RADIOACTIVE SUBSTANCES
The research results of relative spleen weightof the small mammals inhabitinglow-dose chronic y-irradiation conditionsare given in the article. It is shown that long ionizing radiation influenceis accompanied by weight decrease of this organ of the separate animals. In turn, it leads to change ofthe spleen relative weight variation law in the populations. At the same time normal distribution, typical for the test animal populations transformsinto the dissymmetric curve close to Poisson distribution. This difference can be used as an indicated parameter in the monitoring observationsystem.
Key words: small mammal, relative spleen weight, y-irradiation, normal distribution, Poisson distribution.
Хорошо известно, что у высших позвоночных животных компоненты системы кроветворения и сама кровь с ее форменными элементами в наименьшей степени радиорезистентны и, в первую очередь, реагируют на повышение радиационного фона в естественных экосистемах [Ярмоненко, Вайнсон, 2004]. В связи с этим при исследовании популяций, обитающих в среде, загрязненной техногенными радионуклидами, гематологические и биохимические параметры занимают едва ли не первоочередное место [Материй, Таскаев, 1999; Пашнина, Синева, 2002; Григоркина, 2005; Григоркина, Пашнина, 2007]. При их точности и показательности они являются весьма технологичными, трудоемкими, сравнительно дорогостоящими и к тому же требуют проведения большей части работ в лабораторных условиях. Кроме этого, получение образцов крови у диких животных представляет собой отдельную трудность, поскольку отловленные особи должны быть живыми. На этом фоне разработка системы относительно простых и малозатратных биоиндикационных параметров, которые могли бы использоваться в полевых условиях или, по крайней мере, на первоначальных этапах мониторинговых работ, представляется достаточно востребованной. К показателям такого рода относятся так называемые «морфофизиологические индикаторные признаки», предложенные в широко известной книге [Шварц, Смирнов, Добринский, 1968].
Однако в большинстве современных работ, связанных с изучением последствий воздействия ионизирующих излучений на организм, реакция относительного веса селезенки рассматривается лишь попутно с биохимическими и гематологическими показателями. Более того, во всех работах только констатируются
