CC BY
120
УДК 502:614.76:665.71(571.13)
С. Б. ЛОВИНЕЦКАЯ А. В. СИНДИРЕВА В. Г. ЕРЕМЕЕВА
Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия,
г. Омск
Омский государственный аграрный университет им. П. А. Столыпина
АНАЛИЗ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ЗАГРЯЗНЕНИЕ НЕФТЕПРОДУКТАМИ ПОЧВ ПРИДОРОЖНЫХ ТЕРРИТОРИЙ
Статья посвящена актуальной на сегодняшний день проблеме загрязнения почв. Проведена оценка содержания нефтепродуктов в почвах придорожных территорий города Омска и Омской области. Проанализированы факторы, влияющие на их накопления в почвенном покрове. Выявлено, что наиболее сильное воздействие на накопление нефтепродуктов в почве оказывает близость автозаправочных станций, пешеходных переходов и перекрестков. В связи со сложностью оценки совместного влияния факторов в условиях города данная проблема мало изучена и требует дальнейшего исследования
Ключевые слова: нефтепродукты, почвы, придорожные территории, автомагистрали.
Почвы крупных городов подвержены высокой антропогенной нагрузке, особенно это касается почв придорожных территорий, основной вклад в загрязнение которых вносит автотранспорт, являющийся основным источником загрязнения окружающей природной среды. С отработавшими газами двигателей внутреннего сгорания выбрасывается большой спектр высокотоксичных органических ингредиентов. Одним из наиболее экологически опасных загрязнителей являются нефтепродукты (НП). Из-за накопления НП в почвенном покрове этот вид загрязнения носит постоянный характер, а процессы самоочищения почвы длительны.
Отработавшие газы бензинового двигателя содержат 0,2...2 %, а дизельного — 0,01...0,5 % углеводородов различного состава. Главным образом они представлены парафинами, нафтенами и ароматическими углеводородами, которые активно поглощаются почвой. Образуются они в результате цепочно-теплового взрыва и неполноты сгорания в результате нарушения процесса горения топлива [1].
Следует учитывать и потери топлива при его транспортировке. Перед поступлением к потребителю бензин 2 — 3 раза переливается из емкости в емкость и при этом частично теряется. Общие потери могут достигать многих тонн.
Количество нефтепродуктов в выхлопных газах зависит от условий работы двигателя. Особенно большое количество вредных примесей поступает в окружающий воздух, когда двигатель работает на холостом ходу — при кратковременных остановках и на перекрестках, пешеходных переходах и остановочных пунктов (для общественного транспорта) [2].
При плохой работе ливневой канализации, особенно в теплое время года и во время таяния снега, происходит смыв большинства загрязнителей с про-
езжей части на почву придорожных территорий особенно при отсутствии бордюров на некоторых автомагистралях. Кроме этого, снег с проезжей части не всегда вывозят за пределы города, а распределяют специальными устройствами на 15.20 м на газон вдоль дороги. Это наблюдается на тех участках, где нет поблизости жилой застройки. При этом полю-танты могут распространяться на значительные расстояния от источника загрязнения.
Загрязнение почв НП имеет экологические последствия. Образуя на поверхности почвы гидрофобную пленку, они нарушают кислородный режим почвы, вызывая гибель растений и микроорганизмов, способствующих самоочищению почвы. Лишенная растительного покрова, почва в засушливые периоды теплого времени года подвергается воздействию ветра и в виде пыли попадает в органы дыхания людей, вызывая различные заболевания.
Техногенно измененные почвы вблизи автотрасс существенно отличаются от естественных почв: они формируются на насыпных грунтах, переуплотнены, содержат включения строительных материалов [3]. Поэтому процессы самоочищения таких почв затруднены в связи с отсутствием благоприятных условий для растений и микроорганизмов.
Предельно допустимые концентрации для валового содержания нефтепродуктов в почве не разработаны. Степень нефтяного загрязнения оценивается по превышению содержания нефтепродуктов над фоновым значением в конкретном районе. Фоновые значения для исследуемой местности определяют согласно РД 52.18.575-99 «Определение валового содержания нефтепродуктов в пробах почвы методом ИК-спектрометрии. Методика выполнения измерений» [4], где указано, что для нефтедобывающих районов фоновое значение содержания нефтепро-
Рис.
5 10 15
Расстояние от кромки проезжей части, м
1. Содержание НП в почвенном покрове вдоль автотрасс
Таблица 1
Оценка содержания НП в почве
Места отбора проб Состояние дорожного полотна Интенсивность движения, авт./сут. Расстояние, м Содержание НП в почве, мг/кг
до автодороги до стоянки а/м до остановки до АЗС до перекрестка до пешеходного перехода
ул. 22-го Апреля, ост. ОМЦ «Химик» удовл. 17472 3 15 5 750 80 300 1006,21 ±251,50
ул. Блюхера неудовл. 8160 2 5 150 — 40 150 2625,18±656,30
ул. Заозёрная, ост. Заозёрная неудовл. 22086 3 5 5 500 400, 500 20 1252,63 ±313,16
пр. Комарова, ост. Левобережный рынок удовл. 27250 3 50 10 150, 500, 700 70 60 2545,02±636,25
ул. Лукашевича, ост. Пр. Комарова удовл. 38400 4 100 20 565 320 20 1632,20 ±409,10
ул. 6-я Линия, ост. «Большевичка» неудовл. 7546 2 20 30 1000 100 130 100 781,05±195,31
ул. Барнаульская, ост. 6-я Восточная неудовл. 19584 2 20 1,5 300 15 1,5 2526,95±631,74
ул. 3-я Островская, ост. 1-я Рыбачья удовл. 2148 3 100 10 500 120 15 1518,46 ±379,62
дуктов составляет 100 мг/кг, а для районов, не ведущих добычу нефти, — 40 мг/кг.
По градации степени загрязнения НП, разработанной Ю. И. Пиковским [5], незагрязненной считается почва с концентрацией в ней НП менее 1000 мг/кг. Если концентрация составляет 1000... 2000 мг/кг, то загрязнение считается умеренным. При концентрациях 2000.3000 мг/кг загрязнение умеренно опасное, при концентрациях 3000.5000 мг/кг — опасное, а при концентрациях свыше 5000 мг/кг — очень сильное.
Целью работы являлось установление связи различных факторов с накоплением в почве нефтепродуктов.
В работе рассмотрен ряд факторов, которые могли бы повлиять на степень загрязнения почвы НП. К ним относятся: состояние дорожного полотна, интенсивность движения транспорта и расстояния от автомагистрали, остановочных пунктов, автомобильно-заправочных станций (АЗС), пешеходных переходов, перекрестков и стоянок автотранспорта.
Объекты и методы исследования. Объектами исследования были почвы вблизи автомагистралей города Омска и Омской области. Почвенные образцы отбирались по стандартной методике из по-
верхностного слоя на глубине до 10 см в июле —августе 2011 —2013 годов. Для определения концентрации НП в почве использовался метод ИК-спектро-метрии [4].
В Омской области исследования проводились по основным магистралям, загруженным автомобильным транспортом: Омск —Новосибирск, Омск — Петропавловск, Омск —Тюмень. Отбор проб проводился на расстоянии 5, 10 и 15 м от дорожного покрытия в 15 км от города Омска.
На территории города образцы почв были отобраны на расстоянии 0.5 м от дороги, в зависимости от расположения тротуаров и остановочных пунктов.
Состояние дорожного полотна оценивалось визуально по ОДН 218-0-006-2002 «Правила диагностики и оценки состояния автомобильных дорог. Основные положения» [6].
Обсуждение результатов эксперимента. Исследования почв придорожных территории Омской области показали, что почва вдоль основных автомагистралей Омской области считается незагрязненной, так как концентрация НП в ней не превышает в большинстве точек 1000 мг/кг (рис. 1). Вблизи дорожного полотна концентрация загрязнителя выше 1000 мг/кг наблюдается только в направлении
Таблица 2
Изменение содержания НП в почве придорожных территорий в 2011 -2013 гг.
Место отбора проб Содержание НП в почве, мг/кг
2011 г. 2012 г. 2013 г.
ул. 22-го Апреля, ост. ОМЦ «Химик» 944,45±236,11 998,34 ±249,59 1006,21 ±251,50
ул. Блюхера 2590,44±647,61 2601,12±650,28 2625,18±656,30
ул. Заозёрная, ост. Заозёрная 1207,89±301,97 1261,33±315,33 1252,63 ±313,16
пр. Комарова, ост. Левобережный рынок 2345,32±586,33 2491,41 ±622,85 2545,02 ±636,25
ул. Лукашевича, ост. Пр. Комарова 1653,76±413,44 1698,76±424,69 1632,20±409,10
ул. 6-я Линия, ост. «Большевичка» 753,31 ±188,33 742,12±148,42 781,05±195,31
ул. Барнаульская, ост. 6-я Восточная 2489,09±622,27 2348,51 ±587,13 2526,95±631,74
ул. 3-я Островская, ост. 1-я Рыбачья 1547,39±386,85 1453,72 ±363,43 1518,46±379,62
Таблица 3
Анализ влияния различных факторов на накопление НП в почве придорожных территорий
Факторы Уравнение зависимости Коэффициент корреляции
Интенсивность движения транспорта у=0,043х + 915,98 0,53
Расстояние до автостоянки у=— 25,431х+ 1968,9 -0,22
Расстояние до остановочного пункта у=-35,652х + 2008,7 -0,52
Расстояние до АЗС у=-2,9204х + 3016,5 -0,94
Расстояние до перекрестка у=-21,877х + 3231,4 -0,80
Расстояние до пешеходного перехода у=-59,468х + 2572,4 -0,94
Омск — Новосибирск, где загрязнение считается умеренным.
В почвенном покрове вдоль основных автомагистралей концентрация НП на расстоянии от дороги 5 м превышает фоновые значения (для Омской области — 40 мг/кг) в 10.26 раз. Выявлено, что с увеличением расстояния от кромки проезжей части на каждые 5 м концентрация НП значительно снижается, достигая фоновых значений. Это говорит о том, что при отсутствии влияния других факторов, которые характерны для города, наблюдается явное влияние автомобильных дорог на загрязнение почвы нефтепродуктами.
Характер влияния других факторов был рассмотрен на примере изучения почв вдоль ряда автомагистралей города Омска. Для этого были оценены содержание НП, интенсивность движения автотранспорта, состояние дорожного полотна (визуально), а также расстояние от автостоянок, остановочных пунктов, пешеходных переходов, АЗС и перекрестков (табл. 1). Выявлено, что почвы в городе Омске более загрязнены НП, чем почвы области. Большинство почв города имеют умеренное и умеренно опасное загрязнение, что может неблагоприятно сказываться на внешнем виде города и здоровье населения. Содержание НП в почве придорожных территорий города Омска превышает фоновые значения в 20.66 раз.
Динамика содержания НП в почвах оценивалась в течение трех лет с 2011 по 2013 год (табл. 2). Исследования показали, что концентрация НП в почве за
три года практически не изменилась и находится в пределах ошибки эксперимента.
При обработке данных исследования были выявлены зависимости содержания НП в почвенном покрове придорожных территорий от различных факторов и вычислены коэффициенты корреляции (табл. 3).
Для всех факторов, кроме автостоянок, выявлены удовлетворительные корреляционные зависимости. Наибольший вклад в накопление НП в почве вносят АЗС, перекрестки и пешеходные переходы, так как вблизи них происходит снижение скорости и остановка автотранспорта, кроме этого, на АЗС периодически выполняются работы по заправке топливных резервуаров и автотранспортных средств.
При увеличении интенсивности движения автотранспорта на каждые 1000 авт./сут. содержание НП в почве возрастает на 43 мг/кг.
При удалении от остановочного пункта на каждый метр содержание НП в почве уменьшается на 36 мг/кг, в непосредственной близости от остановки транспорта концентрация НП может составлять более 2000 мг/кг.
В непосредственной близости от АЗС и перекрестков содержание НП в почве может составлять более 3000 мг/кг. При этом области влияния АЗС намного больше других источников загрязнения.
Сильнее всего изменяется концентрация НП в почве при удалении от пешеходного перехода — на каждый метр на 59,5 мг/кг, при этом у кромки
Таблица 4
Коэффициенты корреляции г зависимости содержания НП от состояния дорожного полотна
Состояние дорожного полотна Интенсивность движения Расстояние
до автостоянки до остановочного пункта до АЗС до перекрестка до пешеходного перехода
удовлетворительное 0,49 0,35 — 0,13 — 0,80 — 0,68 0,40
неудовлетворительное 0,07 0,28 0,48 0,06 0,08 0,08
проезжей части концентрация может составлять более 2500 мг/кг.
Был также проведен анализ совместного влияния состояния дорожного полотна и других факторов. Для этого автомагистрали были разделены на два типа: с удовлетворительным и неудовлетворительным состоянием дорожного полотна (табл. 4).
При удовлетворительном состоянии дорожного полотна наибольшим влиянием на накопление НП в почве оказывают близость АЗС (г= —0,80) и расстояние до перекрестка (г=—0,67524). При неудовлетворительном состоянии дороги остальные факторы не имеют четких корреляционных зависимостей от других факторов, следовательно, состояние дорожного покрытия является определяющим фактором, влияющим на содержание НП в почве.
Коэффициент корреляции влияния интенсивности движения близок к 0,5 для дорог с удовлетворительным содержанием и при независимом влиянии факторов, поэтому можно говорить о значимости этого фактора. Следовательно, с увеличением интенсивности движения автотранспорта может возрасти содержание НП в почве.
Для снижения воздействия НП на почвы придорожных территорий необходимо поддерживать на должном уровне качество дорожного полотна, своевременно проводить работы по очистке ливневой канализации, убирать и вывозить снег с проезжей части дорог. Кроме того, для снижения содержания НП в почве необходимо проводить элементарные ремедиационные мероприятия: полив и рыхление почвы, посадку газонных трав и других растений.
Выводы.
— Автомобильные дороги влияют на накопление НП в почвенном покрове. Концентрация загрязнителя в почве при удалении от кромки проезжей части на 15 м уменьшается в 2,5.10 раз.
— Городские почвы более загрязнены НП, чем загородные. Содержание НП в почвах придорожных территорий превышает фоновые значения в Омской области в 10.26 раз, а в городе Омске — в 20.66 раз.
— Наибольший вклад в накопление НП в почве вносят АЗС, перекрестки и пешеходные переходы. В непосредственной близости от АЗС и перекрестков содержание НП в почве может составлять более 3000 мг/кг, а у пешеходных переходов — более 2500 мг/кг.
— Состояние дорожного покрытия является важным фактором, влияющим на содержание НП в почве.
Библиографический список
1. Луканин, В. Н. Промышленно-транспортная экология : учеб для вузов / В. Н. Луканин, Ю. В. Трофименко ; под ред. В. Н. Луканина. - М. : Высш. шк., 2001. - 273 с.
2. Другов, Ю. С. Мониторинг органических загрязнений природной среды. 500 методик : практ. рук. / Ю. С. Другов, А. А. Родин. — 2-е изд. — М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. — 893 с.
3. Автомобильные дороги в экологических системах. Проблемы взаимодействия / Д. Н. Кватарадзе [и др. ]. — М. : ГЕОС, 1999. — 240 с.
4. Определение валового содержания нефтепродуктов в пробах почвы методом ИК-спектрометрии. Методика выполнения измерений. Методические указания [Электронный ресурс] : РД 52.18.575-99 : утв. Росгидрометом 05.11.1996 : ввод в действие с 01.04.1999. — Режим доступа : http://docs.cntd.ru/ document/ (дата обращения: 15.06.2015).
5. Пиковский, Ю. И. Природные и техногенные потоки углеводородов в окружающей среде / Ю. И. Пиковский. — М. : МГУ, 1993. — 208 с.
6. Правила диагностики и оценки состояния автомобильных дорог : ОДН 218-0-006-2002 : утв. М-вом транспорта РФ 03.10.2002 г : ввод в действие с 03.10.2002 г. — М : Росавтодор, 2002. — 85 с. — № ИС-840-р.
ЛОВИНЕЦКАЯ Светлана Борисовна, старший преподаватель кафедры инженерной экологии и химии Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (СибАДИ).
СИНДИРЕВА Анна Владимировна, доктор биологических наук, профессор кафедры экологии, природопользования и биологии Омского государственного аграрного университета им. П. А. Столыпина. ЕРЕМЕЕВА Валентина Георгиевна, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент (Россия), доцент кафедры инженерной экологии и химии СибАДИ. Адрес для переписки: [email protected]
Статья поступила в редакцию 09.07.2015 г. © С. Б. Ловинецкая, А. В. Синдирева, В. Г. Еремеева
