Методика определения уровня концентрации загрязнителей в придорожной полосе лесовозных дорог

Размещено на http://www.allbest.ru/

Воронежский государственный лесотехнический университет

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ В ПРИДОРОЖНОЙ ПОЛОСЕ ЛЕСОВОЗНЫХ ДОРОГ

Сушков О.С.

Научный руководитель: Бурмистрова О.Н.,д.т.н.,профессор

г. Воронеж

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. придорожный территория загрязнение химический

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 "КурскСаратов").

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.

Размещено на Allbest.ru