Оценка экологического состояния почв некоторых железнодорожных объектов цао г. москвы

Показано, что достаточно крупные и длительное время действующие железнодорожные узлы и их линейные подразделения оказывают влияния на относительно большие прилегающие территории, выражающиеся в превышении существующих санитарно-гигиенических нормативов на расстоянии до 550- метров от железнодорожного полотна (Каверина, 2004).

Наиболее распространёнными загрязнителями территорий предприятий железнодорожной отрасли являются органические вещества и продукты их сгорания (нефть, нефтепродукты, мазут, топливо, смазочные материалы, полициклические ароматические углеводороды) и тяжелые металлы (железо, марганец, свинец, медь, цинк, кобальт и др.) (Никифорова, 1991; Павлова, 2000;

Техногенез..., 2003).

происходит двумя путями: смыв с поверхности транспортных магистралей осадками и перенос фракций с низким давлением паров воздушными потоками.

Второй путь обусловливает присутствие загрязнителей на значительном расстоянии (до 1 км) от источника выбросов. При этом исследования показали, что весьма эффективным препятствием, экранирующим поступление нефтепродуктов на прилегающие к дорогам пространства, являются древесные насаждения.

Загрязнители, поступая на поверхность почвы, включаются в процессы миграции веществ, которые происходят под воздействием токов влаги. Содержание загрязняющих веществ на поверхности и в глубине почвенного профиля, как правило, неодинаково. Этот факт объясняется существованием в почве барьеров, среди которых наиболее значимы сорбционные - гумусовые и иллювиальные.

Разные фракции нефтепродуктов по-разному взаимодействуют с геохимическими барьерами. Тяжелые фракции малоподвижны и быстро оседают на сорбционных барьерах, обуславливая накопление нефтепродуктов в гумусированных горизонтах.

Легкие фракции подвижны и слабо закрепляются на барьерах. Они легко мигрируют с токами влаги вглубь почвенного профиля и обнаруживаются на значительном расстоянии от источника поступления (Каверина, 2004).

1.1.3.1.Загрязнение компонентов окружающей среды углеводородами.

С момента зарождения железных дорог основным видом топлива был уголь (Сотников, 1993). При его сгорании в окружающую среду выбрасывалось большое количество загрязняющих веществ, в том числе угольная зола, содержащая большое количество тяжелые металлов и углеводороды. Составить точное представление о составе и количестве загрязнителей сложно. Это связано с большим разнообразием месторождений ископаемого топлива.

выбрасывается наиболее распространенное канцерогенное вещество 3,4 бенз(а)пирен. Он относится к «долгоживущим» полициклическим ароматическим углеводородам (ПАУ), т.е. углеводородам, состоящим из двух и более ароматических колец, которые медленно проникают через мембраны, накапливаются в организме и стимулируют образование злокачественных опухолей.

В результате научно-технической революции произошли существенные изменения в техническом оснащении железной дороги. Изменения коснулись, главным образом, подвижного и тягового состава, что отразилось на качественных и количественных характеристиках выбросов загрязняющих веществ. После года в результате перевода транспорта на жидкое топливо и электрическую тягу, перечень загрязняющих веществ дополнился целым рядом компонентов.

Появление электровозов позволило обеспечить более надежную и экологически чистую работу транспорта на прогонных участках (Каверина, 2004).

Но это не сократило загрязнение на маневровых территориях, где в качестве тяговых локомотивов часто используются тепловозы с дизельными силовыми установками. Режим работы маневровых локомотивов менее стабилен по сравнению с «поездными», поэтому и выделение токсичных веществ у них в несколько раз больше. Одна секция тепловоза выбрасывает в атмосферу за час работы 28 кг оксида углерода, 17,5 кг оксидов, азота, до 2 кг сажи (Государственный..., 1997). Не случайно самый высокий уровень загрязнения воздушной среды характерен для железнодорожных станций и прилегающих к ним пространств, и напрямую зависит от количества работающих локомотивов. При работе тепловозов в атмосферу выделяются отработавшие газы, по составу аналогичные выхлопам автомобильных дизелей (Павлова, 2000; Еланский, 2002).

Главную роль в формировании техногенных потоков углеводородов на железнодорожном транспорте играют транспортировка, хранение и использование нефтепродуктов. Сжигание 1 тонны нефтепродуктов приводит к выделению 0,25 кг углеводородов, а при сжигании I тонны угля - 0,16 кг. Наименьшее количество углеводородов (0,48 кг/млн м3) выделяется при использовании природного газа (Скурлатов, 1994).

Различные по составу и свойствам углеводороды проникают во все компоненты природного комплекса: испаряются в атмосферу, мигрируют с поверхностными и подземными водотоками, депонируются в почвах и донных отложениях. Происходит это в ходе многочисленных утечек, аварии, сбросов загрязненных вод на всех стадиях использования углеводородного сырья.

Углеводороды и нефтепродукты исследуются в дождевых, талых и сточных водах, поступающих на очистку от различных производств и служб железных дорог. Внимание к этим объектам еще раз подтверждает, что основными путями миграции загрязняющих веществ на железнодорожном транспорте считаются воздушная и водная среды (Вертинская, 1980; Савельева, 1980; Попович, 1993).

По количеству выбросов среди подвижных источников загрязнения атмосферы железнодорожный транспорт занимает второе место после автотранспорта. На пространствах, прилегающих к железным дорогам, происходит накопление загрязняющих веществ (Никифорова, 1991; Павлова Е.И., 2000; Техногенез..., 2003). Почва, растения являются депонирующими (аккумулирующими) средами, химические составляющие которых, точно индицируют длительность загрязнения.

При этом сезонные и годичные циклы воздействия характеризуются по снегу и растениям, а многолетние по почве (Эколого-геохимические оценки..., 1990;

Козаренко, 1997; Припутина, 1997).

Загрязнения нефтепродуктами территорий является одной из наиболее насущных проблем железнодорожной отрасли. Накопление углеводородов в почве нефтесодержащих веществ с подвижного состава, а также при аккумуляции аэрозолей из воздуха. При мойке составов в локомотивных и вагонных депо образуются значительные объемы стоков, содержащих нефтепродукты. Из вагоновцистерн на пути во время перевозок вследствие негерметичности клапанов и сливных приборов, неплотностей люков теряются нефтепродукты.

При остановке и трогании поездов из букс колесных пар выливаются жидкие смазочные материалы. Поверхность земли, примыкающей к полотну железной дороги, и балластный слой самого полотна загрязняются топливом и смазочными маслами, зачастую на значительную глубину (Ратанова, 1999).

Накопленные нефтепродукты снижают прочность и устойчивость земляного полотна. Углеводородное сырье проникает между шпалами в слой из песка и щебня, что приводит к уплотнению насыпи, ухудшению отвода атмосферных осадков и приводит к деформации или просадкам пути (Калинин, 1986).

Единственно возможным средством борьбы с этими негативными явлениями грузонапряженностью и высокими скоростями движения замена балластного слоя нефтесодержащих грунтов, представляют серьезную опасность для окружающей среды при отсутствии мероприятий по их рекультивации. Кроме того, утечки и разливы нефтепродуктов также приводят к загрязнению прилегающих территорий, инфильтрации их на глубину до 200 см. Такое просачивание приводит к необратимым изменениям свойств почв, потери плодородия, изъятию значительных территорий из хозяйственного использования (Солнцева, 1980, 1998).

При изучении Воронежского железнодорожного узла (включает отдельные участки города Воронежа и пригородные территории) Н.В. Кавериной (2004) удалось установить основные закономерности загрязнения почв углеводородами – в первую очередь, нефтепродуктами. Исследователь отмечает, что для Воронежа нефтепродукты являются доминирующими загрязнителями, при этом основным его источником служит автотранспорт, а воздействие железной дороги на почву можно считать незначительным. В тоже время наибольшие концентрации нефтепродуктов выявлены на территории станций, расположенных в городской свидетельствуют данные почвенного анализа профиля прогонного участка Воронежского узла на территории Усманского бора (табл. 1.1.). На данной территории железная дорога единственный источник углеводородов в почве.

Содержания нефтепродуктов отличаются в целом невысокими значениями, как на глубине 0-20 см, так и на 90-100 см, но достигают фоновых значений (15 мг/кг) лишь на расстоянии один километр (рис. 1.1.). Статистическая обработка показывает, что выбранные для отбора точки профиля (согласно степенной функции У = 10*х2,5 при величине достоверности аппроксимации R2 = 0,99) полностью выявили характер распространения нефтепродуктов. Содержание нефтепродуктов находилось в обратной зависимости от расстояния до железнодорожного полотна (r = - 0,58). При этом, наиболее высокие концентрации нефтепродуктов в почвах отмечаются на расстоянии 0-10 (25) м от головки рельса (рис. 1.1., 1.2.).

Табл. 1.1. Средние содержания нефтепродуктов в почве поперечного профиля на территории Усманского бора (Каверина, 2004) Примечание: *-коэффициент концентрации, т.е. отношение среднего содержания исследуемого компонента в приповерхностном слое почвы к его среднему фоновому значению (ПДК) Рис. 1.1. Распространение нефтепродуктов в поперечном профиле территории Усманского бора (Каверина, 2004) Рис. 1.2. Накопление нефтепродуктов и тяжелых металлов (по Zc) в поперечном профиле между ст. Шуберская и ст. Боровая (Каверина, 2004) тяжелых металлов в почвах.

Содержание тяжелых металлов в природных компонентах железнодорожных объектов и прилегающих к ним территорий во многом обусловлено влиянием продуктов деятельности железнодорожного транспорта, влиянием полотна транспортной магистрали и влиянием перевозимых по дороге грузов.

Среди тяжелых металлов в выхлопных газах двигателей тепловозов наиболее приоритетными по объему выбросов являются свинец, а также, медь, никель, хром.

Все они содержатся в продуктах переработки нефти, таких как бензин и дизельное топливо (Казанцев, 2007).

При истирании ходовой части в окружающую среду поступает пыль, содержащая тонкодисперсные частицы, в которой наиболее токсичным элементом являются соединения цинка.

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 определены такие тяжелые металлы, как цинк, свинец, хром («Охрана окружающей…», 1999; «Охрана труда…», 1993).

Неудовлетворительное техническое состояние подвижного состава и железнодорожных путей не способствует энергосбережению на транспорте и повышению экологической безопасности отрасли. Увеличение степени износа подвижного состава приводит к увеличению расхода энергоносителей, что увеличивает вредные выбросы в окружающую среду.

Большинство исследователей (Карминский, Колесников, Жданов и др., 2004;