Оценка загрязнения придорожной полосы автомобильных дорог Сибирского федерального округа тяжелыми металлами
|
Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 4
1 ТЕХНОГЕННЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ДОРОЖНО-ТРАНСПОРТНОГО КОМПЛЕКСА НА ЭКОСИСТЕМУ ПРИДОРОЖНОЙ ПОЛОСЫ АВТОДОРОГ 7
1.1 Понятие и виды тяжелых металлов 7
1.2 Пути попадания тяжелых металлов в почвы придорожных полос 11
1.3 Влияние автотранспорта на окружающую среду 13
2. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНОВ ИССЛЕДОВАНИЯ 15
2.1 Кемеровская область 15
2.1.1 Климатическая характеристика 15
2.1.2 Гидрологическая характеристика 16
2.1.3 Характеристика почв 17
2.1.4 Характеристика растительности 19
2.1.5 Характеристика животного мира 20
2.2 Омская область 21
2.2.1 Климатическая характеристика 21
2.2.2 Гидрологическая характеристика 24
2.2.3 Характеристика почв 25
2.2.4 Характеристика растительности 26
2.2.5 Характеристика животного мира 27
2.3 Томская область 27
2.3.1 Климатическая характеристика района работ 28
2.3.2 Гидрологическая характеристика 31
2.3.3 Характеристика почв 32
2.3.4 Характеристика растительности 33
2.3.5 Характеристика животного мира 34
3 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 42
3.1 Методы исследования 42
3.1.1 Сбор, обработка и анализ фондовых материалов 42
3.1.2 Отбор проб почв 44
3.1.3 Перечень исследуемых тяжелых металлов 47
3.1.4 Рекогносцировочное исследование 48
3.2 Материалы исследования 49
4 ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА ПРИДОРОЖНЫХ ПОЛОС
АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ 51
4.1 Загрязнение почвенного покрова придорожных полос автомобильных дорог, расположенных в Омской области 51
4.1.1 Автомобильная дорога Р-402 Тюмень - Ялуторовск - Ишим - Омск км 375+805 - км
390+000 51
4.1.2 Автомобильная дорога Р-402 Тюмень-Ялуторовск-Ишим-Омск на участке км 589+000 -
км 597+657, Омская область 52
4.2 Загрязнение почвенного покрова придорожных полос автомобильных дорог,
расположенных в Томской области 54
4.2.1 Автомобильная дорога Р-255 «Сибирь» Новосибирск-Кемерово-Красноярск-Иркутск.
Подъезд к г. Томск, км 98+000 - 110+000, Томская область 55
4.2.2 Реконструкция улицы Континентальной в г. Томске 56
4.3 Загрязнение почвенного покрова придорожных полос автомобильных дорог,
расположенных в Новосибирской области 57
4.3.1 Автомобильная дорога Р-255 «Сибирь» Новосибирск-Кемерово-Красноярск-Иркутск,
км 108+000 - 123+000, Новосибирская область 57
4.4 Загрязнение почвенного покрова придорожных полос автомобильных дорог,
расположенных в Кемеровской области 59
4.4.1 Автомобильная дорога Р-255 «Сибирь» Новосибирск-Кемерово-Красноярск-Иркутск.
Подъезд к г. Томск км 71+000 - км 82+000 в Кемеровской области 59
4.4.2 Автомобильная дорога Р-255 «Сибирь» Новосибирск-Кемерово-Красноярск-Иркутск
на участке км 362+000 - км 374+500, Кемеровская область 60
4.4.3 Автомобильная дорога Р-255 «Сибирь» Новосибирск-Кемерово-Красноярск-Иркутск
на участке км 218+000 - км 227+000», Кемеровская область» 63
4.5 Сравнительная характеристика загрязнения тяжелыми металлами придорожной полосы
автомобильных дорог Сибирского федерального округа 65
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 73
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 75
ПРИЛОЖЕНИЕ А 81
ВВЕДЕНИЕ 4
1 ТЕХНОГЕННЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ДОРОЖНО-ТРАНСПОРТНОГО КОМПЛЕКСА НА ЭКОСИСТЕМУ ПРИДОРОЖНОЙ ПОЛОСЫ АВТОДОРОГ 7
1.1 Понятие и виды тяжелых металлов 7
1.2 Пути попадания тяжелых металлов в почвы придорожных полос 11
1.3 Влияние автотранспорта на окружающую среду 13
2. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНОВ ИССЛЕДОВАНИЯ 15
2.1 Кемеровская область 15
2.1.1 Климатическая характеристика 15
2.1.2 Гидрологическая характеристика 16
2.1.3 Характеристика почв 17
2.1.4 Характеристика растительности 19
2.1.5 Характеристика животного мира 20
2.2 Омская область 21
2.2.1 Климатическая характеристика 21
2.2.2 Гидрологическая характеристика 24
2.2.3 Характеристика почв 25
2.2.4 Характеристика растительности 26
2.2.5 Характеристика животного мира 27
2.3 Томская область 27
2.3.1 Климатическая характеристика района работ 28
2.3.2 Гидрологическая характеристика 31
2.3.3 Характеристика почв 32
2.3.4 Характеристика растительности 33
2.3.5 Характеристика животного мира 34
3 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 42
3.1 Методы исследования 42
3.1.1 Сбор, обработка и анализ фондовых материалов 42
3.1.2 Отбор проб почв 44
3.1.3 Перечень исследуемых тяжелых металлов 47
3.1.4 Рекогносцировочное исследование 48
3.2 Материалы исследования 49
4 ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА ПРИДОРОЖНЫХ ПОЛОС
АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ 51
4.1 Загрязнение почвенного покрова придорожных полос автомобильных дорог, расположенных в Омской области 51
4.1.1 Автомобильная дорога Р-402 Тюмень - Ялуторовск - Ишим - Омск км 375+805 - км
390+000 51
4.1.2 Автомобильная дорога Р-402 Тюмень-Ялуторовск-Ишим-Омск на участке км 589+000 -
км 597+657, Омская область 52
4.2 Загрязнение почвенного покрова придорожных полос автомобильных дорог,
расположенных в Томской области 54
4.2.1 Автомобильная дорога Р-255 «Сибирь» Новосибирск-Кемерово-Красноярск-Иркутск.
Подъезд к г. Томск, км 98+000 - 110+000, Томская область 55
4.2.2 Реконструкция улицы Континентальной в г. Томске 56
4.3 Загрязнение почвенного покрова придорожных полос автомобильных дорог,
расположенных в Новосибирской области 57
4.3.1 Автомобильная дорога Р-255 «Сибирь» Новосибирск-Кемерово-Красноярск-Иркутск,
км 108+000 - 123+000, Новосибирская область 57
4.4 Загрязнение почвенного покрова придорожных полос автомобильных дорог,
расположенных в Кемеровской области 59
4.4.1 Автомобильная дорога Р-255 «Сибирь» Новосибирск-Кемерово-Красноярск-Иркутск.
Подъезд к г. Томск км 71+000 - км 82+000 в Кемеровской области 59
4.4.2 Автомобильная дорога Р-255 «Сибирь» Новосибирск-Кемерово-Красноярск-Иркутск
на участке км 362+000 - км 374+500, Кемеровская область 60
4.4.3 Автомобильная дорога Р-255 «Сибирь» Новосибирск-Кемерово-Красноярск-Иркутск
на участке км 218+000 - км 227+000», Кемеровская область» 63
4.5 Сравнительная характеристика загрязнения тяжелыми металлами придорожной полосы
автомобильных дорог Сибирского федерального округа 65
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 73
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 75
ПРИЛОЖЕНИЕ А 81
Актуальность проблемы. Одной из значимых экологических проблем настоящего времени является загрязнение атмосферного воздуха. В больших городах одним из основных источников загрязнения атмосферного воздуха является автотранспорт. Отходящие газы двигателей, продукты истирания шин, тормозных колодок и покрытия автодорог содержат сложные смеси из более двухсот компонентов, среди которых немало канцерогенов и тяжелых металлов. Наиболее опасным для объектов живой природы является накопление в почвах, грунтах и растениях тяжелых металлов. Причем, влияние на растения, накопленных тяжелых металлов выраженно в меньшей степени, а на организмы животных и человека воздействие происходит косвенно - через потребление загрязненных растительных продуктов. Загрязнение почв главным же образом происходит двумя путями: через атмосферу, и с опавшими листьями (через накопление листьями металлов). Часть тяжелых металлов закрепляется в почвах, часть переходит в состав почвенных растворов и грунтовых вод.
Тема загрязнения почвы, в том числе придорожной полосы, тяжелыми металлами распространена в литературе. Так, в статье Шилковой, Джанянца и Сарбаева авторами рассматриваются процессы, способствующие загрязнению придорожной полосы. Отмечается, что загрязнение зависит от многих факторов, таких как удаленность от проезжей части, срок эксплуатации дороги, ее загруженность. В статьях Торосяна Л.Е. и Леванчука А. В. отчетливо показаны химические элементы, на которые необходимо обратить внимание при изучении темы загрязнения автомобильных дорог. Данной проблемой в других странах и городах занимались следующие ученые деятели: Рудь А.В. , Укенов Б.С., Верхошенцева Ю.П. и Хардикова С.В. , а также Кошелева Н.Е., Дорохова М.Ф., Кузьминская Н.Ю., Рыжов А.В. и Касимов Н.С . В докладе Шумаковой Г.Е. изучено загрязнение тяжелыми металлами снежного покрова вдоль автодорог Новочеркасской области, подобная работа для садово-парковых зон Санкт-Петербурга была проделана Юферевой Л.М., Гавриловой А.А. и Юферевым М.Ю . Также, в своих статьях Куйбар М.Н. и Герасименко М.А. дают оценку источникам загрязнения и исследуют влияние вредных выбросов автотранспорта на придорожную полосу автодорог.
Объект исследования: автомобильные дороги Сибирского Федерального округа.
Предмет исследования: загрязнение тяжелыми металлами почв в придорожной полосе автомобильных дорог Сибирского Федерального округа.
Цель магистерской диссертации: оценка степени загрязнения почв придорожных полос автомобильных дорог Сибирского федерального округа тяжелыми металлами
Для выполнения цели были поставлены следующие задачи:
1. Выполнить анализ основных характеристик автомобильных дорог Сибирского федерального округа.
2. Выполнить отбор проб почвы и собрать фондовые данные по загрязнению почв придорожной полосы автомобильных дорог в исследуемых районах.
3. Оценить уровень загрязнения почвы тяжелыми металлами и определить ее категорию загрязненности согласно санитарно -эпидемиологическим требованиям.
4. Предложить рекомендации по снижению уровня загрязнения почв в придорожной полосе автомобильных дорог.
Защищаемые положения:
1. Для почв придорожных полос автомобильных дорог Сибирского федерального округа характерно более высокое содержание тяжелых металлов по сравнению с почвами фоновых территорий.
2. Основные загрязнители придорожных полос автомобильных дорог - тяжелые металлы первого класса (свинец, мышьяк) и второго класса (медь и никель) опасности для здоровья человека и окружающей среды.
Апробация работы.
По материалам выпускной квалификационной работы был подготовлен доклад для очного участия в Ежегодной научной студенческой конференции «СТАРТ В НАУКУ» (2021 г.).
Выражаю благодарность научному руководителю, доценту к. б. н. Яблочкиной Н.Л. за помощь в написании магистерской диссертации.
Тема загрязнения почвы, в том числе придорожной полосы, тяжелыми металлами распространена в литературе. Так, в статье Шилковой, Джанянца и Сарбаева авторами рассматриваются процессы, способствующие загрязнению придорожной полосы. Отмечается, что загрязнение зависит от многих факторов, таких как удаленность от проезжей части, срок эксплуатации дороги, ее загруженность. В статьях Торосяна Л.Е. и Леванчука А. В. отчетливо показаны химические элементы, на которые необходимо обратить внимание при изучении темы загрязнения автомобильных дорог. Данной проблемой в других странах и городах занимались следующие ученые деятели: Рудь А.В. , Укенов Б.С., Верхошенцева Ю.П. и Хардикова С.В. , а также Кошелева Н.Е., Дорохова М.Ф., Кузьминская Н.Ю., Рыжов А.В. и Касимов Н.С . В докладе Шумаковой Г.Е. изучено загрязнение тяжелыми металлами снежного покрова вдоль автодорог Новочеркасской области, подобная работа для садово-парковых зон Санкт-Петербурга была проделана Юферевой Л.М., Гавриловой А.А. и Юферевым М.Ю . Также, в своих статьях Куйбар М.Н. и Герасименко М.А. дают оценку источникам загрязнения и исследуют влияние вредных выбросов автотранспорта на придорожную полосу автодорог.
Объект исследования: автомобильные дороги Сибирского Федерального округа.
Предмет исследования: загрязнение тяжелыми металлами почв в придорожной полосе автомобильных дорог Сибирского Федерального округа.
Цель магистерской диссертации: оценка степени загрязнения почв придорожных полос автомобильных дорог Сибирского федерального округа тяжелыми металлами
Для выполнения цели были поставлены следующие задачи:
1. Выполнить анализ основных характеристик автомобильных дорог Сибирского федерального округа.
2. Выполнить отбор проб почвы и собрать фондовые данные по загрязнению почв придорожной полосы автомобильных дорог в исследуемых районах.
3. Оценить уровень загрязнения почвы тяжелыми металлами и определить ее категорию загрязненности согласно санитарно -эпидемиологическим требованиям.
4. Предложить рекомендации по снижению уровня загрязнения почв в придорожной полосе автомобильных дорог.
Защищаемые положения:
1. Для почв придорожных полос автомобильных дорог Сибирского федерального округа характерно более высокое содержание тяжелых металлов по сравнению с почвами фоновых территорий.
2. Основные загрязнители придорожных полос автомобильных дорог - тяжелые металлы первого класса (свинец, мышьяк) и второго класса (медь и никель) опасности для здоровья человека и окружающей среды.
Апробация работы.
По материалам выпускной квалификационной работы был подготовлен доклад для очного участия в Ежегодной научной студенческой конференции «СТАРТ В НАУКУ» (2021 г.).
Выражаю благодарность научному руководителю, доценту к. б. н. Яблочкиной Н.Л. за помощь в написании магистерской диссертации.
В рамках магистерской диссертации была проведена оценка степени загрязнения почв придорожных полос автомобильных дорог Сибирского федерального округа тяжелыми металлами. Оценка проводилась для восьми участков автомобильных дорог, расположенных в Томской, Кемеровской, Омской и Новосибирской областях.
Каждый из изучаемых объектов территориально не связан с остальными, поэтому был проведен анализ основных характеристик автомобильных дорог на исследуемых участках. Для анализа были отобраны пробы почв, а также проанализированы фондовые данные по загрязнению почв в придорожных полосах автомобильных дорог на основании ранее проведенных инженерно-экологических изысканий.
По результатам исследования можно сделать следующие выводы:
1. Все исследуемые автомобильные дороги можно отнести ко второй категории автодорог с двумя полосами движения, имеющих асфальтобетонное покрытие. Интенсивность движения варьирует от 2953 до 5827 авт./сутки. Исключение составляет ул. Континентальная в г. Томск - относится к городской улице с интенсивностью движения около 2000 авт./сутки и участок автомобильной дороги Р-402 км 597 - 657 (Омская область) с 4-мя полосами движения и максимальной интенсивностью 7036 авт./сутки.
2. В почвах районов расположения большинства участков автомобильных дорог содержание кадмия, мышьяка и ртути не превышает значений нижних пределов обнаружения методик. Исключение составляют почвы придорожной полосы по ул. Континентальная (г. Томск) - содержание мышьяка составило 0,3 ПДК; на участке дороги Р-255 км 362 - 374 (Кемеровская область) - содержание мышьяка варьирует от 0,6 до 1,09 ПДК, содержание ртути - от 0,01 до 0,7 ПДК; на участке автодороги Р-255 км 218 - 227 (Кемеровская область) - содержание мышьяка варьирует от 0,43 до 0,9 ПДК.
3. Для почв придорожных полос автомобильных дорог характерно наличие следующих тяжелых металлов - медь, никель, цинк, свинец. При этом наблюдается явная тенденция уменьшения содержания тяжелых металлов в почве по мере удаления от трассы автодороги (от 1,3 до 2,3 раз).
4. Наиболее загрязнены тяжелыми металлами почвы придорожной полосы участка дороги Р-255 км 71 - 82 (Кемеровская область) - превышение ПДК (валовые формы) по свинцу в 1,4 раза, по меди в 3,3 раза, по никелю в 2,9 раз; участка дороги Р-255 км 362 - 374 (Кемеровская область) - превышение ПДК по мышьяку в 1,09.
5. Корреляции между интенсивностью движения автотранспорта и
содержанием тяжелых металлов в почве придорожных полос автомобильных дорог не обнаружено.
Каждый из изучаемых объектов территориально не связан с остальными, поэтому был проведен анализ основных характеристик автомобильных дорог на исследуемых участках. Для анализа были отобраны пробы почв, а также проанализированы фондовые данные по загрязнению почв в придорожных полосах автомобильных дорог на основании ранее проведенных инженерно-экологических изысканий.
По результатам исследования можно сделать следующие выводы:
1. Все исследуемые автомобильные дороги можно отнести ко второй категории автодорог с двумя полосами движения, имеющих асфальтобетонное покрытие. Интенсивность движения варьирует от 2953 до 5827 авт./сутки. Исключение составляет ул. Континентальная в г. Томск - относится к городской улице с интенсивностью движения около 2000 авт./сутки и участок автомобильной дороги Р-402 км 597 - 657 (Омская область) с 4-мя полосами движения и максимальной интенсивностью 7036 авт./сутки.
2. В почвах районов расположения большинства участков автомобильных дорог содержание кадмия, мышьяка и ртути не превышает значений нижних пределов обнаружения методик. Исключение составляют почвы придорожной полосы по ул. Континентальная (г. Томск) - содержание мышьяка составило 0,3 ПДК; на участке дороги Р-255 км 362 - 374 (Кемеровская область) - содержание мышьяка варьирует от 0,6 до 1,09 ПДК, содержание ртути - от 0,01 до 0,7 ПДК; на участке автодороги Р-255 км 218 - 227 (Кемеровская область) - содержание мышьяка варьирует от 0,43 до 0,9 ПДК.
3. Для почв придорожных полос автомобильных дорог характерно наличие следующих тяжелых металлов - медь, никель, цинк, свинец. При этом наблюдается явная тенденция уменьшения содержания тяжелых металлов в почве по мере удаления от трассы автодороги (от 1,3 до 2,3 раз).
4. Наиболее загрязнены тяжелыми металлами почвы придорожной полосы участка дороги Р-255 км 71 - 82 (Кемеровская область) - превышение ПДК (валовые формы) по свинцу в 1,4 раза, по меди в 3,3 раза, по никелю в 2,9 раз; участка дороги Р-255 км 362 - 374 (Кемеровская область) - превышение ПДК по мышьяку в 1,09.
5. Корреляции между интенсивностью движения автотранспорта и
содержанием тяжелых металлов в почве придорожных полос автомобильных дорог не обнаружено.
