ВЕДЕНИЕ 6
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 9
1.1 Характеристики автотранспортных потоков 9
1.2 Снежный покров 12
1.2.1 Основные характеристики снежного покрова 12
1.2.2 Загрязнение снежного покрова тяжелыми металлами 13
1.2.3 Параметры, характеризующие загрязнение снежного покрова 15
1.2.4 Изменение концентрации загрязняющих веществ при таянии снега 17
1.2.5 Соотношение концентраций загрязняющих веществ в снежном покрове и атмосферных осадках 18
1.3 Почвенный покров 19
1.3.1 Основные характеристики почвенного покрова 19
1.3.2 Загрязнение почвенного покрова 20
1.3.3 Нормирование загрязнения почв тяжелыми металлами 23
1.3.4 Факторы, определяющие уровень загрязнения почв 26
1.3.5 Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почв территории населенных мест 29
1.4 Оценка загрязнения вод и почв 31
1.5 Снижение воздействия автомобильного транспорта на окружающую среду 33
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 39
2.1 Количественный химический анализ почв. Методика выполнения измерений массовых долей подвижных форм металлов в почвах атомно- эммисионным методом с атомизацией в индуктивно-связанной аргоновой плазме 39
2.2 Атомно-абсорбционный анализ 42
2.2.1 Основы метода 42
2.2.2 Атомно-абсорбционный спектрометр «KBAHT-Z.3TA» 43
2.3 Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений массовой концентрации элементов в пробах питьевой, природных и сточных вод гравиметрическим методом 46
2.4 Определение УЭП и минерализации методом кондуктометрии 49
2.4.1 Основы метода 51
2.4.2 Кондуктометр АНИОН-7020 53
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 54
3.1 Результаты обследований состава и интенсивности автотранспортных
потоков в г. Набережные Челны 54
3.1.2 Выбор территории обследования и ее характеристика 58
3.2 Исследование почвенного покрова 59
3.2.1 Пробоотбор и первичная пробоподготовка почвы 59
3.2.2 Измерение массового содержания ТМ в почвенном покрове 60
3.2.3 Оценка загрязнения образцами шлама с дорог 66
3.3 Сопоставление результатов анализа почвенного покрова с интенсивностью движения автотранспорта в г. Набережные Челны 68
3.4 Исследование снежного покрова 69
3.4.1 Проведение снегосъёмки 69
3.4.2 Пробоотбор и первичная пробоподготовка талой воды снежного
покрова 69
3.4.3 Измерение массового содержания ТМ в талой воде снежного
покрова 70
3.4.5 Оценка загрязнения образцами талой воды снежного покрова 75
3.5 Сопоставление результатов анализа талой воды снежного покрова с
интенсивностью движения автотранспорта в г.Набережные Челны 80
4.ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ 82
4.1 Общие положения 82
4.2 Требования безопасности перед началом работы 82
4.3 Требования безопасности во время работы 83
4.4 Требования безопасности по окончании работы 84
4.5 Действия персонала при несчастных случаях и пожаре 85
4.6. Безопасные методы отбора проб для анализа, переноска и хранение проб 86
4.7. Требования безопасности по окончании работы 86
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 88
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ 90
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 91
Серьезной экологической проблемой за последнее столетие стало интенсивное развитие промышленности и транспортного комплекса, представляющих собой наиболее мощные источники загрязнения биосферы вредными ингредиентами.
Урбанизация территории, рост автомобильного транспорта сопровождается рядом негативных явлений и прежде всего чрезмерным скоплением загрязнений в сопредельных средах, что приводит к образованию антропогенных ландшафтов, очень далеких от состояния экологического равновесия. И в настоящее время уменьшение загрязнения атмосферного воздуха токсичными веществами, выделяемыми промышленными автомобильным транспортом, которые оседают на землю, является одной из важнейших проблем, стоящих перед человечеством.
Одним из негативных результатов бурной индустриализации является загрязнение среды обитания тяжелыми металлами.
Поступление тяжелых металлов в почвенный покров определяет возможность дальнейшей их миграции в грунтовые воды, их доступность растениям, потенциальную угрозу живым организмам, в том числе человеку. Вместе с тем, почва является одним из важнейших защитных, биохимических барьеров для ряда соединений на пути их миграции в грунтовые воды и растения. [1]
Химические элементы, входящие в состав органических и неорганических выбросов промышленных предприятий и автотранспорта в атмосферный воздух, поступают на подстилающую поверхность (почва, снег, растительный покров) с сухими и мокрыми выпадениями в течение всего года и могут накапливаться в ней.
Снег обладает уникальной способностью извлекать из атмосферного воздуха загрязняющие вещества во время снегопада, сорбировать на поверхности снежного покрова атмосферные выпадения и аккумулировать
их в своей массе от начала установления снежного покрова до его схода.
Поэтому снежный покров является очень точным индикатором загрязненности природной среды, позволяющим учитывать не только массу выпадений атмосферных осадков и загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, но и последующее загрязнение водных объектов и почв. [2]
Сегодня экологический ущерб автотранспорта огромен и проявляется непосредственно во многих явлениях: загрязнение почвы, воды, атмосферы, автотранспорт создает шумовые и энергетические загрязнения. Все это ведет к значительному ухудшению здоровья и сокращению жизни населения.
Вдоль автомобильных дорог в снегу за 4 месяца накапливается большое количество различных веществ, поступающих с выхлопными газами автотранспорта. Вместе с талой водой они всасываются из почвы растениями, которые быстро растут и развиваются за весенне-летний период.
В результате выбросов автомобильных двигателей обогащается атмосфера рассеянным свинцом, оседающим на поверхности почвы (в придорожной зоне) в виде мелких твердых частиц или рассеивающихся в воздухе в виде аэрозолей. Растения придорожных районов накапливают свинец в своих органах, усваивая его преимущественно из почвы. Растущие вдоль дорог растения становятся пищей для животных. В результате чего свинец накапливается в организме животных, вызывая обширные патологические изменения в нервной системе, крови.
Среди специфических загрязняющих веществ в воздушном бассейне городов важное место занимают металлы, большинство которых относится к первому и второму классам опасности. Их негативное влияние на человека проявляется не только в прямом воздействии высоких концентраций, но и в отдаленных последствиях, связанных со способностью многих металлов коммулироваться в организме. Металлы содержатся в большинстве видов промышленных, энергетических и автотранспортных выбросов в атмосферу и являются индикаторами техногенного воздействия этих выбросов на окружающую среду. Распределение металлов в различных компонентах окружающей среды фиксируют источники загрязнения и зоны их воздействия.
Цель исследовательской работы: изучить влияние автотранспорта на экологическое состояние сопредельных сред, оценить воздействие автотранспортных средств на окружающую среду урбанизированных территорий г. Набережные Челны.
Для изучения была выбраны основные магистрали и перекрестки города Набережные Челны, характеризующаяся двухсторонним интенсивным движением различных видов автотранспорта.
Выполнение поставленной цели требует решения следующих задач:
1) выбрать территорию обследования, составить карту отбора проб на основании интенсивности движения автотранспорта в г.Набережные Челны;
2) провести пробоотбор и первичную пробоподготовку;
3) определить содержание тяжелых металлов на обследуемых территориях;
4) провести анализ результатов, выявить приоритетные ТМ, рассчитать коэффициенты концентрации загрязняющих веществ относительно ПДКрх и кларка почв для городов-полумиллионников,
5) для каждой проотборной площадки рассчитать ИЗВ по 6 приоритетным ТМ;
6) оценить воздействие автотранспортных средств на окружающую среду;
7) предложить мероприятия по снижению негативного воздействия автотранспорта на окружающую среду.
Урбанизация территории, рост автомобильного транспорта сопровождается рядом негативных явлений и прежде всего чрезмерным скоплением загрязнений в сопредельных средах, что приводит к образованию антропогенных ландшафтов, очень далеких от состояния экологического равновесия. И в настоящее время уменьшение загрязнения атмосферного воздуха токсичными веществами, выделяемыми промышленными автомобильным транспортом, которые оседают на землю, является одной из важнейших проблем, стоящих перед человечеством.
Одним из негативных результатов бурной индустриализации является загрязнение среды обитания тяжелыми металлами.
Поступление тяжелых металлов в почвенный покров определяет возможность дальнейшей их миграции в грунтовые воды, их доступность растениям, потенциальную угрозу живым организмам, в том числе человеку. Вместе с тем, почва является одним из важнейших защитных, биохимических барьеров для ряда соединений на пути их миграции в грунтовые воды и растения. [1]
Химические элементы, входящие в состав органических и неорганических выбросов промышленных предприятий и автотранспорта в атмосферный воздух, поступают на подстилающую поверхность (почва, снег, растительный покров) с сухими и мокрыми выпадениями в течение всего года и могут накапливаться в ней.
Снег обладает уникальной способностью извлекать из атмосферного воздуха загрязняющие вещества во время снегопада, сорбировать на поверхности снежного покрова атмосферные выпадения и аккумулировать
их в своей массе от начала установления снежного покрова до его схода.
Поэтому снежный покров является очень точным индикатором загрязненности природной среды, позволяющим учитывать не только массу выпадений атмосферных осадков и загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, но и последующее загрязнение водных объектов и почв. [2]
Сегодня экологический ущерб автотранспорта огромен и проявляется непосредственно во многих явлениях: загрязнение почвы, воды, атмосферы, автотранспорт создает шумовые и энергетические загрязнения. Все это ведет к значительному ухудшению здоровья и сокращению жизни населения.
Вдоль автомобильных дорог в снегу за 4 месяца накапливается большое количество различных веществ, поступающих с выхлопными газами автотранспорта. Вместе с талой водой они всасываются из почвы растениями, которые быстро растут и развиваются за весенне-летний период.
В результате выбросов автомобильных двигателей обогащается атмосфера рассеянным свинцом, оседающим на поверхности почвы (в придорожной зоне) в виде мелких твердых частиц или рассеивающихся в воздухе в виде аэрозолей. Растения придорожных районов накапливают свинец в своих органах, усваивая его преимущественно из почвы. Растущие вдоль дорог растения становятся пищей для животных. В результате чего свинец накапливается в организме животных, вызывая обширные патологические изменения в нервной системе, крови.
Среди специфических загрязняющих веществ в воздушном бассейне городов важное место занимают металлы, большинство которых относится к первому и второму классам опасности. Их негативное влияние на человека проявляется не только в прямом воздействии высоких концентраций, но и в отдаленных последствиях, связанных со способностью многих металлов коммулироваться в организме. Металлы содержатся в большинстве видов промышленных, энергетических и автотранспортных выбросов в атмосферу и являются индикаторами техногенного воздействия этих выбросов на окружающую среду. Распределение металлов в различных компонентах окружающей среды фиксируют источники загрязнения и зоны их воздействия.
Цель исследовательской работы: изучить влияние автотранспорта на экологическое состояние сопредельных сред, оценить воздействие автотранспортных средств на окружающую среду урбанизированных территорий г. Набережные Челны.
Для изучения была выбраны основные магистрали и перекрестки города Набережные Челны, характеризующаяся двухсторонним интенсивным движением различных видов автотранспорта.
Выполнение поставленной цели требует решения следующих задач:
1) выбрать территорию обследования, составить карту отбора проб на основании интенсивности движения автотранспорта в г.Набережные Челны;
2) провести пробоотбор и первичную пробоподготовку;
3) определить содержание тяжелых металлов на обследуемых территориях;
4) провести анализ результатов, выявить приоритетные ТМ, рассчитать коэффициенты концентрации загрязняющих веществ относительно ПДКрх и кларка почв для городов-полумиллионников,
5) для каждой проотборной площадки рассчитать ИЗВ по 6 приоритетным ТМ;
6) оценить воздействие автотранспортных средств на окружающую среду;
7) предложить мероприятия по снижению негативного воздействия автотранспорта на окружающую среду.
1. Произведены натурные обследования структуры и интенсивности движущегося автотранспортного потока г. Набережные Челны. Наибольшая часть приходится на проспект Набережночелнинский, частично с проспектом Мира и на Автодорогу № 1 (Орловское кольцо, проспект Казанский). Это объясняется тем, что эти улицы являются основными и главными соединяющими улицами нового города с остальной частью.
2. Проведенные анализы позволили утвердить, что существенное загрязнение тяжелыми металлами только в талой воде снежного покрова наблюдается на автодороге №1 районе орловского кольца, объясняющееся высокой интенсивностью транспортного потока на данном участке.
3. Рекомендуемые мероприятия по снижению негативного воздействия от автотранспорта по результатам обследования автомагистралей г. Набережные Челны:
- Обновление городского автопарка путем перевода на газ общественного транспорта и коммунальной техники и создание инфраструктуры для заправки данных единиц техники;
- Совершенствование автомобиля и его техническое состояние (совершенствование конструкций автомобиля, создание новых типов силовых установок, применение новых типов топлива и поддержание технического состояния автомобиля);
- Техническое совершенствование ДВС автомобилей: экономия
топлива, введение присадок в топливо, использование комбинированных и новых видов топлива и очистка отработавших газов;
- Контроль и повышение качества автомобильного топлива. Важно также четко контролировать техническое состояние машин, передвигающихся по улицам города;
- Организационные мероприятия. Синхронные сигналы светофоров, рассчитанные на то, чтобы при известной скорости не терять времени, дожидаясь разрешающего сигнала.
Подводя итог выпускной квалификационной работы, можно сказать, что уровень загрязненности почвенного и снежного покрова в г. Набережные Челны находится на высоком уровне, причина этому высокая интенсивность движения различного вида автотранспорта и промышленные предприятия, основную роль играет ПАО «КАМАЗ». Планируемые мероприятия должны обеспечить снижение загрязнения почвенного и снежного покрова, негативное воздействие на окружающую среду, снижение риска нарушения здоровья, улучшение качества окружающей природной среды.
1. Корельская Т.А. Биогеохимическая индикация экологического состояния урбосистем Севера (на примере Архангельска): автореферат диссертация кандидата химических наук: 03.00.16 /Иваново, 2008 г.;
2. Валетдинов А.Р., Валетдинов Р.К., Валетдинов Ф.Р. , Горшкова А.Т., Фридланд С.В., Шлычков А. П. Нормирование интенсивности загрязнения снежного покрова химическими элементами (на примере Республики Татарстан и ее крупных промышленных центров) // Безопасность жизнедеятельности. - 2008. - №10. 16 - 20 c.;
3. Журавлева В.М., Лобанов А.И., Радзюк А.Ю. Решение проблемы загрязнения воздушного бассейна крупных городов движущимся автотранспортом. Проблемы экологии и развития городов. Красноярск. КГТУ 2000 г.;
4. Дьяков М.В., Двинских С.А. Роль автотранспорта в загрязнении окружающей среды. Стратегические направления снижения нагрузки от автотранспорта. Мат.конф.- Пермь. 2003 г.;
5. Ниробов О.П. Снежный покров как индикатор состояния атмосферного воздуха в системе социально- гигиенического мониторинга // Вестник ВГУ. Сер.: Химия. Биология. Фармация. 2005. №9. 215 с.;
6. Реймерс Н.Ф. Природопользование: словарь-справочник. М.:
Мысль, 1990 г. 637 с.;
7. Справочник по элементарной химии. Под общ. ред. А.Т. Пилипенко. К.: Наук. думка, 1977 г.544 с.;
8. Иванов В.В. Экологическая геохимия элементов. Кн.1. М.: Недра, 2004 г. 576 с.;
9. Методические рекомендации по оценке степени загрязнения атмосферного воздуха населенных пунктов металлами по их содержанию в снежном покрове и почве. 5174 - 90. — М.: ИМГРЭ, 1990 г.;
10. Валетдинов Р.Н., Горшкова А.Т., Валетдинов А.Р. Экологогеохимическая оценка загрязнённости тяжёлыми металлами // Вестник ТО РЭА. 2004 г. №2. 112 с.;
11. Стойкова Е.Е., Порфирьева А.В., Евтюгин Г.А.. Анализ следовых количеств веществ. Казанский (Приволжский) Федеральный. Химический институт им.А.М.Бутлерова, Кафедра аналитической химии. Казань 2010 г.;
12. Ершов Г.Л., Парасич Р.Г. Омский государственный педагогический университет Оценка степени загрязнения снега вблизи автодорог с интенсивным движением автотранспорта;
13. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва - растения. Новосибирск: Наука 1991 г. 151 с.;
14. Черников В.А., Алексахин Р.М., Голубев А.В. Агроэкология/ Под ред. Черникова В.А., Чекереса А.И. - М.: Колос, 2000 г. 536с.;
15. Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест. МУ 2.1.7.730-99. - М: Минздрав России;
16. Черников В.А., Алексахин Р.М., Голубев А.В. Агроэкология/ Под ред. Черникова В.А., Чекереса А.И. - М.: Колос, 2000 г. 536с.;
17. Мажайский Ю.А., Тобратов С.А., Дубенок Н.Н., Пожогин Ю.П. Агроэкология техногенно загрязненных ландшафтов. РГМУ. Смоленск: Маджента, 2003 г. 384с.;
18. Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта. - М.:Астрея- 2000 г., 1999 г. 768 с.;
19. СанПиН 2.1.7.1287-03 «Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы»;
20. Прохорова Н.В., Матвеев.Н.М. Тяжелые металлы в почвах и растениях в условиях техногенеза. // Вестник СамГУ. 1996 г.;
21. Снижение воздействия автомобильного транспорта на окружающую среду. URL:https://helpiks.org/9-15497.html (Дата обращения
08.02.2019 г.);
22. ПНД Ф 16:1:2:3:3:50-08 (ФР. 1.31.2008.05186) Количественный химический анализ почв. Методика выполнения измерений массовых долей подвижных форм металлов (цинка, меди, никеля, марганца, свинца, кадмия, хрома, железа, алюминия, титана, кобальта, мышьяка, ванадия) в почвах, отходах, компостах, кеках, осадках сточных вод атомно-эммисионным методом с атомизацией в индуктивно-связанной аргоновой плазме. 2008 г.;
23. Маврин Г.В., Дворяк С.В., Соколов М.П., Мифтахов М.Н. Применение атомно-абсорбционной спектроскопии с электротермической атомизацией для определения содержания тяжёлых металлов в водных объектах. // Проектирование и исследование технических систем: Межвуз.научный сб.- Наб.Челны: Изд-во Камского гос. политехнического. института, 2004 г.. Вып. 4. 124-130 с.;
24. ПНД Ф 14.1:2:110-97. Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений содержаний взвешенных веществ и общего содержания примесей в пробах природных и очищенных сточных вод гравиметрическим методом.1997 г.;
25. Кондуктометрический метод анализа.
URL:https://studme.org/180291/ekologiva/konduktometricheskiv metod analiza (Дата обращения 01.04.2019 г.);
26. Сулейманов И.Ф., Сиппель И.Я., Маврин Г.В. «Исследование загрязнения городской атмосферы отработавшими газами автомобилей» 2014 г.;
27. Источники информации: «Яндекс пробки», полевые исследования сотрудников кафедры Логистики и маркетинга Набережночелнинского института КФУ в апреле 2018 г.;
28. ГОСТ 17.4.4.02-84. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа;
29. ГОСТ 26423-85. Почвы. Методы определения удельной электрической проводимости, pH и плотного остатка водной вытяжки;
30. Алексеенко В.А., Алексеенко А.В./ Химические элементы в геохимических системах. Кларки почв селитебных ландшафтов. 2013 г.;
31. ГОСТ 17.1.5.05-85. Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб поверхностных и морских вод, льда и атмосферных осадков;
32. Методические рекомендации по оценке степени загрязнения атмосферного воздуха населенных пунктов металлами по их содержанию в снежном покрове и почве. (утв. Главным государственным санитарным врачом СССР 15 мая 1990 г. №5174-90);
33. Коркина С.В., Акименко Я.В., Руцкий В.М., Пурыгин П.П. Исследование выбросов подвижного состава железнодорожного транспорта по интенсивности загрязнения снежного покрова. Вестник СамГУ - Естественнонаучная серия. 2003. Спец. вып.2. 127-135 с.;
34. ГН 2.1.5.1315-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования». Постановление от 30 апреля 2003 года №78 (с изменениями на 13 июля 2017 г.);
35. Индекс загрязнения вод. URL:
http://oceanography.ru/index.php/2013-10-25-13-45-55/2013-05-24-14-27-12. (Дата обращения 01.04.2019 г.);
36. ГОСТ 17.4.3.01-83 «Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб»;
37. ГОСТ 28168-89 «Почвы. Отбор проб»;
38. ГОСТ Р 51592-2000 «Вода. Общие требования к отбору проб»;
39. ГОСТ Р ИСО 5725-6 «Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений»;
40. Потенциометрия. URL: https://studfiles.net/preview/5364611/page:8/ (Дата обращения 18.06.2019 г.)
41. Техника безопасности в лаборатории [Электронный ресурс]. -
Режим доступа: http: //www. megasik. ru/main/397-texnika-bezopasno sti-v-
laboratorii.html - Заглавие с экрана. - (дата обращения 25.05.19);
42. Гуляева И.С., Дьяков М.С., Савинова Я.Н., Глушанкова И.С. Анализ и обоснование методов обезвреживания и утилизации осадков сточных вод биологических очистных сооружений / Вестник ПНИПУ. Охрана окружающей среды, транспорт, безопасность жизнедеятельности. - Пермь, № 2. 18-32 с. 2012 г.