ВЛИЯНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ АВТОТРАНСПОРТА НА ЗАГРЯЗНЕННОСТЬ СНЕЖНОГО ПОКРОВА

Маврин Г.В.¹, Падемирова Р.М.², Мансурова А.И.³

¹Кандидат химических наук, доцент,² старший преподаватель, ³младший научный сотрудник, Казанский (Приволжский) Федеральный университет, г.Набережные Челны

ВЛИЯНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ АВТОТРАНСПОРТА НА ЗАГРЯЗНЕННОСТЬ СНЕЖНОГО ПОКРОВА

Аннотация

Для изучения загрязнения снежного покрова автотранспортными потоками исследованы образцы снега с  40 пробных площадок, заложенных с учетом дорожной инфраструктуры г. Набережные Челны. Определены основные показатели снежного покрова и содержание в талой воде ряда ингредиентов, в том числе тяжелых металлов, на разном расстоянии от дорожного полотна. Уровень загрязнения снежного покрова вдоль основных магистралей является высоким, но снижается по мере удаления от дороги. Наблюдаемое повышенное содержание хлорид-ионов и ионов натрия обусловлено применением противообледенительных средств.

Содержание загрязняющих веществ в снежном покрове коррелирует с показателем загруженности дорог автотраспортными средствами.

Ключевыеслова: снежный покров, тяжелые металлы, интенсивность  транспорта.

Mavrin G.V.¹, Pademirova R. M.², Mansurova A. I.³

¹Candidate of Chemical Sciences, assistant professor of, ²senior Lecturer,³ junior research assistant, Kazan (Volga Region) Federal University, Naberezhnye Chelny

INFLUENCE OF INTENSITY AVTOTRANSPORT SNOW COVER POLLUTION

Abstract

For the study of snow cover pollution by motor currents investigated samples of snow from 40 sample plots laid in view of the road infrastructure in Naberezhnye Chelny. The main indicators of the snow cover and melt water content in a number of ingredients, including heavy metals, at different distances from the roadway. The level of pollution of snow cover along the main highways is high, but decreases with increasing distance from the road. The observed high content of chloride ions and sodium ions due to the use of anti-icing agents. The content of pollutants in snow cover is correlated to the congestion avtotrasportnymi means.

Keywords: snow cover, heavy metals, the intensity of transport.

Загрязненность атмосферного воздуха в г.Набережные Челны почти на 70-75% обусловлена выбросами автомобильного транспорта. При этом пространственное распределение загрязняющих веществ (ЗВ) по территории неоднородно. Нетрудно предположить, что внутри жилых комплексов  значения концентраций минимальны, а вблизи транспортных артерий  относительно велики.

Известно, что содержание ЗВ в подвижной газовой фазе достаточно неустойчиво для получения достоверных результатов количественного химического анализа. Анализ снежного покрова, который рассматривается как депонирующая среда, дает более надежные результаты с меньшими затратами. Загрязнение снега при движении автотранспортных средств обусловлено как выбросами отработанных газов и износом автомобильных шин и поверхности дорожного покрытия, так и механическим выносом с дорог пылевых, грязевых частиц, песка и ингредиентов противообледенительных средств. Загрязнение снега придорожной полосы сухими и мокрыми выпадениями другими источниками, нежели привязанный к магистрали транспортный поток, можно рассматривать в качестве условно фонового.

Всё это в совокупности определяет ту программу исследования придорожного снежного покрытия, в рамках которой в настоящей работе определен перечень показателей для проведения количественного химического анализа талой воды.

Для оценки уровня загрязненности снежного покрова придорожной полосы было отобрано свыше 40 проб, на разных расстояниях от проезжей части, а также на участках с различной интенсивностью движения транспорта. Отбор проб проводили в январе, а также в марте 2014г. в период наибольшего снегонакопления и начала обильного таяния[1].

При отборе проб определены основные параметры снежного покрова: высота, влагозапас, насыпная плотность. Определены значения таких первичных показателей, как: рН (водородный показатель), УЭП (удельная электропроводность), минерализация. Выполнен анализ на содержание в талой воде снежного покрова взвешенных веществ, нефтепродуктов, хлорид-, фторид-, нитрат-, сульфат-ионов, ионов калия, натрия, аммония, а также тяжелых металлов (ТМ): Cd, Cr, Cu, Fe, Ni, Pb, Zn, Mn. Произведена оценка интенсивности автомобильного движения вблизи  участков отбора проб.

Величина рН находится в пределах 6,5 - 7,5, минерализация талых вод - от 15 до 504 мг/л. При этом наименьшие значения обнаружены на отдаленных от проезжей части участках (ул.Раскольникова), максимальные - у дороги, соединяющую старую и новую частит города (пр. Набережночелнинский).

Приоритетность ингредиентов в талой воде снежного покрова по величине коэффициента концентрации относительно ПДКр.х. в порядке уменьшения выглядит следующим образом: н/п, Cl^-, Na⁺, K⁺, NH4⁺, NO₃^-,SO₄^2-, F^-.

Согласно полученным результатам значения некоторых показателей качества снежного покрова зависят от интенсивности дорожного движения.  Высокое содержание ряда загрязняющих веществ в талой воде вблизи перекрестков является результатом повышенной загруженности  транспортных магистралей автомобилями  на пересечении дорог.

Рис. 1 - Зависимость содержания нефтепродуктов от интенсивности автотранспортного потока

 

Так, количество нефтепродуктов, определенное в зимнее и весеннее время у края дорожного полотна, удовлетворительно коррелирует с интенсивностью транспортных потоков (рис.1).

Оказалось, что интенсивность транспортных потоков сказывается также и на рассеянии за пределы дорожного полотна ингредиентов противообледенительных средств  (рис.2).

Рис. 2 - Зависимость содержания загрязняющих веществ от интенсивности автотранспортного потока

 

Одним из показателей воздействия  транспортной инфраструктуры  на сопредельные среды, является распространение (или рассеивание) загрязняющих веществ по мере удаления от проезжей части. Проблема возникает в связи с возможным использованием в различных целях участков городской земли, прилегающих к автодорогам.

На рис. 3 показано, что содержание ингредиента противообледенительного средства заметно уменьшается по мере удаления  от края проезжей части дороги. Более загрязненным является снег в пределах пяти-десяти метров, а далее величина показателя снижается, что отмечалось также в работе [3].

 

Рис. 3 - Рассеивание  хлорид-ионов на придорожной территории

 

Важным показателем  воздействия на окружающую среду является содержание ТМ в талой воде снежного покрова[2]. Установлено, что самыми приоритетными металлами, как загрязняющими снежный покров элементами в городской черте, являются цинк и медь:

Zn(10,7)>Cu(8,8)> Mn(1,9)>Ni(0,73)>Pb(0,44)>Fe(0,41)>Cr(0,05)>Cd(0,01).

Ранее [4 ] на приоритетность цинка и меди было указано в целом по всему региону, включая участки удаленные от автодорог.

Картина распределения растворимой формы ТМ в снежном покрове относительно дороги имеет общий характер, что в случае меди  демонстрируется на рис. 4.

Риc. 4 - Рассеивание  ионов меди на придорожной территории

Выводы.

Пространственное распределение показателей качества снега на городских улицах с интенсивным транспортным потоком свидетельствует  о существенном вкладе автотранспортных средств в загрязнение снежного покрова. Загрязнения обусловлены выделениями  ингредиентов передвижными источниками (выбросы отработанных газов, выделения нефтепродуктов, износ резины и металлических деталей) и уносом снега и взвешенных частиц с дорожного полотна в результате движения автомобилей, а также работами по обслуживанию дорог в зимний период (обработка дорожного полотна противообледенительными средствами и очистка его соответствующей техникой с перебросом снега на прилегающие территории).  Придорожные участки городских земель характеризуются в целом высоким уровнем загрязнения снежного покрова.

  

Литература

1. Дворяк С. В., Маврин Г. В. Продолжительность залегания снежного покрова в Тукаевском районе Республики Татарстан // Актуальные проблемы науки: сб.науч.тр.по материалам Междунар. науч.-практ.конф. 30 мая 2011 г.: в 4 частях. Часть 2. – Тамбов: Изд-во ТРОО «Бизнес-Наука-Общество», 2011. – С.41-42.
2. Маврин Г. В., Дворяк С. В., Мифтахов М. Н., Соколов М. П. Применение атомно-абсорбционной спектроскопии с электротермической атомизацией для определения содержания тяжелых металлов в водных объектах // Межвуз. науч. сборник «Проектирование и исследование технических систем». Вып. 4. - Наб. Челны: Изд-во КамПИ. - 2004.С.124-130.
3. Walker, T.R., Young, S.D., Crittenden, P.D., Zhang, H., 2003. Anthropogenic metal enrichment of snow and soil in north-eastern European Russia. Environmental Pollution 121, 11–21.
4. Маврин Г. В., Дворяк С. В., Падемирова Р.М. Особенности пространственного распределения тяжелых металлов в снежном покрове промузла// Образование и наука Закамья Татарстана». № 1. 2006. http://kama/openet/ru:3128/site/journal/index.

References

1. Dvorjak S. V., Mavrin G. V. Prodolzhitel'nost' zaleganija snezhnogo pokrova v Tukaevskom rajone Respubliki Tatarstan // Aktual'nye problemy nauki: sb.nauch.tr.po materialam Mezhdunar. nauch.-prakt.konf. 30 maja 2011 g.: v 4 chastjah. Chast' 2. – Tambov: Izd-vo TROO «Biznes-Nauka-Obshhestvo», 2011. – S.41-42.
2. Mavrin G. V., Dvorjak S. V., Miftahov M. N., Sokolov M. P. Primenenie atomno-absorbcionnoj spektroskopii s jelektrotermicheskoj atomizaciej dlja opredelenija soderzhanija tjazhelyh metallov v vodnyh ob#ektah // Mezhvuz. nauch. sbornik «Proektirovanie i issledovanie tehnicheskih sistem». Vyp. 4. - Nab. Chelny: Izd-vo KamPI. - 2004.S.124-130.
3. Walker, T.R., Young, S.D., Crittenden, P.D., Zhang, H., 2003. Anthropogenic metal enrichment of snow and soil in north-eastern European Russia. Environmental Pollution 121, 11–21.
4. Mavrin G. V., Dvorjak S. V., Pademirova R.M. Osobennosti prostranstvennogo raspredelenija tjazhelyh metallov v snezhnom pokrove promuzla// Obrazovanie i nauka Zakam'ja Tatarstana». № 1. 2006. http://kama/openet/ru:3128/site/journal/index.htm.