THE BACTERIAL POLLUTION OF THE BALLAST

Крошечкина И.Ю.¹, Зубрев Н.И.²

¹кандидат технических наук, Московский государственный университет путей сообщения; ²кандидат технических наук, доцент, Московский государственный университет путей сообщения

БАКТЕРИАЛЬНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОТСЕВА БАЛЛАСТА

Аннотация

В статье проведен анализ фракционного состава балластного щебня и исследование бактериального загрязнение мелкой фракции отработанного балластного слоя.

Ключевые слова: балластный слой, щебень, железнодорожный транспорт, микроорганизмы.

Kroshechkina I.Yu.¹, Zubrev N. I.²

¹Candidate of Technical Science, associated professor, Moscow State University of Means of Communication; ²Candidate of Technical Science, professor, Moscow State University of Means of Communication

THE BACTERIAL POLLUTION OF THE BALLAST

Abstract

The article deals with the analysis of the fractional structure of the ballast rubble and the research of the bacterial pollution of the small fraction of the used ballast layer.

Keywords: ballast layer, rubble, railway transport, microorganisms.

Железнодорожный транспорт является лидирующим в системе пассажиро - и грузоперевозок, при этом возрастает значение экономических и экологических факторов. Учитывая это железнодорожные компании мира проводят систематическую работу, направленную на сокращения расходов и снижения негативного воздействия транспортной инфраструктура на окружающую среду. Немаловажным является экологический фактор – согласно данным Агентства по защите окружающей среды США (EPA) перенос грузопотоков с автомобильного транспорта на железнодорожный способствуют снижению выбросов вредных веществ на две трети [1].

Негативное воздействие на природные среды железнодорожного транспорта происходит как при эксплуатации транспортных объектов, так и при строительстве и реконструкции железнодорожного пути.  Известно, что  при среднем и капитальном ремонтах пути на обочину железнодорожного полотна выбрасываются до 70 % отсева балласта и только  30 % перевозят на базу путевых машинных станций для очистки и повторного использования [2]. Известно, что после операций очистки в щебёноочистительной машине отсев балласта размером фракций от 40 до 0,001 мм является отходом III класса опасности с содержанием до 30 мг/кг солей тяжёлых металлов и до 1,4 мг/кг бензапирена [6]. За год на перегонах накапливается до 800 тыс.т подобных отходов. Около 70 % отсева балласта без должной обработки передается  частным лицам или используют для отсыпки обочин магистралей [2].

В Стратегии развития железнодорожного транспорта Российской Федерации до 2030 года предусмотрено активное развитие ремонтно-путевого комплекса, как одного из важных элементов функционирования железнодорожных дорог в России [3]. В связи с этим, исследование фракционного состава, степени загрязнения балластного слоя, а также вопросы его обезвреживания и рециклинга становятся наиболее актуальными.

На качество балласта большое влияние оказывает размеры и физические свойства щебня, а также  наличие загрязнений.  Одним из наиболее опасных загрязнителей  являются  мелкие фракции, образующиеся в результате истирания частиц щебня. Щебень, предназначенный для балластировки верхнего строения пути, должен быть чистым, без посторонних включений (органических, мергелистых или глинистых) [4].

В свежем балласте допустимые мелкие фракции определяют эксплуатационный показатель щебня и  составляют, как правило, 3 — 5 % общей массы. Увеличение их доли приводит к ухудшению качества балласта. Мелкой считается фракция, которая проходит через квадратное отверстие сита размером 22,4 мм [5].

В работе проведено исследование фракционного состава отработанного балластного слоя, отобранного на участках №1 и №2 Горьковской железной дороги (таб.1). Масса каждой пробы составляла 10 кг.

Таблица 1 -  Отсеивание щебня по фракциям

d сита, мм	Вес фракции, кг		Процентное содержание фракции в объеме балластного слоя, %
	участок №1	участок №2	участок №1	участок №2
70	1,900±0,12	1,200±0,1	19	12
60	2,650±0,19	2,360±0,18	26,5	23,6
40	1,580±0,10	1,870±0,15	15,8	18,7
30	1,370±0,08	1,280±0,9	13,7	12,8
25	1,100±0,09	1,300±0,10	11	13
23	0,600±0,05	0,940±0,7	6	9,4
15 и менее	0,800±0,05	1,050±0,8	8	10,5

Большая часть  отсева до 92% от общей массы приходится на фракции  70-23 мм, а остальные ~ 9% составляют мелкую фракцию, которая загрязнена тяжелыми металлами и нефтепродуктами[7]. Кроме того, при проведении ремонтных работ железнодорожного полотна частички мелкой фракции загрязняют  приземный слой воздуха, приводя к сильному пылению. В работе [8] было установлено, что полоса отвода вблизи железнодорожного полотна загрязнена различными микроорганизмами, в том числе патогенными. Можно предположить, что и в мелкой фракции отсева балласта они также присутствуют.

Для оценки бактериального загрязнения отсева балластного слоя были проанализированы образцы фракции менее 15 мм на присутствие микроорганизмов и микроскопических грибов. Токсичность определяли  по методу Эймса, видовой состав с помощью определителя Берджи [9].

В пробах обнаружено от 14 до 30 колоний микроорганизмов. При исследовании видового разнообразия микробного сообщества в отсеве балластного слоя не выявлено широкого спектра родов микроорганизмов и микроскопических грибов. Установлено присутствие лишь условно-патогенных бактерий родов Pseudomonas, Clostridium, Escherichia, патогенных бактерий рода Bacillus и микроскопические грибы рода Aspergillus которые могут вызывать заболевания нервной системы, заболевания крови и инфекции желчных путей.

Отметим, что твердые каменистые субстраты не являются местом колонизации микроорганизмов, поэтому наличие активных (жизнеспособных) форм микроорганизмов возможно лишь на биопленках, покрывающих такие объекты, либо на остатках органического вещества. С другой стороны, малую численность колоний болезнетворных микроорганизмов можно объяснить присутствием в балластном слое тяжелых металлов, подавляющих жизнедеятельность микроорганизмов.

Полученные результаты необходимо учитывать при утилизации мелкой фракции отработанного балласта и  для защиты работников железнодорожного транспорта при проведении ремонтных работ пути.