Оценка загрязненности почв

Проектные решения транспортных сооружений должны быть направлены на обеспечение естественных функций почвы вблизи транспортных сооружений. Почва является:

· жизненной основой и средой обитания человека, животных, растений и почвенных организмов;

· составной частью природного баланса, с его круговоротами воды и питательных веществ;

· средой разложения, компенсации и синтеза материальных субстанций благодаря таким свойствам, как фильтровальная способность, буферное действие и преобразование веществ, в том числе для защиты грунтовых вод;

· «архивом» истории природы и культуры.

В соответствии с нормативными документами в почве придорожной территории оценивают концентрацию свинца, кадмия, цинка, меди, нефтепродуктов, солей, ртути, мышьяка, никеля, магния, полихлорированных бифенилов, бенз(а)пирена. Кроме того, проводится микробиологический анализ почв, оценивается почвенное плодородие, изучается химический состав придорожного воздуха, элементный состав почвенных образцов. Работы по отбору проб почв обычно проводят на территории ближайшей периферии проектируемой дороги в соответствии с требованиями ГОСТ 17.4.3.01 - 83 «Охрана природы. Почва. Общие требования к отбору проб» и МУ 2.1.7.730 - 99 «Методические указания. Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест». Наибольшая плотность точек отбора проб должна быть в зонах проектируемых дорожных развязок. Важной является оценка загрязнения почв тяжелыми металлами - свинцом, цинком, медью, кадмием. Величина ориентировочно допустимой концентрации (ОДК) этих металлов с учетом фоновых значений зависит от группы почв (ГН 2.1.7.020 - 94 «Ориентировочно допустимая концентрация тяжелых металлов и мышьяка в почвах с различными физико-химическими свойствами (валовое содержание, мг/кг)») и приведена в табл. 5.1.

В табл. 5.2 приведены результаты оценки агрохимических показателей плодородия почв вблизи крупной городской автомагистрали (Ленинградский проспект, Москва) и концентрация в них тяжелых металлов и солей, полученные А. В.Лобиковым.

Таблица 5.1. - Ориентировочно допустимая концентрация, мг/кг, тяжелых металлов и нефтепродуктов в разных почвах

Изменение концентрации хлорида натрия и сульфатов на поверхности почв связано с обработкой дорожного покрытия противогололедными реагентами.

Таблица 5.2. - Результаты мониторинга качества почв вблизи автомагистрали

Микробиологическая активность придорожных почв оказалась достаточно высокой. О возможном преобладании анаэробных процессов можно судить по повышенному количеству сульфитредуцирующих клостридий. Концентрация этих микроорганизмов напрямую связана со способностью почвы к регенерации. Не менее важно для регенерации присутствие в почве целлюлозоразлагающих микроорганизмов, которые, однако, чувствительны к неблагоприятным изменениям среды.

Устойчивость почв к химическому загрязнению связана с ее свойствами. Плодородные почвы с высоким содержанием гумуса связывают свинец и кадмий в менее доступную для растений форму. Подкисление почвы вызывает уничтожение азотфиксирующих бактерий, отравление разрыхляющих почву организмов (дождевых червей), десорбцию питательных веществ растений, а также повреждение грибниц. Уплотнение почвы и нарушение окислительно-восстановительных условий вызывает увеличение подвижности металлов. Макро- и микроэлементный состав почвы также может менять токсичность свинца и кадмия, которые обнаруживают антагонизм при поступлении в растения с кальцием и фосфором.

Концентрации тяжелых металлов, г/м³, в почве на разном расстоянии от кромки дорожного полотна определяют по формуле

РТ,м = Р0Ь-%к„, (5.1)

где Р₀ - концентрация загрязнителя в почве вблизи кромки дорожного полотна, г/м³; L - расстояние от оси дороги, м; b - показатель рассеивания, для средней полосы России b = 0,42; k_h, k_v - коэффициенты, учитывающие возвышение проезжей части над окружающей местностью и скорость ветра.

Выпадающие на поверхность почвы тяжелые металлы, как правило, концентрируются в слое глубиной 20...50 мм, и их концентрация снижается вглубь по профилю почвы. Уровень загрязнения поверхностного слоя почвы свинцом, мг/кг, определяют по формуле

Ро = Рп№)<[РткЪ (5.2)

где Р_П - содержание свинца на поверхности земли, мг/м²; h - толщина почвенного слоя, в котором распределяются выбросы свинца, на пахотных землях h = 0,2...0,3 м, на остальных видах угодий h = 0,1 м; ρ - плотность почвы, ρ = 1 600 кг/м³; [ Р _ПДК] - предельно допустимая концентрация свинца в почве, [ Р _ПДК] = 32 мг/кг.

Содержание свинца на поверхности земли рассчитывают по формуле

Р _П = 0,4 k ₁ U _v T _рP F, (5.3)

где k ₁ - коэффициент снижения содержания в зависимости от удаленности от дороги (края проезжей части); U _v - коэффициент влияния скорости и направления ветра; принимается равным отношению площади розы ветров со стороны дороги, противоположной рассматриваемой зоне, к ее общей площади; Т _р - расчетный срок службы дороги, Т _р = 7 300 сут; Р _т - интенсивность выделения свинца транспортным потоком, мг/(м • сут); F - фоновое загрязнение поверхности, мг/м².

Значения коэффициента снижения содержания тяжелых металлов k ₁ в зависимости от удаленности L от дороги принимают следующими:

Интенсивность выделения свинца транспортным потоком определяется по формуле

(5.4)

где К ₀, К _В - коэффициенты учета соответственно оседания свинца в системе выпуска двигателей АТС и выброса свинца в виде твердых частиц, К ₀ = К _В = 0,8; m_v - коэффициент влияния скорости движения на выбросы, определяется графически (рис. 5.1); G_i - расход топлива АТС i -й марки, л/км; N _i Р _i - концентрация соединений свинца в бензине, в неэтилированном Р _i < 0,018 г/кг [13], в этилированном Р _i < 0,23 г/кг (ГОСТ Р 51313 - 99 «Бензины автомобильные. Общие технические требования»); N _i -

Расчеты концентраций свинца в почве проводят для всех участков дорог, отличающихся условиями движения, и сравнивают с предельно допустимыми значениями. При превышении ПДК необходимо использовать методы и средства инженерной защиты почв.

Приведенная выше методика разработана в начале 1970-х гг., когда в автомобильных двигателях использовали в основном этилированные бензины. В последнее десятилетие объемы производства этилированных бензинов постоянно снижаются, и с 2003 г. на территории России запрещено их производство и использование. Снижается соответственно загрязнение почв свинцом. Поэтому значения концентрации, полученные по формулам (5.2) - (5.4), оказываются значительно завышенными по сравнению с результатами натурных наблюдений. Так, измерения, выполненные на Московской кольцевой автомобильной дороге (МКАД), показали, что сверхнормативное загрязнение почвы свинцом регистрируется только на расстоянии 10 м от дороги. Поэтому основным методом, позволяющим оценить содержание свинца в почве придорожной территории, до появления адекватной расчетной методики должны быть измерения.

Концентрацию в почве других металлов (никель, кобальт, хром, цинк, медь, кадмий), которые также фиксируют по результатам измерений на придорожных территориях, можно оценить по полученным значениям концентрации свинца в почве. По данным В. П. Подольского и В. Г. Артюхова, наблюдаются устойчивые соотношения между содержанием свинца и других металлов в почвах придорожной полосы (табл. 5.3).

Таблица 5.3. - Содержание тяжелых металлов в почве придорожной полосы

Степень техногенного загрязнения почв химическими веществами можно оценить по коэффициентам концентрации загрязняющих веществ К _с и суммарному показателю загрязнения Z _с. Коэффициент К _с определяют по формуле

Кс=^, (5.5)

где Р _факт, Р _фон - фактическая и фоновая концентрация химического вещества в почве (см. табл. 5.1).

Суммарный показатель загрязнения Z _с определяют как сумму коэффициентов загрязнения отдельными веществами:

Z _с = L,Ка. (5.6)

Степень опасности загрязнения почв веществами оценивается по данным табл. 5.4.

Таблица 5.4. - Значения суммарного показателя загрязнения Z _с для разных уровней загрязнения почв

Поиск по сайту: