Оценка уровня загрязнения почв в придорожной полосе автотранспортными выбросами свинца

 

При работе двигателей автомобилей в воздух с газооб­разными компонентами попадают аэрозольные и пылевид­ные частицы, среди которых соединения свинца и углерода (сажи) составляют основную долю. Наибольшую опасность для окружающей среды представляют соединения свинца, образующиеся при работе двигателей сгорания на этилиро­ванном бензине.

Соединения свинца употребляются в качестве антидетонирующей добавки в этилированном бензине марки А-76 в ко­личестве 0,17 г на кг топлива и марки А-92 в количестве 0,37 г на кг топлива.

Хорошо известно, что опасность накопления соединений свин­ца в почве обусловлена доступностью его растениям и перехо­дом по звеньям пищевой цепи в животных, птиц и человека.

В расчетной оценке уровня загрязнения почв свин­цом полагается, что

20 % общего количества соединений свин­ца разносится в атмосфере в виде аэрозолей, 80 % выпадает в виде твердых частиц размером до 25 мкм и водораствори­мых соединений на поверхности земель, прилегающих к до­роге. Эти соединения накапливаются в почве на глубине па­хотного слоя или на глубине фильтрации дождевых осадков.

Оценка загрязнения придорожных земель выбросами свин­ца автомобильным транспортом проводится путем расчетного определения уровня загрязнения поверхностного слоя почвы, который определяется по формуле

 

P_c=P_n/(h-P), (6)

 

где Р_с- уровень загрязнения поверхностного слоя почвы свинцом, мг/кг;

h- толщина почвенного слоя (в метрах), в котором распо­лагаются выбросы свинца, для пахотных земель принимается 0,2 м, для остальных угодий - 0,1 м;

Р- плотность почвы, кг/м³;

Р_п-отложение свинца на поверхности земли (мг/м³), опре­деляемое по формуле

 

Р_п =0,4*K₁*U_V*T_Р*P_Э, (7)

 

где: К₁ - коэффициент, учитывающий расстояние от проез­жей части (К₁=0,1);

U_V - коэффициент, зависящий от силы и направления вет­ров, принимается равным отношению площади розы ветров со стороны дороги, противоположной рассматриваемой зоне к общей площади;

Т_Р - расчетный срок эксплуатации дороги в сутках, принима­ется равным 7300 суток, что соответствует 20-летнему про­гнозному сроку;

Р_Э - мощность эмиссии свинца.

Мощность эмиссии свинца при данной среднесуточной ин­тенсивности движения автомобилей определяют по формуле

 

Р_э=К_п*К_о*m_р*К_т*∑(G_i*Р_i*N_i), (8)

 

где Р_э - измеряется в мг/м в сутки;

К_п=0,74 - коэффициент пересчета единиц измерения;

m_р - коэффициент, учитывающий дорожные и автотранс­портные условия, принимается в зависимости от средней ско­рости потока;

К_о=0,8 - коэффициент, учитывающий оседание свинца в системе выпуска отработавших газов;

К_т - коэффициент, учитывающий долю выбрасываемого свинца в виде твердых частиц в общем объеме выбросов;

G_i- средний эксплуатационный расход топлива для соответ­ствующей марки автомобиля, л/км;

N_i - среднесуточная интенсивность движения автомобилей соответствующей марки;

Р_i- содержание добавки свинца в топливе, применяемом на автомобиле рассматриваемого типа, г/кг.

Полученные расчетом уровни загрязнения почвы свинцом сопоставляют с общесанитарным показателем, который равен 32 мг/кг.

 

6.2. Оценка уровня загрязнения атмосферного воздуха

 

Оценка уровня загрязнений производится для оксидов азо­та (NO_x), оксида углерода (СО), углеводородов (С_хН_х), соеди­нении свинца (РЬ) на различном удалении от дороги. Мощ­ность эмиссии первых трех компонент для каждого газооб­разного загрязнителя вычисляется по формуле

 

q = 2,06*10^-4*m*(∑Gik*N_ik*K_{k +} ∑G_id*N_id*K_d), (9)

 

где i - индекс суммирования (тип автомобиля);

q - мощность эмиссии данного вида загрязнений от транс­портного потока на конкретном участке дороги, г/(мс);

m - коэффициент, зависящий от средней скорости транс­портного потока (m = 0,1);

G_ik- средний эксплуатационный расход топлива для данно­го типа карбюраторных автомобилей, л/км;

G_id- то же, для дизельных автомобилей, л/км;

N_ik- перспективная расчетная интенсивность движения каж­дого типа карбюраторных автомобилей, авт/час;

N_id - то же, для дизельных автомобилей, авт/час;

К_к и K_d - коэффициенты, принимаемые для данного ком­понента загрязнения для карбюраторных и дизельных двига­телей.

Мощность эмиссии в воздушную среду соединений свинца в виде аэрозолей определяется по формуле

 

q_pb = 2,06*10^-7 *К₀ *m_p –K_г -(∑G_ik *N_ik *P_ik), (10)

 

где q - мощность эмиссии в воздушную среду соедине­ний свинца от транспортного потока, г/(мс);

гл_р- коэффициент, учитывающий дорожные условия и за­висящий от средней скорости потока;

К₀ - 0,8 - коэффициент, учитывающий оседание свинца в системе выпуска отработавших газов;

К_г - 0,2 - коэффициент, учитывающий долю выбрасывае­мого свинца в виде аэрозолей в общем объеме выбросов;

P_ik - содержание добавки свинца в топливе, применяемом в автомобилях.

 

6.3. Оценка уровня шумового воздействия автотранспорта

 

Эквивалентный уровень транспортного шума в придорож­ной полосе определяется по формуле

 

L_ЭKB = L_TРП + ∆L_V + ∆L_i + ∆L_d + ∆L_k + ∆L_ДИЗ - (∆L_L • K_p), (11)

 

где L_ТРП - уровень шума на расстоянии 7,5 м от оси ближ­ней полосы движения, дБА.

L_ТРП = 50 + 8,8*lgN. (12)

 

К_р=1,1 - коэффициент, учитывающий тип поверхности меж­ду дорогой и точкой замера (зеленый газон).

Уровень шума в зависимости от расстояния от крайней по­лосы движения будет изменяться в соответствии с уменьше­нием величины ∆L_L.

Предельно допустимый уровень шума для территорий сель­скохозяйственного назначения - 50 дБА.

В процессе строительства дороги существенные шумовые воздействия на окружающую среду оказывают строительно-дорожные машины. Такое воздействие будет осуществляться только в дневное время и на ограниченных участках, связан­ных непосредственно со строительством на конкретном учас­тке дороги. Для снижения уровней шума на строительных пло­щадках необходимо использовать шумозащитные кожухи на излучающих интенсивный шум агрегатах, а также переносные временные шумозащитные экраны. Шум от работы дорожных машин в среднем на 25...30 дБа больше, чем при движении транспортного потока. Одна­ко такое интенсивное шумовое воздействие носит вре­менный характер.

 

6.4. Сохранение плодородия земель

 

При сооружении земляного полотна автомобильных дорог важнейшей задачей является сохранение плодородного слоя почвы, который представляет собой сложную органоминеральную систему, требующую для своего существования оп­ределенных условий. На каждом гектаре почвенного слоя со­держится более 1 т бактериальной биомассы, обеспечиваю­щей жизнедеятельность множества растительных и животных организмов, дающих около 90 % продуктов питания челове­ку. Эти весьма ценные плодородные качества почв уничтожа­ются при несоблюдении природоохранных мероприятий в про­цессе возведения земляного полотна.

При выполнении подготовительных работ и сооружении земляного полотна необходимо провести следующие мероп­риятия:

- расчистку дорожной полосы и площадей для дорожных сооружений в строго отведенных границах (а в залесенных участках - лишь в зимнее время), размещение лесосечных складов, трелевочных волоков в пределах отведенной дорож­ной полосы;

- снятие, сохранение плодородного слоя почвы и исполь­зование его в сельском хозяйстве;

- недопущение размывов, оползней, эрозии.

В процессе возведения земляного полотна можно выявить следующие виды нарушения почв:

а) эрозия почв (неудовлетворительное ведение работ, инженерной подготовки и др.);

б) уплотнение почв (выполнение строительно-монтажных, транспортных и заготовительных работ);

в) разрушение почвенной структуры (использование дорожной техники без достаточного учета физико-механических свойств плодородного слоя);

г) заболачивание (изменение водного режима земель из-за необеспеченности водоотвода или поднятия грунтовых вод);

д) иссушение (например, связанное с понижением уровня
грунтовых вод);

е) оползни (отрыв и перемещение вниз по склону земля-
ных масс).

Все эти факторы должны учитываться при проектировании земляного полотна, выборе средств механизации, а также тех­нологии и организации работ.

Если весьма ценные плодородные качества почв сравни­тельно легко и быстро уничтожаются, то процесс восстанов­ления плодородия почв очень сложен и длителен, например, чтобы воссоздать слой плодородной почвы толщиной 10 см требуется около 100 лет.

Снятие плодородного слоя почвы производится, как пра­вило, в талом состоянии в теплый и сухой период года. Пло­дородный слой почвы снимают как с территорий постоянно­го отвода, занимаемых дорожной конструкцией и искусст­венными сооружениями, так и с территорий, отводимых во временное пользование для размещения временных зда­ний и сооружений, карьеров и резервов, отвалов материа­лов и др.

При подготовке территории под земляное полотно с уст­ройством притрассовых боковых резервов или без них пло­дородный слой почвы сдвигают в валы на границе полосы отвода. В дальнейшем плодородный грунт используют для

рекультивации притрассовых боковых резервов, для укреп­ления откосов земляного полотна, а также для рекультивации сосредоточенных карьеров, временных дорог, повышения плодородия малопродуктивных угодий и других сельскохозяй­ственных целей.

 

6.5. Рекультивация земель

 

Вопросы рекультивации земель сравнительно недавно стали обязательными элементами проекта организации строительства дорог. Все работы по рекультивации проводят в два этапа: тех­нический и биологический.

Техническая рекультивация выполняется непосредственно в процессе выполнения земляных работ или сразу же после ос­вобождения временно занимаемых земель. Она включает сня­тие и хранение плодородного слоя почвы, вертикальную плани­ровку нарушенных земель, откосов, мероприятия по предотвра­щению водной и ветровой эрозии, нанесению плодородного слоя почвы и т.п. Все эти работы не отличаются особой спецификой и поэтому выполняются организацией, строящей дорогу.

Биологический этап включает агрохимические мероприятия по восстановлению плодородия нарушенных земель, а также не­посредственное возвращение земель к первоначальному виду. Эти работы отличаются большой специфичностью и зависят от назначения рекультивируемых земель (пашня, лесопосадки, вы­гоны). Биологическую рекультивацию выполняют землепользо­ватели за счет средств предприятий, организаций и учрежде­ний, проводивших на этих землях работы, связанные с наруше­нием почвенного покрова.

На основе общих требований по восстановлению плодородия земель с учетом способов обработки почв и процесса роста сель­скохозяйственных культур и других растений установлены следую­щие требования к рекультивируемым территориям.

1. Поперечные уклоны восстанавливаемых рекультивацией земель должны обеспечить устойчивость земли против водной эрозии. Для большинства разновидностей почв допускаемым ук­лоном рекультивации i можно принимать i < 100%о при шири­не рекультивируемой полосы 10...30 м. При рекультивации под пастбища и сенокосы допускается уклон рекультивации до 20...40%о, при рекультивации под водоем допускается заложе­ние откоса - 1:4.

2. Равенство урожайности приведенной рекультивирован­ной земли и основного поля. Основным показателем этого требования является толщина плодородного слоя h_n, которая должна быть не меньше толщины плодородного слоя почвы основного поля h₀.

3. Максимальное удобство обработки земель под все виды сельскохозяйственных культур всеми видами сельскохозяйствен­ных машин.

4. Соблюдение условий водно-теплового режима земляно­го полотна.

На основе накопленного дорожными организациями опыта перечень работ по рекультивации нарушенных земель включа­ет следующее:

- подготовка поверхности для снятия растительного слоя (удаление кустарника, пней, камней и др.);

- снятие плодородного слоя почвы;

- погрузка и транспортировка плодородного грунта на ре­культивируемую поверхность;

- уположивание рекультивируемой поверхности с таким расчетом, чтобы была возможность провести биологическую рекультивацию;

- внесение удобрений, посев многолетних трав, кустарни­ков, деревьев.

Для выполнения работ рекультивации могут быть использо­ваны различные типы землеройно-транспортных машин. Наи­более благоприятным периодом для выполнения работ являет­ся весенне-летний период.

В равнинной и слабо пересеченной местности рекультива­цию земель, занятых боковыми резервами, осуществляют по дуге параболы и касательной к ней линии допустимого уклона, что наиболее просто выполнить в процессе возведения земляного полотна бульдозером или автогрейдером.

Рекультивацию притрассовых боковых резервов глубиною более 1,0 м можно производить по одной из предлагаемых схем:

- засыпкой привозным инертным материалом с последующей укладкой на него плодородного слоя почвы;

- уположение внешнего откоса резерва с использованием грунта с прилегающей к резерву территории.

Техническую рекультивацию сосредоточенных карьеров и резервов производят по схемам, аналогичным при рекультива­ции притрассовых боковых резервов, т.е. путем засыпки выра­ботанного пространства материалами отвалов вскрыши или выполаживанием откосов выработки. При сельскохозяйственном направлении рекультивации плодородный слой почвы лучше укладывать не сразу после засыпки карьера, а после использо­вания спланированной территории под сенокосы или пастбища в течение двух-трех лет. При этом перед укладкой плодородного слоя почвы должно быть проведено рыхление или вспашка спланированной поверхности. Толщина плодородного слоя по­чвы должна быть не менее 20...50 см, если рекультивируемая территория будет использоваться под пашню.

Заполнение выработанного пространства карьеров можно производить также промышленными и бытовыми отходами с последующей засыпкой отходов плодородной почвы толщиной не менее 10 см. Создание растительного покрова производится посевом многолетних трав.