Биологические методы оценки качества повогрунтов как значимый элемент системы экологического мониторинга на участках инфраструктуры железнодорожного транспорта

 

Злобина Ксения Валерьевна, Крошечкина Ирина Юрьевна, преподаватель специальных дисциплин, к.т.н., доцент

Филиал ФГБОУ ВО Самарский государственный университет путей сообщения» в г. Казани

 (Российская Федерация, г. Казань)

 

 

Железнодорожный транспорт, выполняя важные функции в развитии государства не может функционировать не затрагивая объекты природной среды и селитебные зоны. Инфраструктура данного вида транспорта самый протяжённый технологический комплекс объектов в России, который включает пути общего пользования, железнодорожные станции, устройства электроснабжения, сети связи, системы сигнализации, информационные комплексы, железнодорожный транспорт и метрополитен. Железнодорожные плети расположены во всех крупных городах, небольших поселениях и на участках вдалеке от жилой инфраструктуры. На всём протяжении их обслуживают десятки тысяч сотрудников. Элементы и конструкции ж/д инфраструктуры имеют унифицированную форму и создаются с учетом возможного негативного влияния на них климатических и гео-социальных факторов.

В условиях растущего антропогенного воздействия транспорта на биосферу остро встает вопрос не только о защите здоровья населения и сохранение природной среды, а уже более сложный вопрос о стратегии по оптимизации использования природных ресурсов [3]. Предприятия железнодорожной отрасли не всегда оказываются способны гибко и результативно реагировать на возникающие вызовы, в результате чего потенциальные возможности для получения экономической выгоды могут обращаться в источник проблем, анализ которых позволил выявить ряд ключевых моментов, из которых основным является необходимость повышения безопасности функционирования железнодорожного транспорта, особенно с точки зрения воздействие на природные комплексы и живые системы [2].

Политика ОАО "РЖД" в сфере охраны окружающей среды, прежде всего, ориентирована на повышение уровня экологической безопасности железнодорожных перевозок и сохранение объектов биосферы. При этом ключевым инструментом ее реализации является оценка воздействия объектов Компании на окружающую среду, что невозможно без осуществления комплексного мониторинга объектов окружающей среды [1].

В такой ситуации особенно важна объективная информация не только о фактическом состоянии объектов биосферы, но и прогноза его изменений в местах интенсивного антропогенного воздействия, которую возможно получить и систематизировать с помощью специальных систем наблюдения, оценки и прогноза.

Экологический мониторинг (далее ЭМ) является одной из составляющих частей системы управления охраной окружающей среды на Российских железных дорогах. Он заключается в получении аналитической информации о составе и свойствах загрязнения отраслевыми объектами, сравнении с установленными нормативами и передаче данной информации в базу данных для принятия управленческих решений.

В настоящее время ЭМ на железнодорожном транспорте осуществляется:

- производственными экологическими лабораториями (отделенческими);

- передвижными экологическими лабораториями (экологическими вагонами-лабораториями и лабораториями на автомобильном ходу);

- пунктами экологического контроля (ПЭК) тепловозов и путевой техники.

Наблюдения за уровнем загрязнения почв подразделяются на две категории. Кроме почвы как таковой, объектами наблюдений являются и атмосферные выпадения (осадки, сухие выпадения, снежный покров), позволяющие судить о величине потока загрязняющих веществ на земную поверхность [4].Необходимо отметить, что в условиях специфики отрасли и требованиям системы транспортной безопасности инструментальные методы почвенного мониторинга, обычные рекультивационные мероприятия имеют ряд недостатков и в большей степени тяжело реализуемые в условиях железнодорожной инфраструктуры.

Биомониторинг является неотъемлемой частью экологического мониторинга, однако в отличие от физико-химических методов не даёт точных и конкретных результатов. При этом, основное преимущество биомониторинга – экспресс оценка качества окружающей среды и степени ее загрязнения по состоянию биоты, которая не требует больших экономический, технологических и технических затрат. Важно, что методы биологического контроля позволяют оценить изменения параметров среды по наличию, жизнеспособности и поведению организмов, а также установить степень их загрязнённости и состояние биоценозов.

Поэтому наиболее эффективным и экономически обоснованным является сочетание методов биомониторинга и химического анализа.

Цель настоящего исследования является проведения анализ возможности применения методов биодиагностики для оценки качества почвогрунтов в условиях инфраструктуры железнодорожного транспорта на примере локомотивноремонтного депо – службы тяги ОАО «РЖД».

Биоиндикация – это способ оценки антропогенной нагрузки по реакции на нее живых организмов и их сообществ. возможной реакций живых организмов на воздействие вредных факторов может стать угнетение их роста и развития, появление аномальных морфологических признаков.

Такие виды, наиболее чувствительные к действию тех или иных изменений среды, получили название индикаторных видов, или биоиндикаторов. Биоиндикаторы – это группу особей одного вида или сообщества, по наличию или по состоянию которых, а также по их поведению судят о естественных и антропогенных изменениях в среде.

Использование организмов-индикаторов имеет ряд существенных преимуществ перед стандартными методами химического анализа:

- состояние биоиндикаторов отражает состояние среды в целом, а не ее отдельных параметров;

- в случае хронического действия негативного фактора живые организмы могут реагировать на него даже в случае очень низкой интенсивности воздействия в результате эффекта аккумуляции дозы;

- использование биоиндикаторов исключают необходимость регистрации многочисленных физических и химических параметров среды;

- использование биоиндикаторов является менее дорогостоящим и трудоемким по сравнению с методами физико-химического анализа;

- биоиндикаторы реагируют на кратковременные («залповые») выбросы токсикантов, которые могут быть пропущены при работе автоматической системы контроля с периодичным отбором проб на анализы;

- биоиндикаторы позволяют локализовать зоны повышенной концентрации загрязнителей в экологических системах;

- биоиндикаторы позволяют получать данные, необходимые для нормирования допустимой нагрузки на экосистемы разных типов, обладающих различной устойчивостью к действию внешних факторов [5].

Основным видом деятельности Локомотиворемонтных депо является предоставление услуг по восстановлению и оснащению (завершению) железнодорожных локомотивов, трамвайных моторных вагонов и прочего подвижного состава. Наиболее распространённые загрязнители территорий предприятий железнодорожной отрасли – нефть, нефтепродукты, мазут, топливо, смазочные материалы, тяжелые металлы. Очистка, утилизация и переработка загрязненного грунта, в качестве отхода представляет серьезную проблему данной отрасли.Фракции нефти имеют разную токсичность. Поэтому загрязнение тяжелыми фракциями наносит косвенный вред – ухудшает или вообще делает невозможным аэрацию почвы, понижает содержание в почве кислорода, что приводит к снижению количества или вообще вымиранию аэробной части микрофлоры и, наоборот, увеличению числа анаэробов.

Забор почвы проводили на территории производственной площадки непосредственно на участке Пункта экологического контроля тепловозов согласно ГОСТ 17.4.3.01-83 по методу конверта путем усреднения 14 точечных проб на трех горизонтах 0 – 5 см, 5-20 см и 20-40 см.

В исследовании для оценки степени токсичности негативной почвы использовали два тест объекта – редис Raphanus sativus (рис.1) [6] и кресс салат (рис.2) [7].

Рисунок 1 - Результаты всхожести семян редиса в водной вытяжке	Рисунок 2 - Всхожесть семян кресс салата и трансформация поливных вод в объеме почвенных образцов

 

Исследования показали, что присутствие в почве загрязнений ингибирует рост и развитие растений и отрицательно сказывается на всхожести семян редиса. При этом, на двух почвенных горизонтах от 0 до 5 см и от 5 до 20 см полученные результаты фитотоксичности отличаются не значительно и соответствуют 64,8 и 62,8 %. Установлено, что степень фитотоксичности уменьшается по мере увеличения глубины залегания почвенных горизонтов.

На втором этапе с помощью тест объекта кресс салат исследован уровень фитотоксичности верхнего слоя почвы. В подготовленную заранее почву опытного участка (глубина отбора 0- 5 см) и условно чистую почву (контрольный образец) было высеяно по 10 семян растения. Наблюдения проводились в течение 15 дней.

Отмечено, что салат, проросший в 0 пробе, то есть в чистой почве (контрольный образец) характеризуется всхожестью 80% и имеет вид здорового растения. При этом, в опытном образце отмечена нулевая всхожесть семян. Данный факт подтверждает высокую степень токсичности верхнего слоя почвы территории Локомотиворемонтного депо. Важно отметить, что при ежедневном поливе почвенных образцов замечена следующая особенность динамики течения жидкости и ее перемещение в объеме почвы: в контрольном образце (условно чистая почва) наблюдалось динамичное и равномерное просачивание воды в нижние горизонты, напротив, в опытных образцах имело место «заболачивание» поверхностного горизонта и в дальнейшем медленное течение жидкости в почвенные глубины. Можно предположить, что затрудненное просачивание и трансформация воды в объеме почвы производственного участка связано с присутствием нефтяного загрязнения, то есть наличия соединений, которые забивают почвенные капилляры и воздушные каналы, обеспечивая высокую слипаемость частиц почвы.

Биологические методы имеют над аналитическими методами ряд преимуществ: они достаточно просты в использовании, быстры в определении результатов и сравнительно не дороги.Проведенные исследования показывают, что в условиях инфраструктуры железнодорожного транспорта применение методов биомониторинга для оценки степени воздействия производственной деятельности на почву являются возможными и достаточно эффективными. Таким образом, с учетом ряда преимуществ методов биотестирование среди методов мониторинга можно предложить их внедрение как систематизированного подхода контроля эффективности природоохранных мероприятий в части защиты почвенных ресурсов.

 

Используемая литература:

1. Экологическая стратегия ОАО "РЖД" на период до 2020 года и перспективу до 2030 года (утверждена распоряжением ОАО "РЖД" от 22.06.2016 N 1227р) [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.rzd.ru      

2. Транспортная стратегия Российской Федерации на период до 2030 года/ утв. Распоряжением Правительства Российской Федерации от 22 ноября 2008 г. № 1734-р. [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.rzd.ru      

3. Бельдеева Л.Н. Экологический мониторинг: Учебное пособие./АлтГТУ им. И.И. Ползунова. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 1999. – 122 с.

4. Биомониторинг состояния окружающей среды: учебное пособие /Под. ред. проф. И.С. Белюченко, проф. Е.В. Федоненко, проф. А.В.Смагина. – Краснодар: КубГАУ, 2014. – 153 с.;

5. Семерня М.М. Использование методов биоиндикации в оценке состояния почв [Электронный ресурс] – режим доступа: Студенческий научный форум 2020, https://scienceforum.ru/2020/article/2018022812

6. Галицкая П.Ю., Селивановская С.Ю., Гумерова Р.Х. Тестирование отходов, почв, материалов с использованием живых систем. – Казань: Казанский университет, 2011. – 47 с.

7. Маслов К.М., Крошечкина И.Ю. Комплексные решения в области экологической безопасности производственных объектов службы тяги ОАО «РЖД» // Материалы IV Научно-практической студенческой конференции «Актуальные проблемы транспортной отрасли», Казань, 2021. – С. 38-42