Мониторинг почвы в зоне влияния асфальтобетонного завода

Почвенный покров Земли является важнейшим природным образованием, обладающее только ей присущими строением, составом и свойствами, который определяет многие процессы, происходящие в биосфере. Поэтому чрезвычайно важно изучить почвенный покров, его современное состояние и изменения под влиянием антропогенной деятельности [1, с. 38].

Антропогенное воздействие на почвы носит прямой и косвенной характер и, как правило, приводит к нарушениям почвы, т.е. к изменению состава и свойств почвы, как динамической системы, выражающемуся в нарушении равновесных экологических процессов [2, с. 16].

В настоящее время предприятия дорожного хозяйства имеют широкое повсеместное распространение и создают определенную угрозу окружающей среде.

Целью нашего исследования было дать оценку экологического состояния почв на территории асфальтобетонного завода.

Основной источник загрязнения – газоочистное оборудование асфальтосмесителя (дымовая труба).

Стандартная асфальтосмесительная установка оборудо- вана следующими пылеочистными устройствами с проектной производительностью:

• 1.    Первая ступень – прямоточный осевой циклон; коэффициент пылеочистки; К₁ = 40%;

• 2.    Вторая ступень – групповой циклон СЦН (система централизованного наблюдения) – 40 (4 циклон); К₂ = 87%;

• 3.    Третья ступень – мокрый пылеуловитель ударно-инерционного действия; К₃ = 65%.

В атмосферу выбрасываются следующие вещества: пыль неорганическая с сод 20-70% SiO2, углеводороды предельные С12-С19, углерод черный (сажа), сера оксид; углерод оксид, азот оксид, азот диоксид, зола мазута, бензапирен.

Согласно санитарно-эпидемиологических правил и нормативов (СанПин 2.2.1/2.2.1.1200-03) по санитарной классификации предприятий и производства промплощадка АБЗ (асфальтобетонный завод) относится к предприятиям II класса опасности с санитарно-защитной зоной 500 м – производство асфальтобетона на стационарных заводах [3].

Для оценки качества исследуемой территории были отобраны пробы почвы и битума (др. название асфальтит) в северо-западной стороне асфальтобетонного завода,

Содержание загрязняющих веществ в исследуемой почве

Таблица 1

Аналитический показатель № пробы ПДК [5] № 1 битум № 2 почва Гумус, % 1,5 ± 0,1 3,6 ± 0,2 4,0 – 6,0 Нефтепродукты, мг/кг 885 120,67 100 Влажность при ест. усл., % 10,65 ± 1,64 16,87 ± 1,75 30 Влажность при 150°С, % 11,25 ± 1,13 17,92 ± 3,05 0,80 Летучий фенол, мг/кг менее 0,01 менее 0,01 0,05 – 4,0 Азот нитратный, мг/кг (по NO3) 2,7 ± 0,5 7,8 ± 1,5 130 Азот нитритный, мг/кг (по NO₂) 1,5 ± 0,3 1,6 ± 0,3 130 Азот аммонийный, мг/кг 4,9 ± 0,9 4,7 ± 0,9 40 – 60 Кислотность обменная 3,6 ± 0,8 8,9 ± 0,8 pH водной вытяжки, ед. pH 6,8 ± 0,3 6,2 ± 0,3 4,0 – 4,8 pH солевой вытяжки, ед. pH 6,3 ± 0,3 5,9 ± 0,3 6,6 – 6,8 Хлорид-ион, мг/кг 672,49 ± 47,07 932,68 ± 65,28 560 Содержание металлов Подв. форма Валов. форма Медь, мг/кг 16,26 ± 4,11 18,75 ± 5,62 3,0 55 Свинец, мг/кг 15,35 ± 4,61 12,78 ± 3,83 6,0 32 Кобальт, мг/кг 27,65 ± 8,29 35,41 ± 10,62 5,0 – Марганец, мг/кг 635,61 ± 190,68 765,2 ± 229,56 80 1500 Никель, мг/кг 78,26 ± 21,39 78,26 ± 22,31 4,0 85 Кадмий, мг/кг менее 0,05 менее 0,05 1,0 2,0 Ртуть, мг/кг менее 0,05 менее 0,05 – 2,1 Мышьяк, мг/кг менее 0,05 менее 0,05 – 2,0 т.к. из-за ранее проведенных исследований было выявлено, что именно северо-западная сторона наиболее угнетенная, причина этому направление ветра и форма рельефа. Также непосредственно в северо-западной стороне разлит битум на большую площадь земли (примерно 10 м2). Пробы были исследованы в лаборатории экологического мониторинга физико-химических загрязнений окружающей среды и был выявлен результат анализа, приведенный в таблице 1.

В ходе исследований было установлено, что содержание нефтепродуктов в обеих пробах превышает нормативы ПДК (предельно допустимая концентрация), причем в пробе № 1 на 88,5%, в пробе № 2 на 20,67%. Концентрация хлорид-ионов также превышает установленные стандарты, в пробе № 1 на 20%, а в пробе № 2 на 66,55%. Валовая форма содержания тяжелых металлов не превышает установленные нормы, а подвижная форма превышает в десятки раз. По сравнению с исследованием 2017 года (таблица 2) содержание тяжелых металлов переваливают за пределы установленных норм ПДК.

Источники поступления никеля, меди и кобальта в окружающую среду это выхлопные газы автомашин и тракторов завода, так как на территории завода имеется ряд устаревшего автотранспорта, которые выделяют значительное количество токсичных элементов и в таких транспортах нет нейтрализаторов выхлопных газов, газообразные твердые продукты их сгорания являются одними из главных источников загрязнения окружающей среды [4, с. 10]. Один из источников загрязнения никелем окружающей среды являются горнорудная промышленность, где в карьере добывают горную породу – гранит, которую путем дробления перерабатывают в гранитный щебень. Гранитный щебень – это один из основных компонентов необходимых для приготовления асфальтобетонной смеси в дальнейшем для прокладки дорог и автомагистралей. А на территории асфальтобетонного завода находятся горы данного материала, вероятно, чем и обусловлено наличие в составе почвы никеля.

Согласно анализу, образцов почвы и битума установлено, что на территории завода в больших количествах поступает свинец. Известно, что раньше в качестве топлива использовался этилированный бензин, в состав которого и входил свинец и его органические соединения. Однако начиная с 2002 гг. этилированный бензин запрещен в России, как и во многих европейских странах. Естественно, в настоящее время на территории завода нет транспорта, который бы работал на этилированном бензине, весь автотранспорт в России перешел на неэтилированное топливо. Но, тем не менее результаты исследования выявили в обеих пробах в значительной степени содержание свинца. Дело в том, что свинец способен мигрировать (на незначительную глубину) и накапливаться в поверхностном слое почвы (до 10 см), а так как асфальтобетонный завод был построен еще в 90-х гг. и ранее автотранспорт завода работал на этилированном бензине, то вместе с выхлопными газами автотранспорта свинец поступал в окружающую среду и накапливаясь сохранился в почве.

Также было выявлено поступление в значительных количествах кобальта. В почву соединения кобальта попадают при разложении растительных и животных организмов, так как кобальт биологически активный элемент, он всегда содержится в организме животных и растений. На территории завода растительности очень много, разложение

Результаты анализа пробы почвы с территории асфальтобетонного завода 2017 года

Таблица 2

Определяемый показатель Проба почвы ПДК [5] Гумус, % 1,9 ± 0,1 4,0 – 6,0 Влажность при ест. усл., % 15,45 ± 2,21 30 Нефтепродукты 108,26 ± 22,11 100 Летучий фенол, мг/кг менее 0,01 0,05 – 4,0 Азот нитратный, мг/кг (по NO₃) 9,8 ± 1,9 130 Азот нитритный, мг/кг (по NO₂) 0,9 ± 0,2 130 Азот аммонийный, мг/кг 3,6 ± 0,8 40 – 60 Кислотность обменная 5,4 ± 0,7 pH водной вытяжки, ед. pH 5,2 ± 0,3 4,0 – 4,8 Хлорид-ион, мг/кг 747,95 ± 148,78 560 Подвижная форма металлов Медь, мг/кг 2,71 ± 0,81 3,0 Свинец, мг/кг 1,78 ± 0,52 6,0 Кобальт, мг/кг 0,88 ± 0,26 5,0 Марганец, мг/кг 106,33 ± 30,46 80 Никель, мг/кг 2,79 ± 0,83 4,0 Кадмий, мг/кг 0,5 ± 0,1 1,0 растительности может быть одной из причин содержания кобальта в почве. Источником поступления кобальта в окружающую среду является автотранспорт, сжигание углеводородных топлив. На территории завода есть различного вида транспорт: автомобильный (камаз); тракторный (К-700, Т-150, С-100, асфальтоукладчик, С-170, каток тяжелый, легкий); прицепный (грейдер), которые работают на дизельном топливе. В составе дизельного топлива есть кобальт. В результате разливов горюче-смазочных материалов при работе техники происходит загрязнение почвы. При нагревании (подсушки) щебня в сушильном барабане с помощью горелки (поток пламени) в окружающую среду выделяется ряд тяжелых металлов и веществ, в частности кобальт. В качестве топлива сжигается мазут или дизельное топливо, которые состоят в основном из углеводородов.

В процессе сварки выделяется медь, а на территории завода часто осуществляется сварка металла, что и отразилось в анализе проб. При сжигании углеводородного топлива и от выхлопов автотранспорта также выделяется в ОС медь.

Пробы, отобранные с территории завода, свидетельствуют о том, что степень кислотности почв определяется, как слабо кислая. Однако, содержание марганца в обеих пробах существенна, по сравнению с исследованием 2017 года. Отмечают, что в кислых почвах всегда присутствует марганец. Наличие марганца в почве зависит от степени ее кислотности: содержание марганца в почве увеличивается с возрастанием кислотности почвы. Марганец поступает в окружающую среду также от сварочных работ.

Основная причина большого содержания хлорид-ионов в почве асфальтобетонного завода в том, что суспензию технической соли, применяемую в зимнее время для обработки дорожных полотен, готовят на территории АБЗ. Нефтепродукты, как правило, содержатся в составе асфальтобетонных смесей, так как для их производства применяют вязкие и жидкие нефтяные дорожные битумы. Загрязнение прилегающих территорий в основном обусловливается организованными и неорганизованными выбросами пыли и парогазовыделений, потерями продукции при хранении и транспортировке, поверхностном стоке и эоловым переносом с промышленной площадки.

Ранее в 2017 году было проведено аналогичное исследование и получены результаты, которые были сопоставимы с данными 2019 года (рисунок 1). Из результатов анализа почвы мы выяснили, что за 2 года содержание тяжелых металлов, нефтепродуктов и хлорид-ионов превысили нормы в несколько десятков раз. Все дело, в том, что ранее мы почву отбирали методом конверта с 5 разных контрольных точек территории завода и в ходе исследования было выяснено, что северо-западная сторона наиболее угнетенная, в силу разных факторов. Также в исследовании, проведенном в 2017 году в северо-западной стороне завода не наблюдалось разлива битума на большой участок земли. На этот раз мы образцы почвы отбирали именно в северо-западной стороне, из самого эпицентра всех загрязнений, где и обнаружен в конце 2018 года пятно битума. Вероятно, химические элементы, содержащиеся в битуме, смешались с почвой и привели к такому результату. Также природные и антропогенные факторы как направление ветра, форма рельефа и автотранспорт тоже повлияли на процент значительного содержания тяжелых металлов, нефтепродуктов и хлорид-ионов в исследуемых образцах.

Рисунок 1. Уровень содержания нефтепродуктов и хлорид-ионов в почве за 2017-2019 гг.

Таким образом, почвенный слой территории асфальтобетонного завода особенно северо-западная часть, характеризуется повышенным содержанием хлорид-ионов, нефтепродуктов, и тяжелых металлов, что является не безопасным для окружающей среды. Загрязнение почвы в зоне влияния асфальтобетонного завода имеет локальный характер. Почвенный компонент на территории асфальтобетонного завода, по наличию в нем загрязняющих химических элементов и веществ находится в тревожном состоянии, в значительном отклонении от нормы на момент исследования.