Влияние использованного при строительстве дороги в дер. Сунцы Кировской области промышленного отхода на прилегающие почвы

Комплексную переработку материально-сырьевых ресурсов в целях уменьшения количества отходов можно отнести к основным принципам и приоритетным направлениям государственной политики в сфере обращения с отходами, которые закреплены в Федеральном законе «Об отходах производства и потребле-ния»1. Развитие этих принципов на практике получило в современных программных и нормативных документах, направленных на усиление работы по ликвидации накопленного вреда окружающей среде при хранении и захоронении промышленных отходов. Большое внимание уделяется также созданию экономики замкнутого цикла в России. Так, например, распоряжением Правительства РФ от 28.08.2024 № 2330-р закреплен перечень видов работ и услуг, выполнение которых осуществляется с обязательным использованием определенной доли вторичного сырья в их составе. Среди работ, указанных в документе, большое значение имеет автодорожное строительство с применением промышленных отходов2, 3 (Ильин и др., 2016).

Вопросы полезного и безопасного для окружающей среды применения промышленных отходов требуют внимания, поскольку крупнотоннажные отходы складируются, как правило, открытым способом в отвалах, нарушая естественный ландшафт, образуя при этом загрязненный поверхностный смыв атмосферными осадками, инфильтруя химические вещества в грунтовые воды и загрязняя приземный слой атмосферы пылеватыми частицами. Так, например, в Кировской области отвал отходов бывшего химического комбината размещен на площади более 10 га и его площадь ежегодно увеличивается, поэтому утилизация этих отходов весьма актуальна (Филатов и др., 2018; Мусихина и др., 2021; Мусихина и др., 2021; Фукс и др., 2020).

По исследуемой тематике (утилизация отходов в строительстве и, в целом, влияние отходов на окружающую среду) опубликованы десятки научных работ, что свидетельствует о востребованности новых знаний в этой сфере. Так, исследуются отходы от производств различных типов: добыча цветных металлов (Мурман-цева, 2024), фосфогипса (Ильин и др., 2016; Бабенко, 2024; Скрипин и др., 2024), угледобычи (Загирова и др., 2020), калийных удобрений (Хрипович, Тихков-ская, 2024), кальцинированной соды (Курбанова, Вафалеев, 2024), а также твёрдых коммунальных отходов (Кучерова и др., 2024) и опасных ртутьсодержащих отходов (Фукс и др., 2020; Мусихина и др., 2021). Публикуются и обобщающие работы о механизмах и следствиях влияния различных антропогенных факторов при взаимодействии с почвами (Германова и др., 2023).

Цель нашего исследования заключается в оценке негативного влияния использованных при строительстве проселочной дороги без твердого покрытия промышленных отходов на химический состав почв обочины дороги, построенной в деревне Сунцы Кировской области в 2020 г. для экологического контроля и принятия решений о возможности дальнейшего применения производственных отходов подобным образом.

Задачи исследований: отбор проб отхода с дорожного полотна, почв с придорожной полосы и почв фонового участка; исследование концентраций химических элементов (Са, Mg, Si, Fe, K, Mn, Sr), составляющих основу смеси, использованной при строительстве; определение и оценка нормативного содержания загрязняющих веществ (ионов хлора, сульфат-ионов, фторид-ионов) в водной вытяжке из проб почв.

Объект исследования – образцы: отхода с дорожного полотна; почвы с обочины дороги и почвы фонового участка.

Предмет исследования – химический состав отхода, отобранного с дорожного полотна, а также почв и водной вытяжки почв с обочины дороги и фонового участка, не подверженного техногенному загрязнению.

Обочина дороги, при этом, за весь период эксплуатации пестицидами и другими химическими веществами не обрабатывалась. Интенсивность движения автотранспорта по дороге крайне низкая.

Согласно паспортам отходов, использованные при строительстве дороги отходы, это смесь:

• -    отсева известняка, который образуется при фракционировании известняка, поступающего как сырье для получения хлористого кальция (согласно паспорту отхода код в соответствии с ФККО – 314 000 00 00 00 0

«Прочие твердые минеральные отходы»), состоящий из известняка на 100%, имеющий пятый класс опасности;

• -    шлама реагентной очистки раствора хлористого кальция известковым молоком (согласно паспорту отхода код в соответствии с ФККО – 515 000 00 00 00 0 «Отходы солей» и четвертый класс опасности для окружающей природной среды). Заявленный в паспорте отхода компонентный состав отхода в процентах представлен в табл. 1 / tabl. 1.

Таблица 1

Состав шлама реагентной очистки раствора хлористого кальция известковым молоком

Table 1

Отбор проб почвы с придорожной полосы произведен на расстоянии 70 см от полотна дороги способом прикопки глубиной до 30 см. Фоновая проба отобрана в Куменском районе Кировской области.

Исследование проводилось относительно определения и сравнения составов отобранных проб по приоритетным химическим элементам. Также была проведена оценка возможного загрязнения прилегающих к дороге почв за счет миграции специфических веществ от использования отходов.

Наличие химических элементов в отобранных пробах проводилось на энергодисперсионном рентгеновском спектрометре EDX-720 («Shimadzu»). Метод анализа – рентгенофлуоресцентная спектрометрия (XRF, РФА, РФСА), используемый для определения концентраций элементов в диапазоне от 0,0001% до 100% в веществах различного происхождения. Метод основан на зависимости интенсивности рентгеновской флуоресценции от концентрации элемента в образце. При

облучении образца мощным потоком излучения рентгеновской трубки возникает характеристическое флуоресцентное излучение атомов, которое пропорционально их концентрации в образце. Математическая обработка спектра позволяет проводить количественный и качественный анализ. Этот метод широко используют для определения тяжёлых металлов в почвах, осадках, воде и других средах (van Sprang, 2000). Широкое применение метода для определения состава почв обуславливается способностью прибора выполнять точные измерения с высокой скоростью. Результаты показали, что в отходе, используемом при строительстве дорожного полотна, определены 7 химических элементов (Ca, Mg, Si, Fe, K, Mn, Sr), которые также определены и в пробах почвы за полотном автодороги на расстоянии 70 см от него и пробах почвы фонового участка. Количественное содержание данных элементов (мг/кг) в исследуемых пробах представлено в табл. 2 / tabl. 2.

Composition of sludge from reagent purification of calcium chloride solution with lime milk

Компоненты / Components	Процентное содержание / Share (%)
H 2 O	24,5-45,9
CaCl 2	24,2-29
Mg(OH) 2	9-27,1
Песок / Sand	8-12,3
CaCO 3	5,5-7,5
CaF 2	1,5-2,1
Fe(OH) 2	1,1-2,3

Таблица 2

Количественное содержание химических элементов, мг/кг

Table 2

Quantitative content of chemical elements in mg/kg

Приоритетные для исследования элементы / Priority elements for research	Отход, используемый в дорожном полотне / Waste used in road surfaces	Проба почвы придорожного полотна на расстоянии 70 см от дороги / Soil sample from the roadside at a distance of 70 cm from the road	Проба почвы фонового участка / Soil sample of the background area
Ca	626,3	75,1	151,7
Mg	15,2	3,0	18,2
Si	48,6	623,5	1703,9
Fe	27,1	21,32	409,0
K	12,2	58,1	133,5
Mn	1,2	10,0	84,4
Sr	0,9	2,0	2,6

Согласно данным табл. 2 / tabl. 2 наибольшее содержание Са наблюдается в пробе отхода, что соответствует составу используемой при строительстве дороги смеси. В пробах почвы с обочины содержание обнаруженных элементов (Са, Mg, Si, Fe, K, Mn, Sr) не превышает значений элементов фонового образца почвы и находится в почвенно-поглощающем комплексе в обменном состоянии и вымывается атмосферными осадками4 (Орлов и др., 1991).

Таким образом, можно видеть, что Са, как основной химический элемент используемого в строительстве дороги отхода, не мигрирует в почвы придорожной полосы, а его содержание в пробе почвы придорожного полотна ниже фонового значения. Остальные

элементы содержатся в почве придорожной полосы также в количествах, не превышающих фоновые значения.

В работе физико-химическими методами анализа определялось возможное загрязнение почв придорожной полосы за счет миграции приоритетных загрязняющих веществ (относительно состава смеси отходов, используемых при строительстве автодороги): ионов хлора (Cl^-); сульфат-ионов (SO 4 ^2-); фторид-ионов (F^-).

Результаты исследования водной вытяжки из проб почв по приоритетным химическим показателям, методы анализа и нормативы содержания данных загрязняющих веществ в воде водных объектов5 представлены в табл. 3 / tabl. 3.

Таблица 3

Содержание загрязняющих веществ в водной вытяжке из проб почв, мг/дм3

Content of pollutants in the aqueous extract of soil samples, mg/dm3

Table 3

Загрязняющие вещества / Pollutants	Метод анализа / The method of analysis	Проба придорожного полотна (обочина дороги) / Roadside soil (roadside)	Проба фонового участка / Background sample	ПДК к.б. в воде водных объектов / MPC in the water of water bodies
F-	Потенциометрический метод – прямая потенциометрия ПНД Ф 16.1.54-2008	1,47	1,33	1,5
SO42-	Турбодиметрический метод ГОСТ 26426-85	205,81	332,06	500
CL-	Метод потенциометрического титрования, аргентометрический метод	632,14	53,18	350

Результаты исследования показали (табл. 3 / tabl. 3), что в водной вытяжке из почвы обочины исследуемой автодороги содержание:

• -    ионов F^- незначительно превышает фоновые показатели, однако, их содержание ниже значений ПДК к.б. в водных объектах культурно-бытового назначения;

• -    ионов SO 4 ^2- не превышает ни фоновые показатели, ни значения ПДК к.б. в водных объектах культурно-бытового назначения;

• -    ионов CL^- в 11,9 раза превышает содержание в водной вытяжке фоновой пробы почв и в 1,8 раза превышает ПДК к.б. в водных объектах культурнобытового назначения. Значительные превышения фоновых показателей по Cl^- говорят о возможной миграции CL^- в придорожные почвы на расстояние до 70 см от дорожного полотна, которое во многом состоит из CaCl₂.

Таким образом, установлено, что при эксплуатации проселочной дороги без твердого покрытия, за пятилетний срок после строительства с использованием отходов отсева известняка и отходов производства хлористого кальция:

• •    Са, как основной химический элемент используемого в строительстве дороги отхода, не мигрирует в почвы придорожной полосы, а его содержание в пробе почвы придорожного полотна ниже фонового значения. Остальные элементы (Mg, Si, Fe, K, Mn, Sr) в почве придорожной полосы также определены в количествах, не превышающих фоновые значения;

• •    наблюдается миграция CL^- из полотна дороги в почву обочины на расстоянии 70 см, приводящая к значительным превышениям фоновых показателей.

Полученные данные говорят о том, что требуется проведение дальнейших более детальных исследований о возможности использования указанных отходов в автодорожном строительстве.