Влияние автомобильного транспорта на хвойные растения лосиного острова

Поступление загрязняющих веществ  от транспорта в окружающую среду  происходит преимущественно воздушным  путем.

Твердые пылевые частицы  и капли влаги, содержащие растворенные соли противогололедных смесей, поднимающиеся с дорожного полотна при движении автотранспорта, будут мигрировать с воздушными потоками на небольшие расстояния и оседать в придорожной полосе. Дальность миграции определяется направлением, скоростью ветра и рельефом местности. Основное выпадение пыли, по данным многочисленных исследований, происходит на расстоянии 20-30 м. При наличии преобладающих направлений ветра следует ожидать ассиметричное распределение загрязнителей по отношению к профилю трассы. Дальность переноса пылевых частиц будет выше, если насыпь автодороги господствует над местностью[32].

Зимой пыль поглощается снегом. При таянии загрязняющие вещества вместе с талыми водами переносятся в  водные системы. Наиболее интенсивно с в таких условиях мигрируют легкорастворимые солевые компоненты противогололедных смесей. Твердофазные выпадения, поглощаемые снеговым покровом, в меньшей степени подвержены растворению. Часть их поступает в почвы, другая часть – уносится талыми водами.

Помимо воздушного массопереноса, загрязняющие вещества смываются с  полотна дорог дождем, при таянии снега и уборе дорожного полотна. Большая часть загрязнителей  при этом поступает в водосточные  канавы, расположенные по обеим сторонам Щелковского шоссе и оттуда попадают в р. Пехорку, по долине которой проходит отрезок транспортной магистрали.

Выпадение дорожной пыли в  летний период происходит на поверхность  почв. На участках, где автомагистрали проходят по залесенной местности, пыль оседает на листьях и хвое деревьев, откуда она смывается атмосферными осадками [23].

Почвы являются основной средой, аккумулирующей транспортное загрязнение[14]. Из почв часть загрязнителей вымывается атмосферными осадками и попадает в водные бассейны, где накапливается в донных отложениях  ручьев, рек и конечных водоемов стока. Часть загрязняющих веществ усваивается из почв растительностью и поступает обратно в почвы.

4.2 Загрязнение растительности

В растениях наблюдается  широкий круг загрязняющих элементов, таких как: Pb, Zn, Cu, Sn, Ag, Ti, Ni, Co, Cr, V, Mo, Sr и Mn. [17]

Распределение Pb, Sn, Ag, Ni, Cr, V, Mo, Sr в хвое ели по отношению к Щелковскому шоссе характеризуется устойчивой асимметрией, установленной для большинства этих элементов в пылевых выпадениях. Относительно симметрично по отношению к Щелковскому шоссе распределены концентрации Zn, Cu, Ti, Co в хвое ели.

Отличительной особенностью распределения микроэлементов в  хвое ели, по отношению к аналогичным  распределениям в пылевых выпадениях, является наличие более равномерного содержания с выходом на фон на расстоянии до 500 м в областной  и более 200 м (по свинцу) в московской части парка. Исходя из этого, можно  сделать вывод, что воздействие  транспортного загрязнения от автомагистралей на лесную растительность распространяется на более высокое расстояние, чем это установлено при анализе пылевых выпадений и загрязнении почв. Это подтверждает данные, что хвоя ели является наиболее чувствительным индикатором транспортного загрязнения [23].

Отношение среднего содержания Pb в аномалиях к фону для ели несколько выше, чем для березы. Степень концентрации остальных химических элементов (за исключением серебра и олова в хвое ели) в среднем не превышает удвоенного фона, что является показателем слабых геохимических аномалий.

Аномалия свинца в хвое ели в полосе, прилегающей к  Щелковскому шоссе, равномерно протягивается вдоль всего отрезка автомагистрали, проходящего по территории парка. Очень высокий уровень загрязнения хвои ели свинцом отмечается в районе юго-восточного отрезка МКАД и балашихинского отрезка Щелковского шоссе, где выявлена основная аномалия этого химического элемента в почвах.

Поступление свинца в атмосферу  при неполном сгорании топлива происходит в виде оксидов и окисленных органических соединений (тетраэтилсвинца и др.)[9].

Слабо подвижный в не загрязненных почвах свинец плохо заимствуется и  не накапливается в растениях. Наличие  подвижных форм техногенного свинца приводит к его избирательной  аккумуляции и появлению аномалий в листьях березы в полосе, прилегающей к Щелковскому шоссе, что одновременно отражается на характере корреляционных связей, которые являются значимыми только на 10% уровне.

Широко распространенным способом оценки степени загрязнения  является использование подсчетов  суммарных показателей Zc, учитывающих совместное влияние загрязнителей, накапливающихся в вегетативных органах растений.

Карта суммарного показателя загрязнения для ели и березы свидетельствует, что в полосе, прилегающей  к Щелковскому шоссе, вся растительность в том или иной степени загрязнена микроэлементами. Подсчеты площадей для  различных градаций загрязнения (табл. 5) показывают, что на площади 6 км² по ели и 8 км² по березе уровень загрязнения является средним и высоким.

Таблица 5. Площади загрязнения растительности в полосе, прилегающей к Щелковскому шоссе [37]

Уровень загрязнения	Площади загрязнения, км2
	По хвое ели	По листьям березы
Высокий	2,93	1,02
Средний	3,37	7,56
Низкий	4,74	2,81
Минимальный	11,04	11,39
Суммарная площадь загрязнения	13,36	13,35

Суммируя данные, можно  сказать, что уровень загрязнения  растительности в полосе, прилегающей  к Щелковскому шоссе, является низким.

Вывод. Установлено, что в полосе, прилегающей к Щелковскому шоссе, основную опасность для лесной растительности представляет загрязнение хлоридом натрия, применяемым при посыпке автомагистрали против обледенения. Наиболее интенсивное загрязнение натрием и хлором установлено в почвах немосковской части парка, в районе Балашихи.

Наряду с засолением, одной  из причин ухудшения состояния растительности, является подщелачивание почв. В придорожной  полосе Щелковского шоссе, наиболее подверженной засолению, в некоторых точках установлены значения рН+8-9, что существенно превышает обычную для лесных дерново-подзолистых почв величину этого показателя (рН 5-5,5).

Загрязнение растительности тяжелыми металлами охватывает большую  площадь, чем загрязнение почв. Это  связано с частичным поглощением  загрязнителей напрямую листвой  и хвоей деревьев. Выполненные  эксперименты по обработке проб хвои ели хлороформом показали, что  доля металлоорганических соединений свинца, поступающего с выхлопами  от автотранспорта и аккумулируемых растительностью, составляет  60-80%.

Основное загрязнение  хвои ели свинцом зафиксировано  на  областном отрезке Щелковского шоссе. Ширина полосы загрязнения в районе ее Балашихинского отрезка достигает 400 м. Загрязнение цинком ели симметрично и протягивается равномерной полосой с обеих сторон автомагистрали. Загрязнение березы свинцом выявлено непосредственно рядом с Щелковским шоссе только в московской части парка. Степень концентрации тяжелых металлов в загрязненной хвое ели и листьях березы в среднем в 2-3 раза превышает фон, и уступает по своей интенсивности загрязнению растительности хлором, вследствие чего признано менее опасным.

4.3 Солевое загрязнение

Согласно постановлению  правительства Москвы от 10 апреля 2007 года "О порядке допуска к  применению противогололедных реагентов для зимней уборки объектов дорожного хозяйства в городе Москве" на объектах дорожного хозяйства города Москвы допускается применение только тех реагентов, которые прошли предварительную оценку воздействия на жизнь и здоровье граждан, состояние компонентов окружающей среды, включая растения, почву, водные объекты, на состояние объектов дорожного хозяйства и связанных с ними гидротехнических и других коммуникаций. 

Средства против обледенения  подразделяют на естественные   природные (обычный строительный песок, мелкий гранитный щебень) и искусственные (противогололедные реагенты, полученные химическим путем в лабораторных условиях   хлорид кальция, хлорид натрия, хлорид магния и др.) [32].

В настоящее время в  качестве основного противогололедного средства для обработки проезжей части используется жидкий реагент - 28% раствор хлористого кальция модифицированного (ХКМ).

По сравнению с технической  солью, ХКМ обладает несколькими  существенными преимуществами: нормы  расхода хлористого кальция в  среднем на 30-40% ниже. При этом он весьма эффективен при низких температурах (до 35 С^о). ХКМ не позволяет образовываться гололеду и снежно-ледяным накатам. Кроме того, как показали лабораторные исследования, эти реагенты не только расплавляют лед, но и улучшают состояние почвы. Кальций замещает натрий, который накопился в почве за время использования технической соли, и таким образом даже удобряет ее.

Несмотря на явные преимущества, хлористый кальций модифицированный обладает рядом недостатков. Одним  из главных минусов ХКМ является короткий срок действия реагента - 3 часа. Это приводит к тому, что дороги в течение суток необходимо обрабатывать несколько раз. Ученые Московского  автодорожного института (МАДИ) также  выяснили, что после обработки  дорожной наледи жидким хлористым кальцием модифицированным, коэффициент сцепления  шин с дорогой снижается на 30% даже по сравнению с мокрым асфальтом. Когда применяли техническую  соль, влага испарялась, и дороги оставались сухими, ХКМ, напротив, притягивает  влагу. Если же на дорожном полотне  есть пленка из машинного масла, бензина, а поры асфальта забиты резиновой  крошкой, то ХКМ еще больше теряет в эффективности [33].

Многие специалисты связывают  с этим наблюдаемое резкое ухудшение  состояния зеленых насаждений вдоль  крупных транспортных магистралей. Особо отмечается ухудшение состояния  древесной растительности на участках лесопарков г. Москвы, примыкающих к Щелковскому шоссе и МКАД [32]. В числе причин массового ослабления и усыхания деревьев в опушечных полосах вдоль Щелковского шоссе упоминается и применение противогололедных смесей.

Основными загрязнителями снега  являются натрий и хлор, образующие полосу загрязнения общей шириной  до 400 м. Несмотря на то, что максимумы  концентраций этих химических элементов  приходятся на московскую часть парка, загрязнение областной части  в 3 раза превышает ширину их аномалий в московской части.

Наиболее интенсивное  загрязнение натрием установлено  в почвах областной части парка  в районе центрального отрезка кольцевой  автодороги. Здесь в полосе протяженностью 3 км и шириной до 150 м концентрации натрия превышают 100 мг/кг, а максимальные значения достигают 450 мг/кг почвы.

В почвах превышено средние  содержание натрия и хлора над  фоном на загрязненных участках и  выше аналогичных характеристик  по свинцу и цинку, которые являются основными загрязнителями почв среди  тяжелых металлов.

Высокие концентрации хлорида  и натрия в почве могут вызывать разрушение липопротеидных мембран  в клетках корней. В результате происходит нарушение избирательного поглощения элементов, прорыв солей  в клетку и солевое отправление [23].

Образование некрозов и гибель листьев древесных растений наступает  при превышении содержаний в них  хлор-иона в 2-5[23]. Такая опасность выявлена в полосе шириной в 160 м с каждой стороны Щелковского шоссе, для верхнего – в полосе, шириной 30-50 м от шоссе.

Визуальная оценка состояния  лесной растительности свидетельствует, что в полосе 30-50 м  наблюдаются  отчетливо выраженные признаки угнетения  и гибели деревьев, а на удалении до 150 м – признаки ухудшения их состояния.

Основными признаками неблагоприятного состояния растительности, которые  отмечены в краевой полосе леса, являются «водяные» побеги на стволах  деревьев, раннее пожелтение листьев, несомкнутость крон, суховершинность. Непосредственно вдоль автомагистрали, с ее обеих сторон, достаточно часто встречаются полностью погибшие деревья, число которых даже после проведенных санитарных рубок достаточно велико.

Согласно визуальным оценкам, состояние лесной растительности хуже в областной части парка, на которую  приходится основное загрязнение хлоридом натрия и тяжелыми металлами [29].

 

4.4 Собственные исследования. Расчет и оценка величины выбросов загрязняющих веществ в атмосферу автотранспортным потоком на участке Щелковского шоссе

Величина выбросов загрязняющих веществ:

M_i=L/3600*∑M_к^п*G_k*r_v

M_CO=0.5/3600*(19+8,5+8,8)*3126*0,5=0,0003*36,3*3126*0,5=5,674 г/с

M_NOx=0,0001*(1,8+7,7+8)*3126*0,5=2,735 г/с

M_сажа=0,0001*(0,3+0,3)*514*0,5=0,015 г/с

M_CH=0,0001*(0,21+6+6,5)*3126*0,5=1,982 г/с

M_SO2=0,0001*(0,065+1,25+1,45)*3126*0,5=0,432 г/с

M_Ф=0,0001*(0,019+0,21+0,31)*3126*0,5=0,084 г/с

M_СС=0,0001*0,019*2612*0,5=0,002 г/с

M_Б=0,0001*(0,000017+0,000065+0,000067)*3126*0,5=0,00002 г/с

Таблица 6.Нормы расхода топлива автотранспорта

Тип автотранспорта	Средние нормы расхода  топлива (л на 100км)	Удельный расход топлива Yi (л на км)
Легковой автомобиль	11-13	0,11-0,13
Грузовой автомобиль	29-33	0,29-0,33
Автобус	41-44	0,41-0,44
Дизельный грузовой автомобиль	31-34	0,31-0,34