Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Московский государственный университет путей сообщения»
МГУПС (МИИТ)
На правах рукописи
ЖУРАВЛЕВА МАРГАРИТА АНАТОЛЬЕВНА
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ
МЕТАЛЛОВ В ПОЛОСЕ ОТВОДА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
03.02.08 – Экология (в транспорте) (технические науки)
Диссертация на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Научный руководитель
кандидат технических наук, доцент
Зубрев Николай Иванович
Москва – 2015
2
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
ГЛАВА 1 АНАЛИЗ ХАРАКТЕРА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВОГРУНТОВ
ТЕРРИТОРИЙ, ПРИЛЕГАЮЩИХ К ТРАНСПОРТНЫМ МАГИСТРАЛЯМ . .
11
1.1 Нормирование содержания тяжелых металлов в почве . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
1.2 Токсичность тяжелых металлов и их влияние на состояние
окружающей среды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
23
1.3 Характер загрязнения почвогрунтов тяжелыми металлами на
железнодорожном транспорте . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
32
1.3.1 Анализ источников поступления тяжелых металлов в почвогрунты
полосы отвода железной дороги . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
33
1.3.2 Загрязнение тяжелыми металлами прилегающих к железной дороге
территорий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
38
1.3.3 Анализ загрязнения тяжелыми металлами почвогрунтов
транспортного комплекса г. Москвы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
40
Выводы по главе 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
ГЛАВА 2 ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ И МЕТОДЫ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
45
2.1 Объекты исследований . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
45
2.2 Методика отбора проб в полосе отвода. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
50
2.3 Методы исследования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
2.3.1 Определение гранулометрического состава и физико-химических
свойств почвогрунтов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
54
2.3.2 Сравнительный анализ методов исследования почвогрунтов
на содержание тяжелых металлов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
57
2.4 Статистическая обработка результатов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
62
Выводы по главе 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
ГЛАВА 3 ОЦЕНКА И АНАЛИЗ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ
3
МЕТАЛЛОВ НА УЧАСТКАХ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ С НИЗКОЙ
ИНТЕНСИВНОСТЬЮ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
64
3.1 Определение режимов торможения поездов на отрезках
железнодорожной линии с низкой интенсивностью движения поездов . . . . . . .
64
3.2 Загрязнение почвогрунтов полосы отвода тяжелыми металлами
в зависимости от режимов движения поездов и характеристик участков пути .
70
Выводы по главе 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
ГЛАВА 4 ОЦЕНКА И АНАЛИЗ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ
МЕТАЛЛОВ НА УЧАСТКАХ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ С ВЫСОКОЙ
ИНТЕНСИВНОСТЬЮ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
93
4.1 Сравнительная оценка распределения тяжелых металлов в полосе отвода
на различных направлениях МЖД с низкой и высокой интенсивностью
движения поездов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
93
4.2 Особенности распределения тяжелых металлов в почвогрунтах на
сортировочных станциях . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
98
4.3 Анализ интенсивности загрязнения тяжелыми металлами отработанного
балласта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
4.4 Оценка влияния промышленных предприятий на загрязнение
почвогрунтов полосы отвода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
Выводы по главе 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
ГЛАВА 5 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЗАГРЯЗНЕНИЯ
ПОЧВОГРУНТОВ ПОЛОСЫ ОТВОДА ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ . . . . . . . 126
5.1 Формирование математической модели распределения
тяжелых металлов в полосе отвода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
5.2 Экспериментальное подтверждение моделирования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
Выводы по главе 5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
ГЛАВА 6 ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СНИЖЕНИЮ
ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВОГРУНТОВ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ
В ПОЛОСЕ ОТВОДА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
6.1 Рекомендации для снижения распространения тяжелых металлов на
4
прилегающие к полосе отвода территории . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
6.2 Рекомендации для снижения загрязнения тяжелыми металлами
почвогрунтов полосы отвода железной дороги. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
Выводы по главе 6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
ЗАКЛЮЧЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
ПРИЛОЖЕНИЕ А Показатели опасности тяжелых металлов . . . . . . . . . . . . . . 184
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Физико-химические свойства почвогрунтов придорожных
территорий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
ПРИЛОЖЕНИЕ В Расположение железнодорожных и промышленных
объектов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
ПРИЛОЖЕНИЕ Г Основные зоны загрязнения почвогрунтов вдоль
железной дороги . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
ПРИЛОЖЕНИЕ Д Изменение содержания металлов в почвогрунтах вдоль
отрезков железной дороги . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
5
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность. Согласно Белой книге Стратегических направлений научнотехнического развития ОАО «РЖД», важнейшим
направлением названо
комплексное решение задач безопасности, к которой относится экологическая
безопасность в полосе отвода железных дорог с целью минимизации нагрузки на
окружающую среду [195].
Полоса отвода железнодорожных магистралей испытывает интенсивную
антропогенную нагрузку при пассажиро- и грузоперевозках. Своевременное
обнаружение мест наибольшего загрязнения позволяет предотвратить изменения
в функциональном и биохимическом составе почвенного комплекса. Изменение
состава почвогрунтов из-за значительного превышения вклада тяжелых металлов
по сравнению с фоновым содержанием меняет состав пылевой фракции за счет
роста микробиологических и микотоксичных образований. Это может привести к
повышению заболеваемости работников железной дороги и попаданию такой
пыли в близко расположенные к железной дороге жилые массивы.
При воздействии атмосферных осадков возможно вымывание растворимых
тяжелых металлов из почвогрунтов полосы отвода на сопредельные площади, а
также их миграция в грунтовые воды.
Оценка степени загрязнения полосы отвода тяжелыми металлами, их
распределения и путей поступления в почвогрунты является одним из факторов
для выработки мероприятий по охране окружающей среды, защите здоровья
работников эксплуатационного и ремонтного комплекса железной дороги, что
относится к актуальной задаче экологической стратегии ОАО «РЖД».
Работа выполнена в соответствии с Федеральной целевой программой
«Национальная система химической и биологической безопасности Российской
Федерации» (2009-2014 гг.) [171] и «Экологической стратегией ОАО «РЖД» на
период до 2015 г. и на перспективу до 2030 г.» [214].
Область исследования соответствует паспорту специальности 03.02.08 –
«Экология (в транспорте) (технические науки)» по пунктам:
6
3.2
«Исследование
загрязнения
компонентов
природной
среды
транспортными объектами и техническими средствами обеспечения перевозок, с
целью разработки экологически обоснованных норм воздействия транспортной
деятельности человека на природную среду»
3.6 «Научное обоснование, разработка и совершенствование транспортных
средств,
объектов
и
транспортных
систем,
методов
нормирования
и
изыскательной деятельности, обеспечивающих предотвращение и минимизацию
негативного воздействия на окружающую среду».
Степень разработанности темы. Исследованию загрязнения тяжелыми
металлами полосы отвода железных дорог посвящено небольшое количество
работ российских ученых. Особый вклад в разработку темы внесли д.ф-м.н.
Бельков В.М., к.т.н Зубрев Н.И., к.г.н. Каверина Н.В., к.б.н. Макаров А.О., д.т.н.
Сватовская Л.Б, к.т.н Крошечкина И.Ю., к.т.н Тишкина М.В., к.б.н Парфенова
Е.А., к.б.н Казанцев И.В. Загрязнение полосы отвода тяжелыми металлами в
зависимости от режимов движения поездов и влияния промышлекнных
предприятий ранее не разрабатывалось.
Цели и задачи работы. Целью работы является экспериментальнотеоретическое
исследование
влияния
железнодорожного
транспорта
на
распределение тяжелых металлов в почвогрунтах полосы отвода железной дороги
и прилегающих к ней территорий.
Для достижения поставленной цели в рамках настоящего исследования
решались следующие задачи:
1. Проанализировать
загрязнение
почвогрунтов
полосы
отвода
в
зависимости от характеристик пути, режимов движения поездов, расположения
промышленных объектов на участках железной дороги с высокой и низкой
интенсивностью движения поездов.
2. Выявить закономерности изменения суммарного уровня загрязнения
тяжелыми металлами и их распределения в почвогрунтах полосы отвода.
3. Провести моделирование загрязнения по ширине полосы отвода железной
дороги с целью получения функциональной зависимости массопереноса
7
пылевидных частиц, содержащих тяжелые металлы, в зависимости от координаты
удаления от оси пути.
4. Разработать практические рекомендации по минимизации воздействия
тяжелых металлов на почвогрунты полосы отвода.
Методы исследования. Разработана методика исследования почвогрунтов
полосы отвода железной дороги, основанная на стандартных сертифицированных
методах анализа, таких как титриметрический, потенциометрический,
спектральные
атомно-эмиссионный,
рентгенофлюоресцентный
и
спектрофотометрический.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций.
Достоверность приведенных в диссертации научных положений, выводов и
рекомендаций базируется на стандартных сертифицированных методиках и
экспериментальных
результатах,
полученных
автором,
и
согласуется
с
опубликованными трудами других исследователей.
Научная новизна:
1. Проведено комплексное исследование загрязнения тяжелыми металлами
почвогрунтов полосы отвода и в границах санитарно-защитной зоны ряда
участков железной дороги, что позволило достоверно оценить распределение
загрязнителей и определить категорию почвогрунтов по суммарному показателю
загрязнения (Zc).
2. Впервые доказана зависимость загрязнения полосы отвода от режимов
движения поездов и характеристик пути, которая позволяет определять
распределение
и
степень
загрязнения,
а
также
фиксировать
наиболее
загрязненные участки пути.
3. Впервые проведено моделирование загрязнения тяжелыми металлами по
ширине полосы отвода железной дороги. Получена функциональная зависимость
загрязнения на основе массопереноса пылевидных частиц, содержащих тяжелые
металлы, в зависимости от координаты удаления от оси пути.
4. Установлена корреляция уровня содержания тяжелых металлов в
отработанном балласте фракции частиц до 1 мм и в почвогрунтах полосы отвода,
8
что
указывает
на повышенную
химическую опасность
для работников
железнодорожного транспорта.
5. Разработаны практические рекомендации по снижению загрязнения
почвогрунтов
тяжелыми
металлами
в
полосе
отвода
железных
дорог,
включающие:
- установку экранов для снижения распространения пылевой фракции,
содержащей тяжелые металлы, на городские территории;
- учет и корректировку объемов работ при выполнении различных видов
ремонтов пути и проекта «Модернизация железнодорожного пути» в местах
вырезки грунта балластной призмы, связанных с повышенным содержанием
тяжелых металлов в соответствии с тормозными режимами поездов;
- замену щелочных никелево-кадмиевых аккумуляторов на щелочные
герметичные необслуживаемые или на менее токсичные свинцово-кислотные
необслуживаемые аккумуляторные батареи.
Практическая ценность и внедрение результатов работы. Полученные
результаты исследования могут быть использованы:
- при разработке мероприятий по минимизации загрязнения полосы отвода,
где одновременно могут быть решены природоохранные задачи по очистке
почвогрунтов полосы отвода от тяжелых металлов;
- в организации охраны здоровья работников пути, ремонтников,
эксплуатационников;
- для создания методик защиты рабочих мест.
Основные положения, выносимые на защиту:
- зависимость загрязнения полосы отвода тяжелыми металлами от
следующих факторов, к которым относятся: интенсивность и скорость движения
поездов, вес поезда брутто, режимы торможения, уклон и наличие кривизны пути,
химический состав сплавов рельсов, деталей и механизмов подвижного состава,
участвующих в трибологических контактах;
- результаты распределения тяжелых металлов в почвогрунтах в полосе
отвода на двух отрезках железнодорожной линии с низкой интенсивностью
9
движения в зависимости от режимов торможения электропоездов;
- результаты распределения тяжелых металлов в почвогрунтах в полосе
отвода на двух отрезках железнодорожной линии с высокой интенсивностью
движения;
- математическая модель зависимости содержания тяжелых металлов на
поверхности почвогрунта полосы отвода и прилегающих к ней территорий в
зависимости от координаты удаления от оси пути;
- технические указания по предотвращению загрязнения тяжелыми
металлами полосы отвода.
Апробация работы:
Основные положения диссертационной работы были представлены и
одобрены на научных конференциях:
- Научно-практической конференции «Безопасность движения поездов»,
МИИТ (Москва, 2004, 2012, 2013 гг.);
- Научно-практической конференции «Безопасность как фактор устойчивого
развития региона» (Ижевск, 2006 г.);
- Межвузовской научно-практической конференции «Актуальные проблемы
экономической и социально-экологической безопасности Поволжского региона»
(Казань, 2010, 2011 гг.);
-
Научно-практической
конференции
«Современные
проблемы
совершенствования работы железнодорожного транспорта» (Москва, РОАТ
МИИТ, 2004, 2012 гг.);
- Международной научно-практической конференции МГУПС «Актуальные
проблемы социально-экологической и экономической безопасности Поволжского
региона» (Казань, 2013, 2014 гг.);
-
XXIII
международной
конференции
«Актуальные
проблемы
естествознания и образования в условиях современного мира» (Саратов, 2014 г.)
- ежегодно на заседаниях и научных семинарах кафедры «Техносферная
безопасность» РОАТ МИИТ (2005 - 2015 гг.).
10
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликованы 19
статей (из них 6 статей – в изданиях, рекомендованных ВАК) и 1 монография.
Личный вклад автора. Все результаты, составляющие содержание
диссертации, получены автором самостоятельно. Автором диссертации лично
проведено
90%
экспериментальных
исследований,
обработаны,
интерпретированы и обобщены полученные результаты, сформулированы
выводы.
Объем и структура работы. Основное содержание диссертационной
работы изложено на 209 страницах машинописного текста, содержит 36 таблиц и
66 рисунков. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка
использованных источников из 249 наименований и приложений на 26 страницах.
11
ГЛАВА 1 АНАЛИЗ ХАРАКТЕРА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВОГРУНТОВ
ТЕРРИТОРИЙ, ПРИЛЕГАЮЩИХ К ТРАНСПОРТНЫМ МАГИСТРАЛЯМ
1.1 Нормирование содержания тяжелых металлов в почве
В почвенном покрове г. Москвы преобладают урбаноземы - почвы с
нарушенным строением профиля, несогласованным залеганием горизонтов,
наличием антропогенных горизонтов с высокой степенью загрязнения тяжелыми
металлами (ТМ). Мощность антропогенно-преобразованной толщи составляет от
нескольких сантиметров до одного метра и более [71].
Термин «тяжелые металлы» относится к 40 элементам таблицы Менделеева,
обладающих металлическими свойствами, с атомными массами более 50 у.е.,
кроме благородных и редких металлов. Для ТМ характерны особенности по
геохимической миграции, формированию ореолов рассеяния и концентрации, а
также общего влияния на окружающую среду обитания всего живого мира [103].
Загрязненность почвы в геохимии характеризуется валовым (общим)
содержанием ТМ и сравнивается с кларковыми (фоновыми) концентрациями.
Массовые кларки, показывающее процентное содержание элементов в земной
коре от ее общей массы, были впервые рассчитаны Clarke F.W. (1924) и уточнены
Ферсманом А. Е (1934), Goldschmidt V.M (1938), Виноградовым А.П. (1952),
Taylor, S.R. (1964) и Золотаревой Б.Н. (1983) [224, 206, 228, 20, 241, 96].
Термин «валовое содержание» обозначает суммарное содержание элемента
во всех его химических формах, присутствующих в анализируемой пробе [173].
ТМ находятся преимущественно в рассеянном состоянии в земной коре, их
кларки не превышают 0,1% (Таблица 1.1). Однако они способны образовывать
природные, локальные образования (ореолы), где их концентрация в сотни и
тысячи раз превышает кларковые уровни [14, 113]. Ореолы обычно связаны с
месторождениями руд и другими техногенными источниками. Они имеют
разнообразную конфигурацию, зависящую от геологического строения, состава
12
вмещающих пород, условий рудообразования и производственного процесса
предприятия [103].
Таблица 1.1 – Кларки химических элементов гранитного слоя земной коры,
мг/кг (данные *– Clarke F.W. 1924 г.[224], ** – Taylor S.R. 1964 г.[241], *** –
Добровольского В.В.[71], **** – Золотаревой Б.Н.[96])
ТМ
*
**
***
ТМ
*
**
***
****
Fe
47000
56300
36000
Ni
180
75
26
58
Ti
5800
5700
3300
Cu
100
55
22
47
Mn
800
950
700
Zn
40
70
51
85
Zr
230
165
170
Pb
20
12,5
16
10
V
160
135
76
Sn
-
2
2,7
-
W
50
1,5
-
Mo
-
1,5
1,3
-
Co
100
25
-
Cd
-
0,2
0,16
1,0
Cr
330
100
34
Hg
-
0,08
0,033
-
В настоящем времени более половины населения Земли проживает в
городах (для сравнения: в 1900 г. – 14%, 1950 г. – 29%) [153], в связи с этим
нарастает нагрузка на почвы. В 70-е годы ХХ-го века было введено понятие
«городские почвы»: почвенный материал с антропогенным слоем искусственного
происхождения,
толщиной
50
см,
образованный
путем
перемешивания,
заполнения или загрязнения поверхности земли на городских и пригородных
территориях [223, 225, 240, 247, 196].
Для геохимической оценки мегаполисов были использованы данные по
содержанию ТМ в почвах 33 городов-миллионеров и городских агломераций
разных стран, полученные за 20 лет [152, 222, 229, 232, 235, 242, 246], для
большинства
из
которых
характерны
схожие
наборы
промышленных
производств, нагрузки транспортных выбросов и бытовых отходов (Таблица 1.2).
Пробы отбирались из верхнего слоя почв (30 см) равномерно в каждом городе из
30-100 точек. Особо выделяются Cu, Pb, Zn, среднее содержание которых в
почвах этих городов (Таблица 1.2) превышает кларки литосферы и почв Земли
(для Cu в 1,2-2,8, для Pb – в 5,8-9,2 и для Zn – в 2,5-4,1 раз). Эти ТМ представляют
13
угрозу жизнедеятельности в условиях городской среды из-за их принадлежности
к классам канцерогенов, тератогенов и мутагенов [4].
Таблица 1.2 – Кларки земной коры (Кзк) и почв Земли (Кпз) по А.П.
Виноградову 1952 г.[20] и средние содержания ТМ ± ошибка среднего (С ср ± О ср )
в почвах городов-«миллионеров» (мг/кг)
ТМ
Cd
Кзк
0,1
Кпз
0,5
С ср ± О ср
2,6±2,3
ТМ
Pb
Кзк
16,0
Кпз
10,0
С ср ± О ср
92,0±23,3
Co
18,0
8,0
15,9±2,5
Sn
2,5
10,0
10,0±2,6
Cr
83,0
200,0
76,7±11,1
Ti
4500
4600
4975,8±496,8
Cu
47,0
20,0
55,8±6,9
V
90,0
100,0
107,0±13,1
Mn
1000
850,0
859,4±149,5
W
1,3
–
2,7±0,5
Mo
1,1
2,0
2,3±0,5
Zn
83,0
50,0
203,7±36,2
Ni
58,0
40,0
34,1±6,8
Zr
170,0
300,0
244,0±79,2
Для предотвращения загрязнения и деградации наземных экосистем
городских территорий необходимо следить за тем, чтобы антропогенные нагрузки
загрязняющих веществ укладывались в рамки природных колебаний различных
звеньев биогеохимических пищевых цепей [230, 237].
Оценки
этих
систем
осуществляются
предельно
допустимыми
концентрациями (ПДК) или ориентировочно допустимыми концентрациями
(ОДК) ТМ в различных средах. Термин ПДК для ТМ по почвам разными
авторами определяется неоднозначно [21, 74, 108, 159]. В зависимости от пути
миграции загрязняющих веществ в сопредельные среды установлено четыре
показателя
вредности
соответствующих
им
ПДК:
транслокационный;
миграционный водный, миграционный воздушный и общесанитарный [24, 159]. В
нормативной литературе наблюдается разброс значений ПДК и имеется
недостаточно данных для валовых ПДК техногенных металлов, характеризующих
ореолы рассеяния промышленных предприятий и транспорта (Таблица 1.3). ПДК
по совместному воздействию металлов с проявлением синергизма в нормативах
определено только для двух пар: Mn + V (1000 и 100мг/кг, соответственно) и Pb +
14
Hg (20 и 1,0 мг/кг) [29]. На техногенно загрязненых почвах, как правило, принято
определять валовое содержание ТМ [154].
Таблица 1.3 – Сравнение ПДК и ОДК для почв по ТМ
Концентрация металла в почве С, мг/кг
ПДК и
ОДК
Cd
Zn Pb Sn Co Mo Mn
V Ni Cu Hg Cr
+6
ПДК
Cr
5
5
валовое 150 85 53 2,1 0,05 0,35 3001 32 501
51 51 1500
Cr0
875
1001
4,53 722
505
505
906
ОДК*
20 33 0,5
55
32
ОДК**
рН<5,5
ОДК**
рН>5,5
Zr
-
-
-
40
66
-
-
1
110
65
-
-
-
-
-
-
80 132
-
-
2
220
130
-
144
-
-
-
Примечания
1. Значения без верхнего индекса [29, 30], с верхним индексом: 1 - [233], 2 - (ПДС) [108], 3 [165], 4 - [145], 5 - [210], 6 - [60].
2. * – ОДК металла для песчаных и супесчаных почв [29]
3. ** – ОДК металла для суглинистых и глинистых почв [29]
На техногенно загрязненых почвах, как правило, принято определять
валовое содержание ТМ [153]. В гигиенических документах РФ приведены
валовые значения ПДК только для Pb, Mn, V и Cr+6. Для остальных металлов ПДК
разработаны только для подвижных форм (ПФ) [29, 30] (Таблица 1.4).
Таблица 1.4 – Предельно допустимые концентрации ТМ в почве для ПФ [29]
Показатель
Ni
ПДК ПФ
4,0
Cu
3,0
Концентрация металла в почве С, мг/кг
Mn (нечернозем)
Cr3+ Zn Pb Co
6,0
23,0
6,0
5,0
100 при рН>6
Все значения ПДК были разработаны для агроэкосистем, в связи с этим их
использование в городских условиях приводит к некорректности оценки
окружающей среды. В то же время ПДК является относительно условной
величиной: используемые нормативы в странах ЕС, США и Канаде в десятки и
сотни раз превосходят соответствующие показатели в России. Например, для
15
содержания валового свинца в почве г. Москвы ПДК равно 32 мг/кг, а в почве г.
Лондона - от 300 до 2000 мг/кг. К тому же, на территории предприятий почв нет,
поскольку плодородный слой снимается при строительстве. На их территориях
находятся грунты, для которых нормативы качества не установлены, поэтому
сравнивать концентрации ТМ в этих грунтах с ПДК невозможно [190].
Существующая концепция критических нагрузок предполагает определение
максимального
поступления
ТМ,
которое
не
будет
сопровождаться
необратимыми изменениями в биогеохимической структуре, биоразнообразии и
продуктивности экосистем в течение длительного времени (50-100 лет) [10, 11]. В
разных странах критические концентрации разрабатываются и устанавливаются
для компонентов экосистем с учетом их многофункционального использования
(Таблицы 1.5, 1.6) [230, 237, 238].
Таблица 1.5 – Критические концентрации ТМ при многофункциональном
использовании городских почв
Страна
Критические концентрации ТМ, мг/кг
Pb
Cd
Hg
Сu
Zn
Ni
Cr
Германия
40
0,4
0,1
20
60
15
30
Голландия
85
0,8
0,3
36
140
35
100
Дания
40
0,3
0,1
30
100
10
50
Ирландия
50
1
1
50
150
30
100
Канада
25
0,5
0,1
30
50
20
20
Россия
32
2
2,1
55
100
85
90
Финляндия
38
0,3
0,2
32
90
40
80
Чехия
70
0,4
0,4
70
150
60
130
Швейцария
50
0,9
0,8
50
200
50
75
Швеция
30
-
0,2
-
-
-
-
В России критические нагрузки для ТМ в почве близки к значениям ПДК, а
наиболее жесткий контроль по всем ТМ ведется в Канаде, в странах Европы
только по таким металлам, как Cd, Hg и Ni.
16
Для Германии и ряда стран характерно резкое возрастание величин
критических
концентраций
при
переходе
от
многофункционального
использования земель к промышленному (Таблица 1.6) [10].
Таблица 1.6 – Ориентировочные показатели наличия ТМ в грунтах по
отношению к конкретным видам использования территорий (в соответствии с
зарубежными нормами) [191]
Содержание элементов (мг/кг)
Сг
Сu
Hg
Ni
Pb
Ti
Виды использования
территории
Детские площадки
Cd
1
50
50
0,5
40
200
0,5
300
Домашние огороды
2
100
50
2
30
300
2
300
Спортивные
2
150
100
0,5
100
200
2
300
Парки
4
150
200
5
100
500
5
1000
Промышленные
10
200
300
10
200
1000
10
1000
Склады
20
800 1000
20
500
2000
30
3000
С/х угодья
2
20
10
100
500
2
300
50
Zn
Показателем уровня аномального содержания элементов в почве является
коэффициент концентрации К С , который представляет собой отношение
содержания элемента в исследуемом объекте С, к среднему фоновому его
содержанию С Ф (мг/кг) [149]:
К С = С i /С Ф . i
(1.1)
Так как техногенные аномалии обычно содержат несколько элементов, то
рассчитывается суммарный показатель загрязнения Z C характеризующий эффект
воздействия группы элементов [193, 149, 109]:
Zc 
где
n
 Kc  ( n  1)
(1.2)
i 1
n – число учитываемых металлов.
Вычитание (n – 1) из суммы коэффициентов концентрации позволяет
сравнивать почвы с меняющимся набором металлов из разных источников
исследования геоландшафтов. При расчете Zc не рекомендуется учитывать Кс < 1,
17
так как эти значения не соответствуют понятию загрязнения почвогрунтов.
Оценка опасности загрязнения почв комплексом ТМ по показателю Z C
проводится по оценочной шкале (Таблицы 1.7, 1.8).
Таблица 1.7 – Оценка степени химического загрязнения почвы ТМ [182]
Категории
загрязнения
Чистая почва
Допустимая
Умеренно
опасная
Опасная
Чрезвычайно
опасная
Суммарный
Содержание в почве (мг/кг)
показатель
1-й класс
2-й класс
3-й класс
загрязнения опасности Cd,
опасности Co, опасности V, W,
(Zc)
Hg, Pb, Zn
Ni, Mo, Cu, Cr
Mn, Sr
от фона до ПДК от фона до ПДК от фона доПДК
<16
от 2 фоновых
От 2 фоновых
от 2 фоновых
значений до значений до ПДК значений до ПДК
ПДК
16-32
от ПДК до Kmax
32-128
>128
от ПДК до Kmax от ПДК до Kmax
> Kmax
> Kmax
> Kmax
-
В то же время, в ГОСТ 17.4.3.06-86 [41] рекомендовано рассчитывать
степень загрязнения почв по интегральному показателю полиэлементного
загрязнения почвы по формуле:
НС 
Сi

i 1 Cф i
n
(1.3)
В данном случае, значение показателя общей загрязненности почвогрунтов
по всем ТМ будут значительно завышены, и сравнивать показатели для разного
количества металлов не представляется возможным.
Водяницкий Ю.Н. и Яковлев А.С. предложили учитывать загрязнение не
верхних слоев почвенного покрова на урбанизированной территории, а весь
почвенный профиль на глубину до 1 м [22]. При этом в формулу (1.2) вводится
дополнительный показатель Cпедон – средневзвешенное количество металла в
профиле:
Спедон = ΣСi hi γi : Σhi γi,
(1.4)
где Сi – содержание металла, hi – мощность и i – плотность i-слоя почвы.
18
Таблица 1.8 – Ориентировочная оценочная шкала опасности загрязнения почв по суммарному показателю Zc
Категория
загрязнения
почв
Допустимая
Умеренно
опасная
Опасная
Чрезвычайно
опасная
Суммарный
показатель
загрязнения
почвы, Z C
Сравнение с ПДК
Мероприятия
Изменение показателей здоровья
населения в очагах загрязнения
Менее 16
Превышает С ф , но не
превышает ПДК
Снижение уровня воздействия
источников загрязнения почв.
Снижение доступности токсикантов
для растений.
Наиболее низкий уровень заболеваемости
детей и минимум функциональных
отклонений
16 – 32
Превышает ПДК при
лимитирующем
общесанитарном и
миграционном водном
показателе вредности,
но ниже ПДК по
транслокационному
показателю
Мероприятия, аналогичные категории
1. При наличии веществ с
лимитирующим водным показателем
производится контроль за
содержанием этих веществ в
поверхностных и подземных водах.
Увеличение общего уровня
заболеваемости
Превышает ПДК при
лимитирующем
транслокационном
показателе вредности
Мероприятия, аналогичные категории
1. Обязательный контроль за
содержанием токсикантов в
растениях, используемых в качестве
кормов. Ограничение использования
зеленой массы на откорм скоту,
особенно растений – концентратов.
Увеличение общего уровня
заболеваемости, числа часто болеющих
детей, детей с хроническими
заболеваниями, нарушением функционирования сердечно-сосудистой системы
Снижение уровня загрязнения и
связывание токсикантов в атмосфере,
почве, водах.
Увеличение заболеваемости детского
населения, нарушение репродуктивной
функции женщин (увеличение случаев
токсикоза беременности, преждевременных родов, рождения мертвых детей)
32 – 128
Более 128
Превышает ПДК по
всем показателям
вредности
19
Такой способ оценки техногенно загрязненных почв не может быть
применен в полосе отвода железных дорог, так как способен нарушить
целостность балластной призмы при пробоотборе, что приведет к нарушению
безопасности
транспортной
инфраструктуры.
Ранее
было
доказано,
что
концентрирование ТМ в придорожных территориях происходит в основном в
приповерхностном слое почвы [110].
Из формулы 1.1 видно, что оценка почв техногенного загрязнения ТМ по Zс
не учитывает различную степень токсичности металлов, что может привести к
недооценке степени экологической напряженности (если почва загрязнена
элементами 1 класса опасности, Таблица 1.8) или переоценке (если в составе
загрязнения преобладают менее токсичные металлы) [87, 199]. Поэтому было
предложено ввести в нормирование «приведенный суммарный показатель
загрязнения» D:
n
D   ( Kc i  Ko i ) ,
i 1
(1.5)
где Ко i - коэффициент относительной опасности i-того металла, равный 1/ПДК.
При этом принимается Кс i = 1, если истинная концентрация металла в почве
равна или ниже фонового содержания [199].
Кроме того, предложено учитывать среднее геометрическое коэффициентов
концентрации и коэффициентов токсичности ТМ при расчете Zc [21]:
Zc  n  [( Kc 1  K T 1 )  ( Kc 2  K T 2 )  ...  ( Kc n  K Tn )]1 / n  ( n  1) ,
(1.6)
где Ктn – коэффициент токсичности ТМ, его значения варьируется в зависимости
от группы металлов. Так, например, Ктn для Pb, Zn, Ni, Cr, Cd, Hg соответствует
1,5 и для Co, Cu, Mo, B, Sb – 1,0.
Следует отметить, что в настоящее время в гигиенические документы РФ не
введены коэффициенты, учитывающие токсичность ТМ при расчете Zc.
Другие исследователи предлагают подход к экологическому нормированию
на основе географического критерия «экологическая норма содержания», под
которым принято понимать фоновое содержание ТМ в почвах, соответствующих
20
сочетанию естественных факторов почвообразования на территориях, не
испытывающих значительного антропогенного воздействия [142].
Различные типы почв были сгруппированы на основании сходства их
свойств и для них введены понятия «экологическая норма содержания – ЭНС»,
соответствующая
фоновому
содержанию
ТМ,
«предельно-допустимое
содержание – ПДС» равное приблизительно 4-х кратному значению ЭНС и
«экологически критическое содержание – ЭКС», соответствующее 64 - кратному
значению ЭНС (Таблица 1.9).
Таблица 1.9 – Экологические показатели уровня загрязнения почв, мг/кг
ТМ
Суглинистые и глинистые почвы
Песчаные и
супесчаные почвы
pH<5,5
pH>5,5
ЭНС
ПДС
ЭКС
ЭНС
ПДС
ЭКС
ЭНС
ПДС
ЭКС
Cd
0,04
0,5
3
0,06
1
4
0,07
2
5
Pb
5,0
32
320
13
65
830
13
130
830
Zn
8,0
55
510
32
110
2040
40
220
2550
Cu
1,5
33
95
13
66
830
18
132
1150
Ni
1,5
20
95
20
40
1280
25
80
1600
Cr
1,5
6
95
18
72
1150
25
100
1600
Co
1,0
4
65
10
40
640
13
72
830
Однако у многих исследователей существует убеждение, что наиболее
объективную оценку загрязнения почв ТМ можно получить на основе анализа
содержания в почве подвижных форм (ПФ) ТМ [97,105, 159]. Недостатком этого
подхода является отсутствие учета синергизма или антогонизма действия
токсикантов,
поскольку
почвы
загрязняются
одновременно
несколькими
элементами [93].
Остается открытым вопрос о понятии «фоновое содержание» металла в
почве. В МУ 2.1.7.730-99 «Гигиенические требования к качеству населенных
мест» [149] приводится определение «фонового загрязнения». Это содержание
ТМ в почвах территорий, не подвергающихся техногенному воздействию или
21
испытывающих его в минимальной степени. В различных документах [145, 165]
по-разному характеризуется C(i)ф. Например, расчет Кс по формуле 1.1
учитывает фоновую региональную концентрацию С Ф (мг/кг), а при исследовании
почв для строительства учитываются фоновые значения ТМ по средней полосе
России (Таблица 1.10).
Таблица 1.10 – Фоновое содержание ТМ в почвах (мг/кг) в почвах (мг/кг)
(ориентировочные значения для средней полосы России) [193]
Металлы
Почвы
Zn Cd Pb Hg Cu Co Ni
0,0 6 0,05 8
5
Дерново-подзолистые суглинистые и глинистые 45 0,1 15 0,10 15
2
Серые лесные
60 0,2 16 0,15 18
0
Черноземы
68 0,2 20 0,20 25
4
Каштановые
54 0,1 16 0,15 20
6
Сероземы
58 0,2 18 0,12 18
5
Для получения достоверных значений о региональных фоновых
Дерново-подзолистые песчаные и супесчаные
загрязнения
почв
должны
быть
отобраны
28
фоновые
пробы
3
6
10 30
12 35
15 45
12 35
12 40
уровнях
почв
вне
антропогенного воздействия. Отбор фоновых проб производится не менее чем в
500 м от дорог [193]. В случае уменьшения этого расстояния для фоновых проб
данные по загрязнению ТМ полосы отвода будут занижены [18]. При отсутствии
фактических данных по регионально-фоновому содержанию ТМ в почве
допускается использование справочных материалов или ориентировочных
значений (Таблица 1.10) [193]. Поэтому Zc будет иметь разные значения, если
фоновое содержание каждого из ТМ в почвогрунтах будет определяться для
города, района города, области, средней полосы России или на территории
предприятия.
Выбор
ПДК
в
качестве
нормирующей
величины
подразумевает
установление таких параметров среды, которые были бы «граничными» для
нормального состояния человека. Оптимальная для жизни среда не может быть
22
оценена этим показателем. Кроме того, значения ПДК определены не для всех
металлов. Токсическое действие ТМ в большей степени зависит от формы их
нахождения в почвах, подвижности и активности, чем от их содержания [31].
Также не существует списка значений ПДК с оценками комбинированного
воздействия разных ТМ на человека. Перечисленные факты требуют создания
бесконечного множества ПДК для каждого конкретного случая, что является
нереальным. Поэтому в настоящее время решением проблемы может быть
отнесение истинного содержания к фоновому содержанию, как нормирующему
параметру [16, 113].
Некоторыми исследователями для оценки степени загрязнения почвы
предлагается
также
использовать
интегральный
показатель
эколого-
биологического состояния почвы (ИПЭБСП) [124] или более короткое название –
ИПБС (интегральный показатель биологического состояния). Этот показатель
комплексно включает в себя набор методов биодиагностики почв (Таблица 1.11),
а именно:
1) численность бактерий, актиномицетов и микромицетов;
2) «дыхание» почвы (интенсивность выделения из почвы CO 2 );
3)
целлюлозолитическая
(протеазная)
способность
почв,
интенсивность
накопления свободных аминокислот, скорость разложения мочевины;
4) активность ферментов (каталазы, инвертазы, уреазы, фосфотазы и др.);
5) содержание в почве аммиачного и нитратного азота, подвижных соединений
фосфора, гумуса и углеводов;
6) качественный состав гумуса и фитотоксичность почвы;
7) рН, Eh.
Снижение интегрального показателя, как правило, находится в прямой
зависимости от степени воздействия антропогенного фактора. Недостатком
оценки по ИПБС является дороговизна всего комплекса химических и
биологических анализов, длительность и сложность их проведения, например,
после отбора проб почвы необходимо немедленное исследование образцов на
содержание ферментов.
23
Таблица 1.11 – Классификация почв на основе ИПЭБСП
Нарушаемые
экологические
функции
-
Содержание в
почве ТМ
Незагрязненные
Степень
снижения
ИПЭБСП
Не происходит
Слабозагрязненные
<10 %
Фон – 1 ПДК
Среднезагрязненные
10 – 25 %
Сильнозагрязненные
>25 %
Информационные
Химические,
физико-химические,
биохимические,
целостные
Физические
Вид загрязнения
почвы
Фон
1 – 10 ПДК
>10 ПДК
Из Таблицы 1.11 видно, что определение только ТМ уже дает представление
об эколого-биологическом состоянии почвы и категории загрязнения.
1.2 Токсичность тяжелых металлов и их влияние на состояние
окружающей среды
Почва является особой составляющей биосферы, так как не только
накапливает различные загрязнения, но и является средой для перемещения
химических элементов в мили-, микро- и наноформах в атмосферу, гидросферу, в
биомассу растений, пищевые цепи человека и животных [84]. Самые большие
концентрации ТМ обнаружены в костной ткани, коже, печени и мышцах.
Присутствие металла в определенной части тела человека отражает его
значимость для функционирования органа или ткани [100].
В настоящее время накоплено множество данных [3, 100, 208, 211, 218,
219], подтверждающих зависимость элементного состава живых организмов от
содержания ТМ в среде обитания. В развитых промышленных центрах 80%
случаев различных заболеваний имеют биогеохимическое происхождение, что
связано с повышенным содержанием ТМ в почвенном слое. Согласно
статистическим данным учреждений здравоохранения Московской области, в
городах Дмитрове и Дубне зафиксирован рост заболеваемости населения
(Таблица 1.12). Это связано с наличием в этих городах промышленных зон. В
24
юго-восточной части г. Дмитрова размещены Дмитровский завод фрезерных
станков и Завод мостовых железобетонных конструкций (Zc=53-59). В старой
части г. Дубна находятся промплощадка Объединенного института ядерных
исследований и железнодорожный вокзал (Zc =32-128) [115].
Таблица 1.12 – Основные показатели состояния здоровья населения
Московской области [160]
Заболевания
Заболеваемость населения, %
Дубна
А*
Дмитровский район
Б*
Органов дыхания
33,53
-
34,78
-
Системы кровообращения
12,25
-
11,14
-
Болезни зрения и урологии
9 -10
-
-
-
Болезни органов пищеварения
-
-
8,9
1,5
Психические расстройства
-
-
7,9
1,7
Новообразования (у подростков)
-
2,2
-
1,8
П р и м е ч а н и е: * – коэффициенты превышения заболеваемости населения в Дубне (А) и в
Дмитровском районе (Б) по сравнению среднеобластными значениями по заболеваемости.
В настоящее время органами здравоохранения [186, 187] систематизирован
новый класс болезней – микроэлементозы, возникновение которых связано с
недостатком или избытком поступающих в организм человека жизненно
необходимых металлов [16]. Металлы Cu, Zn, Co, Mn, Fe, Mo являются составной
частью ферментных систем, а избыток ТМ приводит к блокировке регуляторной
функции ферментов [103].
Ионы металлов присоединяются к функциональным группам белков и
аминокислот, что характерно для комплексообразования с нуклеиновыми
кислотами. Hg и Cd, например, в тканях связаны с сульфгидрильными группами
белков, а Cu реагирует с группами белков и аминокислот, сульфгидрильной,
аминной, карбоксильной группировками и с пептидным азотом. Физикохимические
свойства
образующихся
при
этом
распределение металла по органам и тканям [103,100].
соединений
определяют
25
Загрязнение окружающей среды ТМ в первую очередь сказывается здоровье
детей, так как интенсивное накопление различных вредных элементов в
организме ребёнка происходит уже на стадии внутриутробного развития [16, 180].
Это приводит к появлению врожденных уродств, снижению иммунитета,
развитию множества хронических болезней, задержке умственного и физического
развития. В работах Скального А.В. [186, 187] показано, что повышенное
содержание
металлов
в
почве,
воде,
атмосферном
воздухе
макро-
и
микроэлементов соотносится с повышением уровня ТМ в волосах, моче и крови
детей, пуповинной крови, а также плаценте.
При ингаляционном поступлении в организм человека ТМ попадают в виде
аэрозолей, причем степень проникновения зависит от размеров, формы частиц и
их заряда [72]. Частицы размером более 10 мкм оседают полностью в носоглотке,
а диаметром больше 2 мкм, но меньше 10 мкм задерживаются в верхних
дыхательных путях, размером менее
2 мкм оседают в альвеолярной области
[100]. Процент задержки аэрозолей соединений металлов может колебаться в
широких пределах: для аэрозолей окиси магния и цинка он составляет 55%, для
соединений свинца – 79%. Чем меньше размер частицы, тем больше ее удельная
площадь, дисперсность аэрозоля и тем больше степень токсичности металла [7].
В городах промышленная пыль и загрязненные почвы являются основными
поставщиками ТМ в уличную пыль и в пыль, проникающую в жилые помещения
[219, 243, 244, 245]. Исследования, выполненные в 14 городах Великобритании,
показали, что при среднесуточном содержании аэрозолей в воздухе в диапазоне
15 - 40 мкг/м3 на долю частиц диаметром менее 2,5 мкм приходились 50-70% от
всей концентрации взвешенного вещества [236]. По другим данным [95], в
загрязненном воздухе большинство частиц относятся к диапазону 0,01-0,1 мкм
(10-100 нм). В России принят ГОСТ Р 54597-2011, который подтверждает, что
действие наноаэрозолей представляет риск для здоровья людей [56]. Так,
например, при истирании перевозимых грузов и соприкасающихся металлических
поверхностей образуются пыли с микро- и наноразмерными частицами (НЧ),
26
аэрозоли металлов, которые подвергаются разложению при воздействии УФ, при
этом получаются устойчивые наносистемы [7].
Ингаляционное воздействие частиц оксида железа размерами 22 и 280 нм на
человека вызывали индукцию активных форм кислорода в клетке, гиперемию,
гиперплазию, фиброз тканей легких и нарушение системы свертывания крови
[123]. Частицы Fe 2 O 3 размером 10 нм и 50 нм приводят к большему накоплению
металла в печени и селезенке, чем при действии микрочастиц (1 мкм). При
равных массовых дозах большинство НЧ ТМ обладают более выраженной
токсичностью, чем микрочастицы [114], а также не распознаются защитными
системами организма, не подвергаются биотрансформации и не выводятся из
организма [7], исключение относится к микрочастицам цинка, которые оказались
токсичнее, чем его НЧ [156].
С гигиенической точки зрения аэрозоли ТМ подразделяются на токсичные,
фиброгенные и инертные [19]. Аэрозоль, проникнув в альвеолярное пространство
легких, либо растворяется в крови, либо задерживается в альвеолах. В
зависимости от свойств твердых частиц они выводятся из организма со слизью
или травмируют ткань альвеол, которая необратимо перерождается, образуя
рубцовую ткань, и становится воздухонепроницаемой, вызывая фиброгенные
(кониозоопасные) заболевания.
Основными мероприятиями являются по предупреждению развития
пылевых болезней легких максимальное обеспыливание воздушной среды,
например,
внедрение
дистанционного
управления,
герметизация
пылеобразующих процессов производства и перевозимых грузов, осаждение пыли
при помощи смачивающих средств и устройств, эффективной местной и общей
вентиляции, а также пылеулавливание. Кроме того, рекомендовано использование
индивидуальных средств профилактики и защиты (респираторы, специальные
шлемы) [103].
Через желудочно-кишечный тракт человека ТМ в производственных
условиях попадают в кровь при заглатывании пыли, курении, приеме пищи и др.
В желудке соединения ТМ могут сорбироваться пищевыми массами, уменьшая
27
скорость всасывания яда слизистой оболочкой, причем основная масса ТМ
всасывается в тонком кишечнике, повреждая кишечный эпителий, чем нарушают
его функционирование. Всасываются, в основном, в верхнем отделе тонкого
кишечника: Cr, V, Zn – в подвздошной кишке, а Fe, Cu, Hg – в тощей. Затем
попадают в печень, где происходят их химические превращения: обезвреживание
или образование ещё более опасных соединений. Опасность ТМ для человека
приведена в Приложении А (Таблица А.1).
Накапливаясь
в
почве
в
больших
количествах,
ТМ
изменяют
биологические свойства почвы [61]. Это обусловлено тем, что они легко
связываются с сулъфгидрильными группами ферментов [8], которые неодинаково
реагируют на избыток ТМ в разных почвах. Так, в дерново-подзолистой почве
при концентрации ртути 50 мг/кг активность уреазы и дегидрогеназы снижается
почти на порядок, а инвертазы и каталазы в 1,5 раза. При внесении свинца (от 200
до 800 мг/кг) в дерново-подзолистой почве активность каталазы снижалась
независимо от его концентрации [8]. В условиях чернозема особенной
чувствительностью обладает целлюлозолитическая активность при действии
свинца в зависимости от концентрации [124]. При совместном внесении в
дерново-подзолистую почву высоких концентраций ТМ происходит угнетение
активности ферментов в порядке: уреаза > инвертаза > дегидрогеназа >
каталаза [8].
Ранее для ускорения и упрощения метода ИПБС было предложено
использовать только показатель содержания каталазы в почве [64, 67], так как она
является чувствительной к концентрации ТМ, поэтому ее активность может быть
использована в качестве критерия оценки загрязнения почвы [67].
В то же время, анализ активности каталазы в течение 5 лет на одном и том
же участке показал, что максимум активности приходился на разные месяцы [65],
причем в течение суток содержание каталазы в почве менялось [136]. Кроме того,
в дерново-подзолистых, песчаных и супесчаных почвах на промышленных
площадках ОАО «ГАЗ» (Нижний Новгород) каталазная активность почв имела
низкие значения и не зависела от уровня загрязнения ТМ [64]. Таким образом,
28
коррелировать загрязнение почв ТМ с содержанием в почве фермента каталазы
оказалось не правомерным [86].
Загрязнение почв ТМ приводит к изменению их бактериального состояния.
При попадании в почву свинца общая численность бактерий и бактерии рода
Azotobacter уменьшается на 8% при небольших (0,25 ПДК), и на 80% – в случае
больших концентраций (более 10 ПДК). Поэтому нарушается метаболизм
микроорганизмов, замедляется их рост и размножение [124]. Действие кадмия на
микробное сообщество почвы в 10-30 раз сильнее свинца, что согласуется с
токсичностью этих элементов. Влияние ТМ на почвенные микроорганизмы
зависит от формы, в которой металл попадает в почву. Хорошо растворимые соли
Pb, Zn и Cd воздействуют сильнее, чем малорастворимые окислы этих металлов
[135]. Причем, чем беднее почва, тем менее устойчиво ее микробное сообщество к
действию ТМ [135], что характерно для придорожных территорий с содержанием
комплекса металлов (Ni+Pb+Cd) [141].
При антропогенной нагрузке городских почв микробное сообщество в
большей мере угнетается в промышленной зоне, чем в селитебной и
рекреационной
зонах
[107],
что
коррелируется
с
большим
суммарным
загрязнением по ТМ именно в промышленной зоне, по сравнению с другими
зонами. [115].
Увеличение содержания ТМ угнетает видовое богатство и разнообразие
комплексов микроскопических грибов, а именно деструкторов органических
веществ почвы, трансформаторов минеральных элементов (N, P, K, S), а также
микроорганизмов, отвечающих за водоудержание в почве и ее детоксикацию. Эти
изменения происходят за счет уменьшения числа редко встречающихся грибов. В
сильно загрязненных почвах, содержащих комплекс (Zn+Pb+Cd), иногда
сохраняются лишь несколько видов с высокой частотой встречаемости, или
появляются виды, не характерные для этой зональности [141].
Так, почва,
содержащая ТМ на расстоянии удаления 500 м от металлургического комбината
«Североникель», относится к «чрезвычайно опасной» категории (Таблица 1.13)
[94]. При этом были обнаружены потенциально патогенные, аллергенные,
29
микотоксичные виды микроскопических грибов 1-й и 2-й группам риска,
вызывающие большой спектр болезней человека в ореоле рассеяния комбината
[94].
По
уровню
микологической
заболеваемости
опасности
Im
населения
были
и
построены
выявленного
индекса
вероятностные
модели
соответствия болезней и содержания в почве ТМ. Так, в частности, бронхиальной
астме соответствует такое распределение загрязнителей в почве Y БА = 1,49+0,52Im
– 0,21Pb – 0,006Fe – 0,0064Zn, атопическому дерматиту – Y ДА =1,2+0,795Cr –
0,19Cd + 0,29 Im, а контактному дерматиту – Y КД =0,85+0,0015Ni + 0,022Fe – 0,19
Im +0,12Cr [94].
Таблица 1.13 – Концентрации С (мг/кг) ТМ и коэффициенты концентрации
Кс в почве на расстоянии 500 м и 15 км от комбината «Североникель»
Место отбора
проб
Фон
15 км
500 м
Металлы
Co
Cr
Cu
Ni
Mn
Zn
Cd
Pb
Sr
Fe
С
19
1,2
54
83
14
70
1,2
1,6
1,5
87
С
413
45
964
1031
98
110
9,9
54
10,9
461
Кс
21,7 37,5
17,9
12,4
7,0
1,6
8,3
33,8
7,3
5,3
С
615
198 12700 23100 315
112
57
138
227 10600
Кс
32,4 165
235,2
278,3 22,5
1,8
47,5 86,3 151
121,8
В полосе отвода железной дороги Крошечкиной И.Ю. обнаружены
патогенные (Bacillus, Salmonella, Leptospira, Shigella, Micrococcaceae) и условнопатогенные (Escherichia, Pseudomonas, Clostridium, Spirillum, Klebsiella) бактерии
на двух участках протяженностью 7 и 12 км перегона Юдино – Казань Казанского
отделения Горьковской железной дороги, которые находятся в зоне полного
служебного торможения подвижного состава [133]. В отсеве балласта в пылевой
фракции установлено присутствие только условно-патогенных бактерий родов
Pseudomonas, Clostridium, Escherichia, патогенных бактерий рода Bacillus и
микроскопических грибов рода Aspergillus [133].
Максимальное количество родов патогенных и условно-патогенных
микроорганизмов отмечено при удалении от оси пути на 8 м для обоих опытных
30
участков, причем высокое их содержание сохраняется в пределах расстояния 2-8м
от головки рельса. А на расстоянии 14 м происходит их резкое уменьшение.
Крошечкиной И.В. определено, что с увеличением расстояния от железной дороги
происходит увеличение непатогенных микроорганизмов [133]. По степени
толерантности
к
микроорганизмов
загрязнению
располагаются
почв
ТМ
в
ряду:
основные
группы
микроскопические
почвенных
грибы
>
актиномицеты > бактерии [113].
Таким образом, опасное микробное и микотическое загрязнение вблизи
полотна железной дороги относится не только к причине попадания в
техническую полосу биологических отходов. В большей степени это связано с
поступлением ТМ в почвогрунты и сохранением металлов в поверхностных
горизонтах, в технической полосе на длительное время между сроками
проведения средних ремонтов пути [84].
В структуре всей профессиональной заболеваемости среди работников
железнодорожного транспорта за период 2005-2012 гг. приходится более
половины на долю нейросенсорной тугоухости (65,6%), на втором месте – доля
заболеваний органов дыхания пылевой этиологии (пневмокониозы, бронхит) –
14,2%, на третьем месте вибрационная болезнь (9,4%), далее следуют заболевания
периферической нервной системы (ПНС) и опорно-двигательного аппарата –
7,3%, на последнем месте – доля химических интоксикаций (3,5%) [119].
На Рисунке 1.1 представлена структура общей заболеваемости по классам
для путевых рабочих, где по данным Овечкиной Ж.В. (ВНИИЖГ) ставятся на
первое место болезни органов дыхания [155].
Среди работников путевого хозяйства по данным Каськова Ю.Н.
(ВНИИЖГ) за период 2005-2012 гг. фиксируются профессиональные заболевания:
нейросенсорная тугоухость (50,2%), заболевания ПНС и опорно-двигательного
аппарата (19,2%), патология органов дыхания пылевой этиологии (17,4%),
вибрационная болезнь (11,8%) и прочие заболевания (1,4%) [119].
В структуре профессиональных заболеваний железнодорожных рабочих
(монтеры и бригадиры пути, дорожные мастера) высокий удельный вес
31
приходится на дерматозы, пневмокониозы, вибрационную болезнь (воздействие
локальной вибрации при работе с электроинструментами) и отравления (в том
числе и ТМ). Значительный процент от всех заболеваний составляют заболевания
кожи: экзема, аллергический и контактный дерматит, что соотносится с наличием
в пыли ТМ [155].
5
8,6%
6
7,8%
7
6,2%
1
30,4%
4
11,3%
2
20,1%
3
15,6%
Рисунок 1.1 – Структура общей заболеваемости путевых рабочих:
1 – болезни органов дыхания; 2 – нейросенсорная тугоухость, вибрационная
болезнь и прочие классы заболевания; 3 – травмы, несчастные случаи,
отравления; 4 – болезни костно-мышечной системы и соединительной ткани; 5 –
болезни пищеварения; 6 – болезни систем кровообращения; 7 – болезни нервной
системы и органов чувств.
При исследовании заболеваемости с временной утратой трудоспособности у
монтеров пути [234] выявлено, что частота возникновения болезней располагается
в следующей последовательности: органов дыхания (54,8%), периферической
нервной системы (8,4%), травмы (5,9%), костно-мышечной системы (4,9%), лорорганов (4,3%), системы кровообращения (2,8%), органов пищеварения (2,4%).
При работе машинного комплекса ПМС и при отгрузке отработанного
балласта создается устойчивая пылевая обстановка на железнодорожном полотне,
в связи с чем были проведены исследования загрязнений воздушной среды. Они
показали,
что
при
некоторых
операциях,
особенно
при
работе
щебнеочистительных и землеуборочных машин, концентрация пыли, в том числе
содержащей ТМ и микробиологический комплекс, на открытых рабочих
площадках и на выносных постах превышают ПДК на 19-25 мг/м3 [119].
32
В
связи
с
этим
интенсивность
возникновения
профессиональных
заболеваний у машинистов ПМС значительно выше, чем у монтеров пути
(Рисунок 1.2) [2]. Это можно связать с патологией органов дыхания пылевой
этиологии, и, что является существенным, именно наличие в пыли ТМ
обуславливает фиброгенное воздействие пылевых частиц на дыхательную
систему работников ПМС и монтеров пути.
1
89,2%
4
1,3%
3
2,7%
2
6,8%
Рисунок 1.2 – Интенсивность (λ) возникновения профессиональных
заболеваний, (%): 1 – машинисты путевых машин; 2 – монтеры пути; 3 –
дежурные по переезду; 4 – операторы дефектоскопных тележек [2]
Причем влияние ТМ на изменение ферментных и микробиологических
характеристик почвы (как составляющей почвогрунтов) может усугублять это
воздействие на дыхательную систему работников пути.
1.3 Характер загрязнения почвогрунтов тяжелыми металлами на
железнодорожном транспорте
Почвы крупных мегаполисов при эксплуатации транспортных структур
испытывают интенсивную антропогенную нагрузку, которая приводит к их
деградации и, соответственно, к нарушению нормального функционирования
почв в биосфере [60]. Среди веществ, попадающих в прилегающие к дорогам
территории, ТМ являются самыми опасными. Они легко накапливаются в
почвогрунтах, но трудно и медленно из них удаляются. Так, период полуудаления
33
кадмия находится в пределах от 13 до 110 лет, цинка – от 70 до 510, меди – от 310
до 1500 и свинца – от 740 до 5900 лет [134, 181].
В Архангельске в 2005-2006 гг. сравнивались почвы на расстоянии 20-250 м
от магистральных железнодорожных путей в пределах ст. Исакогорка (1), в
прилегающем промышленном районе (2) и в удаленном экологически чистом
районе (3). Как видно из Таблицы 1.14, превалирует загрязнение почвы от
выбросов железнодорожного транспорта [150].
Таблица 1.14 – Содержание ТМ (мг/кг) в верхнем слое почвы (0-5 см)
Металлы
Участок
Pb
Cd
Zn
Cu
1
14,9 – 40,0
0,22 – 0,80
37,4 – 133,8
8,9 –32,7
2
10,0 – 21,1
0,18 – 0,20
42,5 – 55,5
3,7 – 7,7
3
7,4 – 9,1
0,01 – 0,14
19,5 – 22,7
2,9 – 3,6
При сравнении промышленной, промышленно-селитебной, селитебной,
рекреационной, транспортной и транспортно-селитебной зон внутри города
Воронежа на предмет загрязнения почвогрунтов Pb, Zn, Ni, Cr, Cu Федоровой
А.И. определено, что наиболее загрязнены зоны, отнесенные к транспорту и
промышленности [205]. Вдоль железнодорожных магистралей в городах
находятся уже не урбаноземы различной направленности, а грунты с
дополнительным вкладом насыпной щебенки неизвестного происхождения [31],
которые
также
в
дальнейшем
претерпевают
деградацию
в
результате
антропогенного и природного воздействия [121].
1.3.1 Анализ источников поступления тяжелых металлов в почвогрунты
полосы отвода железной дороги
Железная
дорога
относится
к
линейно-транспортным
техногенным
ландшафтам. Ее техногенный покров формируется из элементов путевого
хозяйства, балластной призмы, электрического сопровождения и полосы отвода, в
34
состав которой входит техническая полоса.
Существуют два вида загрязнений полосы отвода ТМ. К первому относится
постоянное загрязнение, вносимое подвижным составом, а ко второму локальное,
образуемое при пылении грузов. Отличие подвижных источников загрязнения ТМ
от стационарных состоит в пространственной рассредоточенности, сложной
технической реализации средств защиты, низком расположении источников ТМ
[192].
Отметим, что в ряде работ [110, 111, 112, 154, 200] по оценке загрязнения
полосы отвода железной дороги приводится утверждение, что присутствие ТМ в
почвогрунтах, в основном, обусловлено истиранием систем колодка – колесо,
колесо – рельс. Кроме того, не определяется, какие группы ТМ попадают в
почвогрунты при работе каждой системы и от чего это распределение зависит.
Более доказательно в литературе представлено попадание в почвогрунты
полосы отвода группы никель – кадмий [106]. На подвижном составе
устанавливаются щелочные никель-кадмиевые аккумуляторные батареи. На
электровозах ВЛ10, ВЛ11, ВЛ80, ЧС2, ЧС2Т, ЧС7 имеется одна батарея 42НК-125
или 21НК-125, НКТ-120 на секцию электровоза или 2 батареи на односекционный
электровоз; на электропоездах Д2, Д4, ЭД9Т, Р2, Р2Р, Р2Т – одна батарея на
секцию электровоза (мотор-вагон и прицепной вагон). При интенсивной
эксплуатации аккумуляторов происходит выкипание электролита (раствор КОН с
добавкой 20 г/л LiOH с общей плотностью 1,19-1,21 г/мл) и образуется аэрозоль
гидроксидов кадмия Cd(OH) 2
и никеля Ni(OH) 2 . Микрокапли аэрозоля
осаждаются на поверхности подвагонных ящиков, аккумуляторных батарей, на
платформы и перроны вокзалов. Содержание кадмия в почвах вблизи вокзалов
превышает ПДК более чем в 3 раза [106]. Кроме того, отмечено повышенное
содержание никеля в прилегающих к железнодорожному полотну территориях
[103, 110]. В маневровых локомотивах ТЭМ-1, ТЭМ-2 до сих пор используются
свинцово-кислотные
положительных
аккумуляторные
электродов
активным
батареи
(32ТН-450)
действующим
[126].
веществом
У
является
двуокись свинца (PbO 2 ), а у отрицательного – губчатый свинец. Кроме того,
35
свинцовые положительные электроды (решетки) выполнены не из чистого свинца,
а из сплава, содержащего сурьму (1-6%) [66]. При кипении образуются аэрозоли
сульфата свинца PbSO 4 , попадающие в почвогрунты полосы отвода.
Доказано, что неэлектрофицированные железные дороги поставляют в
полтора-два
раза
больше
ТМ
в
прилегающие
почвогрунты,
чем
электрофицированные [177]. По данным экспедиции TROIKA-7, на содержание
ТМ в аэрозолях в приземном слое влияет тип контактной сети. Так, при
использовании постоянного тока увеличивается содержание Ni, Cd и Se, а на
переменном токе – концентрация Zn, Cu и Ti [148].
При движении электропоездов происходит трение вставок пантографа о
контактный провод [27], и часть металлов рассеивается на почвогрунты полосы
отвода. В зависимости от вида вставки меняется в них и состав металлов. Так,
различные вставки токосъемных композиционных материалов состоят из
углерода и комбинации различных металлов, таких как Cu, Fe, Pb и Nb. Причем
они могут содержать до 20% углерода, а углеродные – до 50% металлических
составляющих, главным образом медь [13]. В пробах, снятых с поверхности
изоляторов, обнаружено 28% железа, 0,043% меди, 0,11% хрома, 3% оксида цинка
и 3,76% оксида свинца [127].
На
долю
железнодорожного
транспорта
приходится
более
80%
грузооборота транспортной системы РФ, что связано с большой долей выбросов
загрязняющих
веществ,
которые
разносятся
воздушными
массами
на
прилегающие территории, формируя геохимические аномалии [192]. Кроме того,
ежегодно при перевозке и перегрузке из вагонов в окружающую среду поступает
около 3,3 млн. т руды, 0,15 млн. т солей и 0,36 млн. т минеральных удобрений
[162]. По данным ВНИИЖТ [119], общее количество потерь при перевозках
минеральных удобрений насыпью в крытых вагонах составляет 8,6% и в
полувагонах – 28,1%. При перевозках в универсальных вагонах ежегодно теряется
около 7% руды и более 3% цемента, в состав которых входят ТМ. Общие потери
перевозимых по железной дороге сыпучих грузов превышают нормативную
убыль не менее чем в три раза [200]. Потери руды в процессе движения
36
железнодорожных составов происходят за счет просыпки на железнодорожное
полотно и при ее пылении [110, 197]. Основная масса просыпок, состоящих из
крупных частиц, приходится в основном на первые 50 км транспортировки от
места отправления груза [110].
При скоростях движения составов 15-25 м/с воздушный поток выдувает не
только пылевые частицы менее 0,05 мм, но и более крупные на уровне мелкого
песка. При скоростях бокового ветра 3-4 м/с на расстоянии нескольких десятков
метров от пути могут перемещаться только частицы пыли. При перевозке из-за
вибрации происходит дробление материала, поэтому увеличивается содержание
ТМ в почвогрунтах через 300-500 км от места погрузки (по данным ВНИИЖТ)
[198]. Концентрация ПФ ТМ на погонный метр пути в 30-40км от места погрузки
в слое почвы 0-20 см, на порядок меньше, чем в 300-500 км от места погрузки.
Такое распределение может меняться в зависимости от вида загрязнителя.
Опасные уровни загрязнения в рудодобывающих районах наблюдали, по
единичному ТМ, обычно не далее 250 м от пути, и локально в местах отложения
пыли до 500-600 м [101]. По суммарному действию ТМ нескольких видов
минерального сырья зона умеренного уровня загрязнения достигает 0,5 км [198].
При этом уровни загрязнения в технической полосе отвода составляют порядка
нескольких десятков ПДК, например, в случае подъездной железной дороги к
Средне-Тиманскому бокситовому руднику Zc=32-50 [200]. Таким образом, зоны
«опасных» загрязнений зависят от объемов и потерь перевозимых грузов,
удаленности от места погрузки, состояния прилегающих к пути территорий [200].
Проводились исследования территории Транссибирской железнодорожной
магистрали на двух участках [167]. Первый находился в 60 км к востоку от
Новосибирска (пункт Лесная Поляна), а второй в 55 км к западу от города (пункт.
Боровушка). Точки отбора проб почвогрунтов располагались на расстоянии 2, 5,
10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 150, 200, 300 и 500 м в одну и другую сторону от
железной дороги (глубина 0-10 см). Выявлено повышеннное содержание ТМ
вблизи дороги, причем К ПДК =0,9-10 (опасный уровень загрязнения). Это связано с
поступлением ТМ в почвогрунты в процессе дефляции перевозимых сыпучих
37
материалов, в результате чего образуется техногенная линейная геохимическая
аномалия (Kc Zn =4-6, Kc Cr =4-9, Kc Zr =10). Таким образом, установлено, что на
расстоянии до 250 м от дороги опасно всякое использование земли (выращивание
сельхозпродукции, выпасы, покосы).
Загрязнение придорожных территорий ТМ происходит также при очистке
балластной призмы, использовании для отсыпки земляного полотна отходов
перерабатывающей
промышленности
и
вскрышных
пород
рудных
месторождений, выполнении работ в местах с близким залеганием горных пород
для раскрытия железнодорожных выемок и срезки косогоров [99]. При среднем и
капитальном ремонтах пути на обочину железной дороги выбрасывают до 70%
отсева балласта, 30% перевозят на базу путевых машинных станций (ПМС). За
год на перегонах накапливается до 800 тыс. т отходов IV класса опасности [173].
Для
борьбы
с
сорняками
применяются
различные
гербициды
и
ядохимикаты, в состав которых входят ТМ, их распрыскивание полосой до 10 м с
каждой стороны от полотна железной дороги проводится с помощью
уничтожителя растений УР-1 [101, 119].
По данным Роспотребнадзора, более 30% проб, взятых в водоналивных
баках в поездах дальнего следования, содержит широкий спектр патогенных
микробов,
что
является
показателем
санитарно-эпидемиологического
неблагополучия пассажирских вагонов [119]. Даже в прокипяченной воде
отмечается
высокий
процент
неудовлетворительных
показателей
по
микробиологии. При расходовании воды воздух из подвагонного пространства
вместе с пылью с железнодорожных путей, содержащей микробы, засасывается
через наливные и вестовые трубы в водоналивные баки. Кроме бактерий, в ходе
анализов также обнаружены повышенные концентрации ТМ в воде, что является
причиной
высокого
уровня
инфекционной
заболеваемости,
инвазионной
пораженности работников поездных бригад и служит главным фактором в
формировании профессиональной патологии этого контингента [209].
38
Определено, что у монтеров пути также наблюдается резкое (до 70%)
снижение
противоинфекционного
иммунитета
вследствие
загрязнения
почвогрунтов полосы отвода железной дороги [209].
1.3.2 Загрязнение тяжелыми металлами
прилегающих к железной дороге территорий
Оценке содержания ТМ в почвах территорий, по которым проходят
крупные железнодорожные магистрали, в последнее десятилетие посвящен ряд
работ [101, 110, 141, 150, 162, 163, 164, 167].
В пригородной зоне Пензы, которая является крупным железнодорожным
узлом на пересечении Юго-Восточной и Куйбышевской железных дорог, пробы
почвогрунтов отбирались на расстоянии 5, 10, 20, 50 и 100м от железной дороги
на глубине 0-15 см. Валовые формы металлов определяли в кислотных вытяжках
0,1 н раствором HCl методом ААС [163]. С увеличением расстояния от дороги
содержание Pb, Cd, Cu, Zn и Ni в почве снижается. На расстоянии 5 м от крайнего
пути обнаружено максимальное количество ТМ: 100 мг/кг Pb, 3,4 мг/кг Cd, 100
мг/кг Zn, 62 мг/кг Cu и 147 мг/кг Ni. На границе полосы отвода (50 м) содержание
ТМ в почве снижается в 2,4 -6,4 раза [163].
На участке Куйбышевской железной дороги (Тургеневка – Георгиевка) и
участке Южно-уральской железной дороги (Заливная – Колтубанка) отбор проб
проводился на расстоянии 20 и 90 м от головки рельса. На этих участках наиболее
сильно загрязнены почвы Fe, Pb, Cu, Zn, Cr по сравнению с фоновыми
концентрациями ТМ [177]. Уровень железа составляет 42056-43029 мг/кг (20 м) и
39029 мг/кг (90 м) [112, 177].
Характер
загрязнения
почв
ТМ
изучался
также
на
крупных
железнодорожных узлах (с предприятиями железной дороги) в городах Воронеж
и Лиски Юго-Восточной железной дороги [110, 205]. Отбор проб производился на
расстоянии 1, 3, 10, 15 и 25 м с обеих сторон железнодорожного полотна на
участках с усреднением проб по сетке 500х500 м. Почву анализировали методом
39
ААС. Был получен ряд накопления металлов на исследуемой территории: Рb > Zn >
Сu > Cd > Mn > Cr > Ni. Превышения ПДК выявлены по Pb, Cd, Cu [110]. Наиболее
загрязнена полоса шириной 10 м вдоль полотна железной дороги.
На участке между станциями Шуберская и Боровое, расположенного на северозападной окраине Воронежа, на территории Усманского бора, образцы серой
лесной почвы супесчаного механического состава отбирали в приповерхностном
слое (0-20 см) и на глубине (90-100 см) на расстояниях: 1, 10, 25, 65, 135, 325, 550
и 1000 м от железнодорожного полотна. Выявлено, что максимальное
концентрирование
ТМ
происходит
в
приповерхностном
слое
почвы
и
распространяется до 10 м от железнодорожного полотна [110].
Придорожные зеленые насаждения в 1,5-3 раза снижают накопления
различных загрязнителей на расстоянии 15-20 м от зоны максимального
загрязнения и в 3-6 раз – ширину зоны опасного загрязнения по сравнению с
участками
пути,
лесонасаждения
не
огражденными
содержание
ТМ
посадками
возрастает,
[111].
затем
Внутри
снижается
путевого
по
мере
передвижения по насаждению в направлении от пути в сторону открытого
пространства и не распространяется далее 50-110 м [111].
Одни растения адсорбируют ТМ из почвогрунтов в значительной степени,
другие не реагируют на повышение содержания их в почве [102, 110]. При
отмирании растений в период листопада происходит вторичное загрязнение
металлами этих территорий [103, 110]. Накопление ТМ в листьях древесных
пород происходит быстрее вдоль железной дороги, чем вдоль улиц с
интенсивным движением автотранспорта (Таблица 1.15) [110, 157].
Таблица 1.15 – Коэффициент накопления ТМ в листьях древесных пород
под воздействием различных видов транспорта
Коэффициент накопления ТМ (Кс)
Вид транспорта
Pb
Zn
Cu
Cd
Mn
Cr
Ni
Железнодорожный
1,812
1,519
2,124
1,902
6,161
1,945 1,514
Автомобильный
1,479
1,119
2,097
1,147
3,377
1,831 1,391
40
Из Таблицы 1.15 видно, что в листьях накопление ТМ происходит по ряду:
Mn > Cu > Cr > Pb = Cd > Ni = Zn.
1.3.3 Анализ загрязнения тяжелыми металлами почвогрунтов
транспортного комплекса г. Москвы
В г. Москве почвенный покров представлен 43% площади города с
допустимым уровнем содержания ТМ, 28% – с умеренно опасным, 27% – с
опасным и 2%  с чрезвычайно опасным уровнем загрязнения ТМ [60].
Большинство зон максимального загрязнения почв выявлены в ЦАО, ЮВАО,
ЮАО, ВАО и характерны для промышленного ореола рассеяния металлами.
Наиболее загрязнены ТМ в г. Москве почвы: ЮВАО (Zc=48) и ЦАО (Zc=39);
наименее – ЮЗАО (Zc=10), СЗАО (Zc=12) и САО (Zc=14). К приоритетным
загрязнителям почвенного покрова относят Pb, Cu, и в меньшей степени
загрязнителями являются Ni, Co, Cr, Sn, Cd и Mo (Таблица 1.16) [60].
Таблица 1.16 – Распределение ТМ в почвах Москвы (2005-2010 гг.)
ТМ
Средняя
Площадь
концентрация, мг/кг города
103
70-80%
Pb
Преимущественное
загрязнение в округах
ЦАО, СВАО, ЮАО,
ВАО, ВАО
везде, ЦАО
Cu
ЦАО
< 132
Ni
везде
Cr
Zn
96,5
Превышение
ОДК, ПДК
Не превышает
10-28 (ср. фон 20)
20%
5%
7,5%
1,4%
везде
больше ОДК
больше 2 ОДК
1–2 ОДК
2–4 ОДК
меньше ОДК
ЮАО
58
7,5%
меньше ПДК
Cd
ЦАО, ЮВАО, ЮАО
0,3
везде
меньше ОДК
Hg
ЦАО, ЮВАО
0,2 (норма 0,02-2,1)
везде
меньше ПДК
Mn
везде
588 (ср. фон 1260)
везде
меньше ПДК
По результатам экомониторинга за 2010 г., средние значения концентрации
ТМ не превышают установленных норм. За период наблюдения 2005-2010 гг. за
41
содержанием ТМ в почвах г. Москвы отмечено снижение их концентрации на 4070%, наиболее положительная динамика отмечена для металлов 1-го класса
опасности: Zn, Cd и Pb (Рисунок 1.3) [60]. Следует предположить, что некоторое
снижение содержания ТМ в почвогрунтах обусловлено закрытием некоторых
промышленных объектов, их переносом за пределы города.
Одним из методов улучшения обстановки в почвенном покрове города
является обновление почвогрунтов вдоль дорог и при строительстве объетов.
Подсыпка «свежих» почвенных смесей может улучшить экологические и
санитарно-гигиенические показатели [168, 169].
Кпдк 0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
Ni
Zn
Cu
2005-2006 гг.
Рисунок
1.3
–
Динамика
Pb
2009 г
К ПДК(ОДК)
Cd
Hg
2010 г
валового
содержания
ТМ
в
поверхностном слое почвы г. Москвы [60]
На территории ВАО г. Москвы расположены крупные промышленные зоны
и автомагистрали (МКАД, шоссе Энтузиастов, Вешняковская ул., Зеленый
проспект, Перовская ул.). Опробование почв проводилось летом 2010 г. из
поверхностного (0-15 см) горизонта [152]. В качестве фоновых использовались
дерново-подзолистые легкосуглинистые почвы Подмосковной Мещеры. По
валовым значениям Кс накапливающиеся в почвогрунтах ТМ составили ряд:
Cd(16,1) > Pb (6,84) > Zn (5,04) > Cr (3,14) > Сu (2,26) > Ni (2,01) > Co (1,30) [153].
В данном округе определены аномалии по содержанию ТМ в почвах:
северо-западная  промзона «Прожектор» (Zc=144-156); центральная  промзона
«Перово» (Zc=96-106) и районная тепловая станция «Перово»; юго-восточная 
мусоросжигательный завод в Руднево (Zc=48-72). На остальной территории
42
показатель составляет Zc=12-36, лишь на отдельных участках вдоль МКАД –
Zc=48. Для природно-рекреационной зоны – парка «Терлецкие пруды» и зоны
жилой застройки в Новокосино и Косино – Zc <12 [153].
Загрязнение ТМ по показателю Zc в 2010 г. почвогрунтов ВАО г. Москвы
было сопоставлено с данными, опубликованными в 2000 г. [153]. Установлено,
что аномалии зон «Прожектор», «Перово» и мусоросжигательного завода в Руднево
в 2000 г. имели меньшую протяженность и загрязненность (Zc<128). При этом
анализ дагнных показывает, что отдельные мелкие аномалии ТМ существенно
расширились к 2010 г. На этот период приоритетными ТМ стали цинк и кадмий,
превышение содержание которых по сравнению с ОДК отмечено соответственно на
31% и 20% территории ВАО [152].
На территории ЮВАО г. Москвы [16], где более 30% занято под
производственные объекты, выделено 9 типов ассоциаций ТМ в почвенном
покрове. Ассоциация, состоящая из Ag, Cd, Pb, Sn, Zn, Cr, Cu, Ni, относится к
территориям АЗЛК, заводу «Серп и молот», АО «Московский подшипник»,
Курьяновской
станция
аэрации,
Люблинскому
литейно-механическому
и
Московскому нефтеперерабатывающему заводам, а также к большим жилым
массивам (Zc=10-103) районов Марьино, Люблино. Ассоциация Hg, Zn, Sn, Ag
относится к Московскому шинному заводу, ЖБИ, многочисленным гаражным
территориям, в районе Волгоградского и Рязанского проспектов, Выхино,
Текстильщиках, новостройках Жулебино (Zc=122-668). Ассоциация Ni, Cr, Cu,
Co, Zn, Sn относится к основным железнодорожным магистралям округа [16].
Проведено исследование влияния МК МЖД, используемой только для
грузового транспорта [75], на прилегающие территории г. Москвы. Пробы
почвогрунтов отбирались по 26 профилям (112 проб), пересекающим МК МЖД.
Отбор осуществлялся из верхней части (0-5 см) почвогрунтов по методу конверта,
на насыпи и рядом с полотном железной дороги по обе стороны, по три-шесть
проб на различном удалении от полотна до 50 м. Профили отбора располагались
на расстоянии от 1 до 3 км друг от друга. Определение содержания ТМ
проводилось в азотнокислых вытяжках методом ААС.
43
Большинство проб вдоль МК МЖД характеризовались повышенными
концентрациями Pb и в меньшей степени Cu, Zn, Ni, Cd. Среднее содержание Pb в
почвогрунтах составляет 57,4 мг/кг, что превышает фоновые значения в 2 раза и
достигает 1,8 ПДК или 0,5 ОДК. Аномальные значения в 2-6 раз превышали ПДК
для валовых форм и в 8-24 раза – для фоновых. Авторы предположили, что
рассеяние свинца вдоль МК МЖД может быть связано с использованием его
сплавов в подшипниках подвижного состава, а также с расположением вдоль всей
железной дороги гаражей, а также из-за пыления частиц шлака угля, который
ранее использовался для строительства насыпи [75]. Среднее содержание Cu (43,6
мг/кг) в почве в 1,5 раза превышает фоновые значения (аномальные значения в
3-10 раз больше фона), Zn (143 мг/кг) в 3 раза, Cd (0,5 мг/кг) находится на уровне
фона, а Ni ниже фона в 2 раза [75]. Авторы данного исследования считают, что
содержание Zn связано с использованием ранее на железной дороге паровозной
тяги, в результате чего тонкие фракции золы с различными наборами ТМ
поступали в придорожные пространства.
Исследовались городские почвы в ЦАО г. Москвы, расположенные на
территории грузовой станции 1-го класса Москва-Товарная-Смоленская и вдоль
железной дороги от Ленинградского и Ярославского вокзалов до Николаевского
путепровода. Анализ проводился на определение содержания Hg, Cu, Zn, Pb, Cd,
Ni и Mn. Выявлены несколько проб с чрезвычайно опасным загрязнением Zc>128,
а почвогрунты объектов характеризуются опасным загрязнением Zc=42-48 с
наибольшим вкладом Pb, Zn, Cu, Ni, Cd [15, 140]. Отбор проб проводился также в
фоновых местах рядом с объектами исследования на городских территориях с
большим количеством некрупных дорог. По данным Макарова А.О. [140], уровни
потери экологического качества почв на этих объектах варьируются от 4-го
(высокого) до 5-го (катастрофического). Это свидетельствует о крайне
неблагоприятной экологической обстановке на территории станции МоскваТоварная-Смоленская. Был сделан вывод, что в исследуемых урбоэкосистемах
почвогрунты не могут выполнять свои экологические функции и представляют
опасность для железнодорожников, пассажиров и жителей города.
44
В настоящее время загрязнение ТМ полосы отвода железной дороги и
прилегающих к ней территорий недостаточно широко рассмотрено в научной
литературе,
по
сравнению
с
территориями,
находящимися
рядом
с
автомагистралями. В основном представлены результаты воздействия ТМ на
почвы в случайно выбранных профилях пробоотбора и на растительные
сообщества, произрастающие рядом с железной дорогой [110, 111, 112, 140, 163,
167,
200].
Не
интенсивности
и
проводились
режимов
исследования,
движения
рассматривающие
железнодорожного
влияние
транспорта
на
загрязнение почвогрунтов ТМ полосы отвода железной дороги.
Выводы по главе 1
1. Проанализировано распределение тяжелых металлов в почвогрунтах полосы
отвода железных дорог. Установлено, что загрязнение почвогрунтов тяжелыми
металлами снижается при удалении от железной дороги.
2. В ранее опубликованных работах не проводилось исследование уровня
загрязнения и распределения тяжелых металлов в почвогрунтах полосы отвода
железной дороги в зависимости от интенсивности движения поездов.
3. Недостаточно изучено влияние предприятий, находящихся вблизи железной
дороги, на загрязнение почвогрунтов полосы отвода тяжелыми металлами.
4. До настоящего времени не рассматривались модели массопереноса частиц
пыли с прикреплением тяжелых металлов и микробиологии в прилегающих к
железной дороге территориях, а также способы снижения массопереноса этих
загрязнений в полосе отвода.
5. Отсутствует доказательная информация об источниках поступления тяжелых
металлов в почвогрунты полосы отвода при эксплуатации железнодорожного
транспорта в зависимости от режимов движения поездов.
6. Проанализирована заболеваемость пылевой этиологии работников путевого
хозяйства.
45
ГЛАВА 2 ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ И МЕТОДЫ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Объекты исследования
Железная дорога пересекает городскую инфраструктуру, насыщенную
такими техногенными объектами, как автомагистрали и различного профиля
предприятия. Для оценки воздействия только одного железнодорожного
транспорта на экологическое состояние почвогрунтов полосы отвода необходимо
было выбрать на территории такого крупного мегаполиса как Москва отрезки
железнодорожной линии, где отсутствовали бы промышленные объекты, которые
могли бы вносить вклад в загрязнение ТМ полосы отвода через подъездные пути
или собственный ореол рассеивания. При этом на этих отрезках должны
соблюдаться следующие условия:
- расположение железнодорожного полотна и полосы отвода примерно в
одной плоскости;
- открытость пространства и отдаленность жилых массивов;
- незапечатанность полосы отвода;
- отсутствие только что проведенного среднего и капитального ремонта
балластной призмы;
- невысокая интенсивность движения пассажирских и грузовых поездов;
- близкое расположение лесных массивов.
Были выбраны два отрезка железнодорожной линии между остановочными
пунктами участков с низкой интенсивностью движения поездов (Москва Рижская
– Подмосковная и Подмосковная – Манихино 1) на Рижском направлении
железной дороги в САО г. Москвы:
- Красный Балтиец  Гражданская, протяженностью 1,9 км;
- Покровское-Стрешнево  Ленинградская, протяженностью 1,36 км.
46
Кроме того, для сравнения рассматривали два отрезка железнодорожных
линий с высокой интенсивностью движения поездов на направлениях железной
дороги, проходящих в ЮВАО г. Москвы:
- Калитники  Москворечье, протяженностью 12 км, (Курское направление,
в пределах двух участков Москва Курская – Люблино и Люблино – Царицыно);
- Семеновский путепровод  Косино, протяженностью 12 км (Казанское
направление, в пределах двух участков Москва-Пассажирская-Казанская – Перово
и Перово – Люберцы 1).
Отрезки ж.-д. линий Курского и Казанского направлений в ЮВАО г.
Москвы пересекаются с другими направлениями МЖД и автомагистралями. К
полосе отвода также примыкают или частично находятся на ней гаражные
комплексы
и
предприятия
металлургического,
машиносторительного
и
приборостроительного профилей.
Вдоль выбранных отрезков Рижского направления нет промышленных
объектов, кроме гаражей. Дорога используется для пассажирских и грузовых
перевозок. На Рижском направлении грузопоток значительно меньше по
сравнению с другими направлениями, движение обеспечивается ежедневным
расписанием электропоездов и пассажирских поездов Рига – Москва, Москва –
Великие Луки.
Отрезок ж.-д. линии Покровское-Стрешнево – Ленинградская (Рисунок 2.1),
проходит вдоль лесопарковой зоны и находящейся в этой зоне прудов, ограничен
Волоколамским шоссе, проходящем по железобетонному путепроводу, со
стороны платформы Покровское-Стрешнево (расстояние между путепроводом и
платформой 50 м). Лесной массив расположен за водоемами, основная территория
открытого парка защищена узкой посадкой кустарника вдоль платформы
Покровское-Стрешнево и железной дороги. Недалеко от платформы между
железной дорогой и водоемами имеется открытое пространство. Перед
платформой Ленинградская Рижское направление по путепроводу пересекает
Московская окружная железная дорога (МК МЖД). Вдоль отрезка отсутствуют
47
промышленные предприятия, кроме гаражного комплекса, находящегося рядом с
пересечением вышеупомянутых железных дорог (Рисунки 2.2, 2.3).
Рисунок 2.1 – Отрезок ж.-д. линии Покровское-Стрешнево – Ленинградская
(вид на платформу Покровское-Стрешнево и мост Волоколамского шоссе:
электропоезд следует по I пути в сторону платформы Ленинградская).
Рисунок 2.2 – Отрезок ж.-д. линии Покровское-Стрешнево – Ленинградская
(вид на путепровод Московской Окружной железной дороги)
48
Рижское направление МЖД является правосторонним, поэтому главный I
путь находится справа на схеме при движении от Москвы, а II путь  слева по
схеме при движении к Москве (Рисунок 2.3).
Рисунок 2.3 – Схема отрезка ж.-д. линии Покровское-Стрешнево –
Ленинградская
Рисунок 2.4 – Схема отрезка ж.-д. линии Красный Балтиец  Гражданская
Отрезок ж.-д. линии Красный Балтиец  Гражданская проходит вдоль
Тимирязевской парковой зоны и построек железнодорожного назначения
(Рисунок 2.4). Тимирязевский парк расположен на северо-востоке на удалении 10-
49
15 м от оси I пути. Вблизи платформы Красный Балтиец, с южной стороны, в
территорию участковой станции Подмосковная включены локомотивное и
рефрижераторное депо. Жилой сектор находится в южной и северо-западной
части относительно железной дороги. Вдоль северной полосы отвода от
платформы Красный Балтиец до Тимирязевского парка расположены гаражи.
Отсчет для отрезка ж.-д. линии Калитники – Москворечье (Курское
направление) начинается от пересечения железной дороги с Нижегородской
улицей, которая находится за 150 м до платформы Калитники, относительно
Курского вокзала (Рисунок 2.5).
Рисунок 2.5 – Схема главных транспортных магистралей ЮВАО г. Москвы
50
Для отрезка ж.-д. линии Семеновский путепровод – Косино (Казанское
направление) отсчет определяется пересечением железной дороги с улицей
Госпитальный Вал (Семеновский путепровод), которая находится за 1,2 км до
платформы Сортировочная, относительно Казанского вокзала (Рисунок 2.5). На
территории ЮВАО Москвы Курское и Казанское направления пересекают
железнодорожные линии: Малое Кольцо МЖД и Горьковское направление МЖД
(Рисунок 2.5). Отрезок Семеновский путепровод – Косино пересекают также
автомобильные
трассы:
Шоссе
Энтузиастов
и
Московская
кольцевая
автомобильная дорога (МКАД).
Для
достоверности
эксплуатации
железной
оценки
дороги
загрязнения
было
ТМ
проведено
полосы
отвода
исследование
при
фракции
загрязненного балласта до 1 мм, вывезенного после замены на отрезке ж.-д. линии
Выхино – Панки в 2002 г. и размещенного рядом с железнодорожными путями
около платформы Люберцы 1 (Казанское направление).
Методика отбора проб в полосе отвода
Правильная подготовка почвы к физико-химическому анализу на всех её
этапах
(взятие
почвенных
образцов,
условия
высушивания,
хранения,
освобождение от включений, отбор средних проб, размалывание, подготовка
аналитических проб) влияет на достоверность результатов анализа [128].
В разделе 1.3, как отмечалось
в ранее опубликованных работах по
загрязнению придорожных почвогрунтов, расстояние между пробами вдоль
железнодорожного полотна в этих исследованиях варьируется от 500 м до
нескольких километров, или ограничиваются одним профилем, что является
неинформативным для оценки влияния железнодорожного транспорта на уровень
загрязнения полосы отвода. В Методических указаниях МУ 2.1.7.730-99
«Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест» в пункте 5.3.5.
отмечено, что «при изучении загрязнения почв транспортными магистралями
пробные площадки закладываются на придорожных полосах с учетом рельефа
51
местности, растительного покрова, метео- и гидрологических условий. Пробы
почвы отбирают с узких полос длиной 200-500 м на расстоянии 0-10, 10-50, 50100 м от полотна дороги» [149]. Но даже полосы 200-500 м не являются
достаточными для анализа загрязнения полосы отвода от режима движения
поездов.
Таким образом, в предлагаемой методике пробоотбор рекомендуется
проводить, привязываясь к пикетам, расстояние между которыми 100 м. Для
точности соотнесения с работой железной дороги есть необходимость в
пробоотборе через каждые 50 м со стороны I и II пути. Пробы почвогрунтов на
расстоянии 0-1,5 м от оси пути брать проблематично, так как вся фракция
балласта до 1 мм может быть сконцентрирована на глубине 20-30 см.
Проникновение на такую глубину отбора почвогрунта может привести к
нарушению балластной призмы. Кроме того, следует учитывать, что отвод
поверхностных
вод
от
насыпей,
сооружаемых
из
привозного
грунта,
осуществляется продольными водоотводными канавами, шириной (по дну) и
глубиной не менее 0,6 м, которые сооружаются с обеих сторон (Рисунок 2.6).
Ширина обочины земляного полотна должна быть не менее 50 см [176].
1 – водоотводная канава; 2 – берма; 3 – основная площадка; 4 – бровка
земляного полотна; 5 – откос; 6 – резерв; 7 – подошва насыпи; 8 – обочина; h –
расстояние от бровки земляного полотна до подошвы насыпи; l – длина
горизонтальной проекции откоса насыпи; 1: n – крутизна откоса насыпи
Рисунок 2.6 – Насыпь (а) и ее поперечный профиль (б), размеры в метрах
52
Таким образом, для сохранения строения пути и насыпи с шириной плеча
балластной призмы 25-45 см пробы почвогрунта
целесообразно брать на
расстоянии 2,5-3 м (с учетом дополнительного метража бермы на кривизну
дороги и наличия водоотводных сооружений) от оси крайнего пути.
Отбор проб почвогрунтов железнодорожного пути и полосы отвода обычно
проводят одним из четырех методов [128]:
1. Метод концентрических окружностей – применяется в основном для
исследования локальных или аврийных загрязнений, при этом пробы отбираются
по окружностям, которые находятся на определенных расстояниях от источника
загрязнения, и каждая имеет свой номер.
2. Метод расположения пробных площадок по элементам рельефа –
применяется при прокладке линий в горной местности.
3. При использовании метода квадратов [39] территорию разбивают
координатной сеткой на квадраты с указанием номеров и координат. С каждой из
двух-трех пробных площадок (по 25 м2 и более) отбирают пять точечных проб по
методу конверта (по углам и в центре) [39]. На железной дороге целесообразна
глубина пробоотбора 0-20 см, разбитая при необходимости на слои 0-5 см и 5-20
см. Объединенная проба (смесь из двух точечных проб) должна быть не менее
1кг. Использование метода квадратов оправдано на станциях и участках, где
параллельно расположены несколько путей, в полосе отвода и санитарнозащитной зоне дорог. При этом метод не дает конкретных указаний о том, как
должны правильно закладываться пробные площадки.
4. Метод полуэллипсов требует небольших затрат труда, лабораторных
анализов, и информативен по межрельсовому пространству и технической полосе.
При сравнении анализов проб, взятых разными методами на одной площади
железнодорожного полотна и полосы отвода, отмечается незначительное
расхождение в содержании ТМ. Отличие составило не более 0,01-0,2 мг/кг для Cu,
Zn, Ni и Pb (увеличение цифр по методу полуэллипсов) и 0,7-1,2 мг/кг для Fe
(увеличения цифр по методу квадратов) [128].
53
Для химического анализа почвогрунтов на содержание ТМ пробы
отбирались согласно ГОСТ 17.4.4.02-84 [40].
Oтбор проб почвогрунта производился через каждые 50 м на глубине 0-20
см методом конверта (1х1 м) вдоль платформы Покровское-Стрешнево и I пути
(Рисунок 2.3) на расстоянии 3 м по направлению к платформе Ленинградская. От
пересечения с МК МЖД до платформы Ленинградская (200 м) со стороны I пути
расположена насыпь с бетонным ограничением. Поэтому пробы могли быть
отобраны лишь на высоте 2 м от земли и на расстоянии большем, чем 3 м из-за
широкой полосы балласта, что внесло бы ошибки в оценку загрязнения. В связи с
этим участок отбора проб ограничен началом платформы Покровское-Стрешнево
(точка отсчета 0 м, Рисунок 2.3) со стороны Волоколамского шоссе и МК МЖД
(отметка 700м).
Для выявления характера распределения ТМ с увеличением расстояния от
железной дороги пробы отбирались на территории паркового комплекса
Покровское - Стрешнево при удалении на 50, 100 и 150 м от оси I пути (Рисунок
2.1). Часть проб были отобраны по берегам прудов, расположенных на расстоянии
50-100 м. Так как на парковой территории расположены три пруда, то
использовалась не вся сетка пробоотбора. Исследовались пробы, находящиеся на
линиях удаления, соответствующих отметкам вдоль отрезка ПокровскоеСтрешнево – Ленинградская, начиная от выбранной точки отсчета (начало
платформы Покровское-Стрешнево со стороны Волоколамского шоссе): 0, 100,
200, 300, 350, 450, 550 и 650 м (Рисунок 2.3). Всего было отобрано 45
объединенных проб.
Между платформами Красный Балтиец и Гражданская (Рисунок 2.4) пробы
почвогрунтов отбирались через 50-100 м вдоль железнодорожного полотна на
расстоянии 3 м от оси I пути. Пробоотбор вдоль платформ Гражданская и
Красный
Балтиец
не
проводился
из-за
наличия
асфальтированой
приплатформенной территории. Поэтому точкой отсчета отрезка (отметка 0 м)
является начало платформы Красный Балтиец при движении от платформы
Гражданская (пикет 8,0 км по данным Дистанции №16).
54
Пробы отбирались также методом конверта на территории Тимирязевского
парка при удалении от оси I пути на 50, 100 и 200 м (Рисунок 2.3) напротив
отметок 1300, 1500, 1700 и 1900 м (от точки отсчета отрезка) на глубине до 20 см.
На берегу заболоченного пруда, расположенного напротив отметки 1500 м, пробы
отбирались только на удалении 50 и 100 м. Всего было отобрано 85
объединенных проб: 39 проб в 2004 г. и по 28 проб в 2008 и 2012 гг. вдоль I пути
(3 м) по тем же точкам отбора 2004 г.
Забор объединенных проб отработанного балласта фракции размером менее
3-7 мм проводился на высоте 2 м от земли из трех отвалов, находящихся
непосредственно напротив платформы Люберцы (Казанское направление), и двух
других, расположенных на расстоянии 200 м от платформы. Для анализа
отсеивалась фракция на сите с ячейками 1х1 мм.
Пробы на отрезках Казанского (263 шт.) и Курского (281 шт.) направлений
отбирались в среднем через 100 м на глубине 0-20 см вдоль главного хода на
расстоянии 3, 50, 100, 150 и 200 м от оси I или II пути.
Почвогрунты подготавливались к физико-химическому анализу на всех её
этапах по стандартам: взятие образцов почвогрунтов, условия высушивания,
хранения, освобождение от включений, отбор средних проб, размалывание,
квартование, взятие аналитических проб [39, 59].
2.3 Методы исследования
2.3.1 Определение гранулометрического состава и физико-химических
свойств почвогрунтов
Характер перераспределения ТМ в почве зависит от многих факторов. К
ним относятся: гранулометрический состав почвы, рН среды в почвенном слое,
содержание органических веществ, катионообменная способность и наличие
геохимических барьеров.
55
От
гранулометрического
состава
зависит
плотность
и
пористость
почвогрунтов, которые оказывают влияние на поглощение влаги, газообмен и
интенсивность
механическую
микробиологических
поглотительную
процессов.
способность
Также
почвогрунтов,
он
влияет
на
а
именно
на
закрепление и высвобождение ТМ. Глинистые почвы прочно связывают ТМ и
задерживают их попадание в грунтовые воды [103].
Механическая поглотительная способность почвогрунтов связана с физикохимическим поглощением за счет структурных почвенных сорбционных центров.
Так, ввиду широкой распространенности и высокой сорбционной способности,
окислы трехвалентного железа определяют фиксацию ТМ в почвенной части за
счет хемосорбции с образованием комплексов [98]. Сорбционная емкость оксидов
железа зависит от их структуры и удельной поверхности, например, для
ферригидрита поверхность составляет величину 600 м2/г FeOOH [98]. Сорбция
цинка в 3,6 ·104 раз сильнее, чем у кальция, а медь сорбируется в 40 раз сильнее
цинка. Сорбция кадмия проявлена в 5 раз слабее, чем у цинка, и в 200 раз слабее,
чем у меди. В то же время оксиды железа, обладают наибольшей склонностью к
селективной адсорбции кадмия [220].
Определение гранулометрического состава почвогрунтов проводилось
«мокрым» методом с помощью раскатывания шнура [122]. Определение суммы
обменных оснований проводилось по методу Каппена – Гильковица [25, 122].
Физико-химические свойства почвогрунтов отрезков приведены в Таблицах Б.1 –
Б.4 (Приложение Б). Для характеристики поглотительной способности почвенной
части определялась степень насыщенности почв основаниями по формуле:
V=
где
S
 100 %,
SH
(1.3)
V – степень насыщенности почв основаниями, %; S – сумма обменных
оснований, мг-экв/100 г; H – гидролитическая кислотность (pH вытяжки
раствором ацетата натрия), мг-экв/100 г.
Определение pH водной вытяжки почвенной суспензии проводили на
потенциометре
«Экотест-120»
[40].
Электродом
сравнения
являлся
56
хлорсеребряный, а измерительным – стеклянный электрод. При установлении рН
в водной вытяжке использовали соотношение почва : вода – 1 : 5, а для лесных
подстилок – 1 : 25.
Поглощение ТМ почвами зависит от реакции среды почвенного раствора.
Подщелачивание почв приводит к формированию в слое 0-10 см щелочного
геохимического барьера, на котором концентрируются Pb, Zn, Cr, Ni, Co, Cr,
образующие в этих условиях слаборастворимые карбонаты, что ведет к
накоплению
ТМ
и
трансформации
почвенно-геохимической
структуры
урбоэкосистем [103]. Такие катионы, как Cd2+, Co3+, Cr3+, Sn2+, Zn2+, Fe3+ могут
мигрировать только в кислых почвах и остаются неподвижными или осаждаются
при повышении рН до щелочных условий. Щелочная среда (рН7) способствует
миграции ионов Cr3+, Mn5+, Mo+4 и V5+.
В Тимирязевской лесопарковой зоне рядом с платформой Гражданская
гранулометрический состав почв при удалении от полотна дороги изменяется в
основном от легкого суглинка до среднего и в отдельном случае до тяжелого, а рН
в пределах 5,0-6,0. Сумма обменных оснований и их степень насыщенности
почвогрунтов имеет низкие значения по сравнению с пробами почвогрунтов,
отобранными вдоль полотна железной дороги, а гидролитическая кислотность на
порядок выше, чем у полотна дороги (Таблицы Б.1 – Б.4 Приложения Б).
Таким образом, почвогрунты в технической полосе относятся к щелочным,
в полосе отвода и в открытой санитарно-защитной зоне – к слабощелочным, в то
время как на территории Тимирязевского парка относятся к слабокислым и
кислым. Следовательно, в полосе отвода в поверхностном слое будет замедлена
миграция ТМ в грунтовые воды за счет адсорбции на поверхности железа и его
соединений. Рядом с полотном железной дороги гранулометрический состав
представлен супесью, его степень насыщенности основаниями почти 100%,
поэтому именно в этом месте будет проходить лишь динамическая капиллярная
фильтрация осадков с захватом частиц, содержащих ТМ [12]. В конечном итоге,
процесс миграции и накопления ТМ в поверхностных слоях почвогрунтов полосы
57
отвода зависит от грузонапряженности участков железной дороги и режима
движения поездов.
2.3.2 Сравнительный анализ методов исследования почвогрунтов
на содержание тяжелых металлов
Для детального исследования почвогрунтов придорожных территорий
вдоль протяженных участков железной дороги на валовое содержание ТМ
необходимо было выбрать наиболее простой и надежный метод анализа. В
практике в основном использются спектральные атомно-абсорбционный (ААС),
атомно-эммисионный (АЭС) и ретгенофлуоресцентный (РФМ) методы.
При определении валовых форм 5-8 металлов пламенной атомноабсорбционной спектрометрией ААС [172, 178] необходима специальная
пробоподготовка, а именно: многочасовая обработка смесью кислот HF–HCl,
HClO 4 –HF, HNO 3 –HCl с упариванием до «влажных солей» или вытяжка азотной
кислотой при многочасовом кипячении. При этом в вытяжку переходит меньшая
доля (20-40% от истинных валовых содержаний) никеля, чем у других элементов
[75]. К недостататкам метода следует отнести опасность работы с газами (пропан,
ацетилен), их большой расход, потеря экспрессности при серийных анализах из-за
смены ламп при определении нескольких элементов в одной пробе.
Ретгенофлуоресцентным метод ПНД Ф 16.1.42-04 [173] определяются
только 11 металлов (Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Pb, Sr), причем Ti, Mn, Fe в
форме оксидов. В пробах почвогрунтов полосы отвода содержание Ni, Cr, Mn, Fe,
Cu выше предела обнаружения метода. Анализ почвогрунтов РФМ проводится в
виде спрессованного порошка, его чувствительность больше, чем у ААС.
Атомно-эммисионная спектрометрия (АЭС) [174, 144] валовых форм ТМ
применяется для определения большого числа проб грунтов и многоэлементности
(до 35 металлов), при малой массе пробы. Проводят анализ растертых почв в виде
порошка. Принято считать, что точность измерения сравнима с ААС. Пределы
обнаружения широки и показывают высокую чувствительность АЭС метода, его
58
применимость для определения следов ТМ [160]. Отсутствуют химические и
ионные помехи, характерные для ААС. Недостатком АЭС является сложность
спектра для железа [189].
При исследовании методом АЭС почвогрунтов, взятых на отрезке ж.-д.
линии Красный Балтиец – Гражданская в месте торможения поездов на
платформу Красный Балтиец на удалении 3 м от оси I пути, определено
содержание 14 техногенных ТМ (контроль). В дальнейшем 4 образца по 10 г
заранее просеянного через сито с ячейками 1х1 мм почвогрунта были обработаны:
1-ый образец – 100 мл дистиллированной воды; 2-ой – 100 мл водой
подкисленной до рН=5,5; 3-ий – 100 мл раствором 0,1 н серной кислоты; 4-ый –
1,0 н раствором азотной кислоты.
Для 3-го и 4-го образцов предварительное разложение почвогрунтов
проводилось кислотами по Ринькису, как предлагается для использования метода
ААС [9]. Для этого 10 г 4-го образца почвогрунта помещалось в термостойкий
стакан, приливалось двукратное по отношению к массе пробы количество смеси
концентрированных кислот (H 2 SO 4 : HNO 3 : HCl = 1 : 1,5 : 1,5). Затем постепенно
при нагреве прибавлялись с помешиванием 15 мл 30% перекиси водорода. После
выпаривания досуха к осадку добавлялось 100 мл 1,0 н HNO 3. Остаток на фильтре
промывался 2 раза 1,0 н HNO 3 , высушивался, анализировался методом АЭС на
содержание ТМ.
Выявлено, что при обработке водой в образцах почвогрунтов в основном
сохранялись те же концентрации металлов, что и в контрольном образце (кроме
Mn). Установлено, что только шесть ТМ из четырнадцати имеют растворимую
(подвижную) форму, которая переходит в вытяжку с рН=5,5 (моделирование
кислого дождя), и при этом составляет только небольшую часть (до 20%) от
валового содержания (Рисунок 2.6). Поэтому определение подвижных форм ТМ в
почвогрунтах полосы отвода нецелесообразно [88].
С возрастанием концентрации кислоты (0,1н H 2 SO 4 и 1,0н HNO 3 )
содержание Cu и Zn в почвогрунте значительно снизилось, незначительно – для
Ni и Cr, не влияло на Sn, Co, Zr, Ti, Mo, V (Таблица 2.6) [88]. Поэтому следует
59
подтверждать результаты ААС методом АЭС [189], так как видно (Таблица 2.1),
что значительная часть ТМ не переходят из почвогрунта в вытяжку, даже после
пробоподготовки по Ринькинсу.
Таблица 2.1 – Содержание ТМ (определено АЭС) в образце почвогрунта
после обработки водой и растворами кислот
Почва
после
обработки
Коэффициенты концентрации металлов, Кс
Ni Cu Cr Zn Sn Co Pb Zr Mo Mn Ag
Ti
W
V
Контроль (без
обработки)
4,0 8,0 2,0 5,0 2,0 1,7 1,5 1,7 6,0 3,0 2,0 0,25 3,3 1,2
водой
4,0 8,0 1,6 5,0 2,0 1,7 1,5 1,7 6,0 1,6 2,0 0,25 1,0 0,8
водой рН=5,5
4,0 6,0 1,6 5,0 2,0 1,7 1,25 1,7 6,0 1,6 2,0 0,25 1,0 0,8
0,1 н H 2 SO 4
3,3 3,0 1,2 2,0 2,0 1,7 0,25 1,7 6,0 1,2 1,5 0,25 1,0 0,8
1,0 н HNO 3
3,3 2,0 1,0 1,5 2,0 1,7 0,25 1,7 6,0 1,2 1,0 0,25 1,0 0,8
Следовательно, метод АЭС является наиболее оптимальным для получения
достоверных данных по загрязнению почвогрунтов валовых форм ТМ в полосе
отвода железных дорог. Чувствительность метода достаточна для почвогрунтов
полосы отвода и фракции до 1 мм отработанного балласта. Для большого
количества образцов подходит методика АЭС, разработанная ИМГРЭ, которая
была актуализирована и аттестована в Метрологической службе ФГУП «ВИМС»
[144].
Пробы сначала высушивались при температуре 40оС, затем истирались в
шаровых и
цилиндрических мельницах. Отобранная средняя проба методом
квартования, с помощью вдувания порошка, сжигалась в плазме сильноточной
трехфазной
дуги,
затем
эмиссия
спектров
регистрировалась
на
фотоэлектрическом уловителе (спектрограф ДФС – 458с) [144].
Так как методом АЭС не было определено содержание общего железа в
почвогрунтах, то для обнаружения его уровня в полосе отвода рядом с полотном
железной дороги (3 м) использовали метод спектрофотометрии. Так как Fe (II)
устойчив в кислой среде, то исследовали кислые вытяжки проб почв 0,1 н
60
раствором серной кислоты в соотношении почва – раствор кислоты 1:10 со
временем экстракции 10 минут.
В качестве органического реагента для определения содержания общего
железа [суммы ионов Fe (II) и Fe (III)] в растворах проб почвогрунтов
использовали сульфосалициловую кислоту с образованием трисульфосалицилата
железа желтого цвета в щелочной среде (рН=8-11) [23, 25]. Интенсивность
окрашенного раствора измеряли на спектрофотометре СФ-26 (в кювете 1 см) по
отношению к бесцветному раствору сравнения в УФ области спектров
поглощения при λ макс = 435 нм (определяли среднее светопропускание Т %).
Ретгенофлуоресцентный метод позволил подтвердить результаты по
содержанию общего железа в почвогрунтах для отрезка ж.-д. линии Красный
Балтиец – Гражданская, полученные спектрофотометрическим методом в разные
годы. Измерения проводились на проборе СПЕКТРОСКАН МАКС по методике
ПНД Ф 16.1.42-04 [173].
Почвогрунты выбранных четырех отрезков ж.-д. линий Рижского, Курского
и Казанского направлений МЖД были исследованы на содержание тридцати пяти
ТМ
атомно-эмиссионным
спектральным
анализом
(АЭС).
Анализ
экспериментальных данных по распределению ТМ на выбранных отрезках ж.-д.
линий показал, что для расчета достоверного уровня суммарного загрязнения
почвогрунтов полосы отвода достаточно использовать девять техногенных
металлов. Из них к 1-му классу опасности относятся свинец, цинк; 2-му классу
опасности – никель, медь, кобальт, молибден и хром; 3-му классу – вольфрам;
олово и цирконий не имеют класса опасности.
Такое количество ТМ определилось путем сравнения результатов по Zc на
отрезке Покровское-Стрешнево – Ленинградская, рассчитанных для серий с
участием от 5 до 14 ТМ (Рисунок 2.7). Оказалось, что суммарный показатель
загрязнения почвы Zc для групп из 9, 11 и 14 металлов практически однаков.
61
Zc 80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
100
200
300 350
450
550
650
Расстояние от п. Покровское-Стрешнево, м
(вдоль I пути 3м от оси колеи)
5 ТМ: Cu, Ni, Cr, Zn, Pb
7 ТМ: Cu, Ni, Cr, Zn, Pb, Sn, Zr
9 ТМ: Cu, Ni, Cr, Zn, Pb, Sn, Zr,Co, Mo
11 ТМ: Cu, Ni, Cr, Zn, Pb, Sn, Zr, Co, Mo, Mn, Ag
14 ТМ: Cu,Ni, Cr, Zn, Pb, Sn, Zr, Co, Mo, Mn, Ag, Ti, W, V
Рисунок 2.7 – Сравнение суммарного показателя загрязнения Zc для 5 серий
техногенных тяжелых металлов
Так как содержание W, V и Ti находятся на уровне фона, серебро
присутствует не во всех пробах почвогрунтов, а марганец является металлом,
входящим в природную ассоциацию, то для всех участков расчет Zc проводился
не по 14 элементам, а по 9 металлам, для которых Кс > 1. В диссертационной
работе использовались фоновые значения ТМ в почвах, определенные для
административных округов г. Москвы в ФГУП «ИМГРЭ».
Наибольший вклад в загрязнение почвогрунтов полосы отвода на
расстоянии 3 м от оси I пути вдоль всех отрезков ж.-д. линий представлен
техногенными металлами: Ni, Cu, Cr, Zn, Pb, Co, Sn, Mo, Zr, W (Таблица 2.2).
Установлено,
что
содержание
вольфрама
и
циркония
меняется
в
зависимости от территории. Так, при исследовании полосы отвода Рижского
направления содержание вольфрама в почвогрунтах в основном было меньше
фонового. В то время как для проб, взятых на отрезках железной дороги в ЮВАО
г. Москвы, вольфрама больше, а концентрация циркония была меньше фоновой.
Поэтому для расчета Zc для почвогрунтов на Рижском направлении учитывали
вклад циркония в качестве девятого металла, а для ЮВАО – вклад вольфрама.
62
Таблица 2.2 – Максимальное значение концентрации (С) и коэффициента
концентрации (Кс) ТМ в полосе отвода отрезков железной дороги
Участок
дороги
Параметр
ПокровскоеКс
Стрешнево –
С,
Ленинградская мг/кг
Металлы
Ni
Cu
Cr
Zn
Pb
Co
Sn
Mo
Zr
W
53
16
10
20
10
5
4
15
8
3,3
800
800
500
2000
400
30
20
15
480
10
Красный
Балтиец –
Гражданская
Кс
8
8
3
5
2,5
2,5
2,5
8
3
3,3
С,
мг/кг
60
400
300
500
100
15
13
8
180
10
Фон САО
мг/кг
15
50
50
100
40
6
5
1
60
3
50-75
2-10
Кс
Курское
направление
МЖД
50-75 16-24
3-7,5 17-25
5-8
13-33 0,5-2
40С, 2000- 800- 4000- 400- 120- 20030-48
100
мг/кг 3000 1200 6000 2000 300 300
7-10 7-17
3-6,5
7525- 42
12-24 25-37,5 4-7,5
Кс
125
Казанское
направление
МЖД
С, 3000- 600мг/кг 5000 1200
Фон ЮВАО
мг/кг
40
50
20003000
8001500
120250
80
200
40
2-4
150600
10-20
1-2,7
30-60
30030042-60 20-50
800
500
150300
12
6
3
300
5
Из Таблицы 2.2 видно, что максимальное значение коэффициента
концентрации относится к никелю.
2.4 Статистическая обработка результатов
При изучении физико-химических параметров почвогрунтов, содержания
железа и ТМ измеряемые величины могут носить случайный характер. Для
объективной оценки точности измеряемых случайных величин использовалась
статистическая обработка результатов. Все вычисления были проведены с
помощью
приложения
Microsoft
Excel.
Полученные
данные
испытаний
подвергались статистической обработке с вычислением среднеарифметических
значений результатов испытаний (М), среднеквадратичного отклонения (G),
коэффициента
вариации
(V)
и
определением
количества
образцов
(n),
необходимых для получения результатов с заданной степенью точности (Р). В
проведенных исследованиях коэффициент вариаций составил не более 10%, что
63
является
допустимым.
Согласно
требованиям
[158],
для
обеспечения
достоверности результатов эксперимента в каждой серии было проведено не
менее трех испытаний.
Выводы по главе 2
1.
железных
Для анализа распределения тяжелых металлов в полосе отвода
дорог
мегаполиса
обоснован
выбор
объектов
пробоотбора
почвогрунтов. Исследование проведено на участках железной дороги с низкой и
высокой интенсивностью движения поездов в САО и ЮВАО г. Москвы с
наличием промышленных предприятий и без них, на сортировочных станциях.
Выбрано место пробоотбора фракции частиц менее 3 мм отработанного балласта.
2.
Усовершенствована
методика
отбора
проб
почвогрунтов
на
территориях, прилегающих к железной дороге, для оценки загрязнения ТМ в
зависимости от режима движения поездов.
3.
Проведена оценка физико-химических характеристик почвогрунтов на
отрезках железнодорожной линии Рижского направления МЖД.
4.
Выбрана оптимальная комбинация методов определения ТМ в
почвогрунтах полосы отвода железной дороги и отработанном балласте.
5.
Определено, что для оценки достоверного уровня суммарного
загрязнения почвогрунтов Zc полосы отвода достаточно использовать девять
тяжелых металлов.
64
ГЛАВА 3 ОЦЕНКА И АНАЛИЗ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ
МЕТАЛЛОВ НА УЧАСТКАХ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ С НИЗКОЙ
ИНТЕНСИВНОСТЬЮ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ
3.1 Определение режимов торможения поездов на отрезках
железнодорожной линии с низкой интенсивностью движения поездов
В научной литературе обсуждается «пленочный» механизм срыва слоя,
содержащего ТМ и образующегося в момент трения на поверхности головки
рельса, затем после скатывания попадающего в приземную атмосферу [26].
Однако при этом не рассматриваются конкретные места срыва ТМ при трении во
время торможения и дальнейшее их распространение в воздушных слоях, что и
определяет характер распределения ТМ в почвогрунтах полосы отвода и
санитарно-защитных зон железной дороги.
В связи с этим необходимо было выявить влияние тормозных режимов на
особенности распределения ТМ в почвогрунтах полосы отвода железной дороги в
условиях мегаполиса в зависимости от скорости движения поездов. Соотнесение
суммарного загрязнения ТМ технической полосы и распределения каждого из
девяти металлов в зависимости от режимов движения поездов рассматривалось на
двух участках Рижского направления МЖД, где отсутствуют промышленные
предприятия.
Для определения начальной скорости торможения использовались данные
скоростемерной ленты на Дистанции №16 Рижского направления. В процессе
торможения
сначала
осуществляется
подготовка
тормозов,
при
которой
тормозная колодка только выдвигается для соприкосновения с колесом, при этом
может происходить легкое касание бандажа колеса при перекосе самой колодки.
Затем происходит постепенное ступенчатое торможение (I ступень – добавки
давления в тормозные цилиндры составляет 35% от существующего в
пневматической системе 4,5 - 4,8 атм, для того чтобы прижалась колодка к
колесу; II ступень – 60%; III ступень – 85%) до конца остановки. Ступенчатость
65
обеспечивает различную силу прижатия тормозной колодки к бандажу колеса,
обеспечивая различную степень истирания и колодки и колеса. Таким образом,
интенсивность попадания ТМ в почвогрунты полосы отвода варьируется на
протяжении тормозного пути. Интенсивность истирания тормозных колодок
зависит от их конструкции и состава, например, композитные колодки с добавкой
фосфора истираются меньше.
Торможение поездов при прохождении кривого участка железной дороги не
запланировано скоростным режимом. Однако попадание ТМ в почву происходит
из-за изнашивания бандажа и гребня колеса при трении о рельс, а также
изнашивания внутренних боковых и вертикальных поверхностей рельсов при
прохождении кривых участков полотна. Для расчета тормозного пути на
платформу [77] использовался метод численного интегрирования по интервалам
скоростей (с интервалом 10 км/час) [141].
Электропоезд ЭР2 состоит из пяти вагонов (головные и прицепные), весом
50 т каждый, и
пяти моторных вагонов весом 64 т каждый. Общий вес
электропоезда составляет: Q = 5 · 50 + 5 · 64 = 570 т.
Величина нажатия тормозных колодок на ось вагона составляет для
моторных вагонов 10 тс, а для головных и прицепных – 9 тс. Общее нажатие всех
колодок 10 четырехосных вагонов: 10 · 4 · 5 + 9 · 4 · 5 = 380 т.
Расчетный полный тормозной коэффициент (при экстренном торможении)
равен:
vp 
380
 0,667 тс/т
570
(3.1)
Согласно «Правилам тяговых расчетов для поездной работы» [175] в
служебных условиях для остановки поезда принимается тормозной коэффициент
ν р сл= 0,60 · ν р полн= 0,60 · 0,667 = 0,400 тс/т.
(3.2)
Расчетный тормозной путь электропоезда на платформу составляет:
Sт = Sп + Sд ,
(3.3)
где S П – подготовительный тормозной путь, S Д – действительный путь
торможения.
66
S П = 0,278 · V o · t П , м
(3.4)
где v o – скорость поезда в момент начала торможения у платформы ПокровскоеСтрешнево v o = 61 км/час (по скоростной ленте), у платформы Красный Балтиец
v o = 65 км/час; t П – время подготовки тормозов к действию торможения.
Расчетный коэффициент трения
 кр определяется для стандартных
чугунных колодок по формуле [138]:
 кр  0,27
Vi  100
,
5Vi  100
(3.5)
где V i - скорость поезда в начале интервала скоростей (табл.3.1).
 кр1  0,27 
 кр 2  0,27
61  100
 0,107 (Покровское-Стрешнево)
5  61  100
65  100
 0,105 (Красный Балтиец)
5  65  100
Таблица 3.1 – Коэффициенты трения для стандартных чугунных колодок в
зависимости от интервала скорости
V, км/час
φ кр
V, км/час
φ кр
5
0,227
40
0,126
10
0,198
50
0,116
20
0,162
60
0,108
30
0,140
70
0,102
Для расчета тормозного пути принимаются в расчет участки уклонов
рельефа дистанции пути № 16.
В расчете тормозного пути на платформу Покровское-Стрешнево (11,13 11,38 км) использовался отрезок I пути от 10,80 км до 11,78 км (в данном случае и
далее в разделе 3.1 используются данные Дистанции пути №16 по расстоянию от
точки отсчета Рижский вокзал), который является прямой, кривых за 330 м до
платформы нет. Кривизна железной дороги на отрезке пути 10,47 - 10,63 км
составляет R=1804 м и на отрезке пути 10,63 - 10,80 км составляет R=1353 м и в
расчетах тормозного пути не участвует.
67
До начала платформы Покровское-Стрешнево по I пути есть спуск i c = −
3,6‰ (на длину 400 м), оставшиеся до конца платформы 200 м, спуск i c = − 2,5 ‰
(на длину 600 м).
Кривизна железной дороги на отрезке Красный Балтиец – Гражданская по I
пути составляет: R=902 м на участке дороги 5,82 - 6,97 км и R=691 м на участке
дороги 6,97 - 7,60 км. За 250 м до платформы кривых нет: железнодорожная линия
– прямая. До начала платформы Красный Балтиец по I пути подъем i c = +1,2 ‰
(на длину 250 м), до середины платформы спуск i c = − 0,7 ‰ (на длину 200 м) и от
середины платформы до конца – площадка i c = 0 ‰.
При пневматическом управлении торможения время подготовки тормозов к
действию торможения рассчитывается по формуле:
t П1 = 4 
5ic
1000v p   кр
(3.6)
Время подготовки тормозов у платформы Покровское-Стрешнево:
t П1 = 4 
5  (3,6)
 4,42 с
1000  0,400  0,107
у платформы Красный Балтиец:
t П2 = 4 
5  (1,2)
 3,86 с
1000  0,400  0,105
Таким образом, подготовительный тормозной путь составляет для
торможения у платформы Покровское-Стрешнево:
S П1 = 0,278 · V o · t П = 0,278 · 61 · 4,42 = 74,96 м
для торможения на платформе Красный Балтиец:
S П2 = 0,278 · V o · t П = 0,278 · 65 · 3,86 = 69,75 м
Основные удельные сопротивления движению электропоездов ЭР2 для
бесстыкового пути рассчитываются по формуле:
при тяговом режиме –
ω о ´= 1,1+ 0,001V i + 0,000227V i 2 кГс/т
(3.7)
при холостом ходе –
ω х = 1,24 + 0,018V i + 0,000227V i 2 кГс/т
(3.8)
68
Так, для скорости начала торможения у платформы Покровское-Стрешнево:
ω х1 =1,24 + 0,018 · 61 + 0,000227 · 612 = 3,183 кГс/тс
у платформы Красный Балтиец:
ω х2 = 1,24 + 0,018 · 65 + 0,000227 · 652 = 3,369 кГс/т
Остальные удельные сопротивления движению электропоездов ЭР2 для
бесстыкового пути для начальных значений каждого интервала представлены в
Таблице 3.2.
Таблица 3.2 - Удельные сопротивления движению электропоездов ЭР2 для
бесстыкового пути в зависимости от интервала скорости
V, км/час
ω х , кГс/т
V, км/час
ω х , кГс/т
5
1,335
40
2,323
10
1,443
50
2,707
20
1,691
60
3,137
30
1,984
70
3,612
Так как вблизи платформ кривых нет, а железнодорожная линия
представляет собой прямую, то удельное сопротивление на кривой не
учитывается (ω КРИВ = 0).
Действительный путь торможения рассчитывается по формуле:
S Дi = 
500(VН2  VК2 )
4,2  (VН2  VК2 )
=
,
119  (1000  v P   KP   X   КРИВ  iC )
1000  vP   KP   X  KPИВ  iC
(3.9)
где V H и V K – начальная и конечная скорости в расчетном (10 км/час) интервале.
Действительный тормозной путь по интервалам скоростей (и1 - и8) для
остановки на платформу Покровское-Стрешнево:
S Д и1 =
S Д и2 =
S Д и3
4,2  (612  60 2 )
 11,99 м,
1000  0,400  0,107  3,183  3,6
4,2  (60 2  50 2 )
 108,10 м,
1000  0,400  0,108  3,137  3,6
4,2  (50 2  40 2 )
 83,06 м
=
1000  0,400  0,116  2,707  3,6
69
Средний уклон iСР 
S Д и4
(3,6  400)  (2,5  600)
 2,94 ‰,
1000
4,2  (40 2  30 2 )
=
 59,05 м,
1000  0,400  0,126  2,323  2,94
S Д и5 =
4,2  (30 2  20 2 )
 37,85 м,
1000  0,400  0,140  1,984  2,5
S Д и6 =
4,2  (20 2  10 2 )
 19,69 м,
1000  0,400  0,162  1,691  2,5
S Д и7 =
4,2  (10 2  5 2 )
 4,03 м,
1000  0,400  0,198  1,443  2,5
S Д и8
4,2  (5 2  0 2 )
=
 1,17 м,
1000  0,400  0,227  1,335  2,5
S Д1 = 11,99 + 108,10 + 83,06 + 59,05 + 37,85 + 19,69 + 4,03 + 1,17 = 324,94 м
Полный тормозной путь S T1 = S П1 + S Д1 = 74,46 + 324,94 = 399,90 м.
Таким образом, весь процесс торможения для остановки на платформе
Покровское-Стрешнево состоит из подготовки тормозов (при пневматическом
управлении торможения) S П1 =75 м и реального торможения S ТР1 =575 м, где идет
интенсивное торможение с использованием колодок. Реальный путь торможения
складывается из действительного пути торможения S Д1 =325 м и дополнительного
S С =250 м на длину электропоезда из 10 вагонов, вдоль которого тоже может
интенсивно
загрязняться
почвогрунт
ТМ
из-за
истирания
металлов
в
трибологических контактах. Истирание тормозных колодок и колеса практически
не происходит на подготовительном тормозном пути S П1 =75 м.
Действительный тормозной путь по интервалам скоростей (и1 - и8) для
остановки на платформе Красный Балтиец составляет:
S Д и1 =
4,2  (65 2  60 2 )
 56,37 м,
1000  0,400  0,105  3,369  1,2
S Д и2 =
4,2  (60 2  50 2 )
 97,19 м,
1000  0,400  0,108  3,369  1,2
S Д и3 =
4,2  (50 2  40 2 )
 75,14 м,
1000  0,400  0,116  2,707  1,2
S Д и4 =
4,2  (40 2  30 2 )
 56,51 м,
1000  0,400  0,126  2,323  0,7
70
S Д и5 =
4,2  (30 2  20 2 )
 36,66 м,
1000  0,400  0,140  1,984  0,7
4,2  (20 2  10 2 )
 19,15 м,
S Д и6 =
1000  0,400  0,162  1,691  0,7
S Д и7 =
4,2  (10 2  5 2 )
 3,94 м,
1000  0,400  0,198  1,443  0,7
S Д и8 =
4,2  (5 2  0 2 )
 1,14 м,
1000  0,400  0,227  1,335  0
S Д2 = 56,37 + 97,19 + 75,14 + 56,51 + 36,66 + 19,15 + 3,94 + 1,14 = 346,10 м
Полный тормозной путь у платформы Красный Балтиец равен:
S T2 = S П2 + S Д2 = 69,75 + 346,10 = 415,85 м,
а весь отрезок реального торможения, в почвогрунты которого могут попадать
ТМ, составляет:
S ТР2 = S T2 + S С – S П2 = 415,85 +250 – 69,75 = 596,1 м.
3.2 Загрязнение почвогрунтов полосы отвода тяжелыми металлами в
зависимости от режимов движения поездов и характеристик участков пути
Для оценки воздействия железнодородного транспорта на загрязнение ТМ
придорожных почвогрунтов отрезок ж.-д. линии Покровское-Стрешнево –
Ленинградская наиболее оптимален из-за отсутствия близко расположенных
промышленных объектов и жилых массивов. Железнодорожное полотно отрезка и
прилегающая парковая зона находятся в одной плоскости ландшафта.
Уровень загрязнения ТМ вдоль I пути отрезка Покровское-Стрешнево –
Ленинградская составляет Zc=63-74 и вдоль II пути находится в пределах Zc=2534 (Рисунок 3.1). Загрязнение почвогрунтов ТМ вдоль отрезков Рижского
направления (Рисунки 3.1 - 3.7) на расстоянии 3 м от оси I пути происходит не
равномерно, при этом можно выделить четыре зоны, имеющие повышенные
уровни загрязненности [91].
Первые две зоны загрязнения на отрезке Покровское-Стрешнево –
Ленинградская расположены на отметках 150 м (Zc=41) и 300 м (Zc=63) от начала
платформы Покровское-Стрешнево (отметка 0 м) или 11,38 км от Рижского
71
вокзала по данным Дистанции пути №16 (Рисунки 3.1, 3.2). Третья – на
расстоянии 450 м от начала отрезка (Zc=38), относится к дополнительному пути
торможения S С =250 м, который входит в состав реального торможения S TР =575 м
электропоездов перед платформой Покровское-Стрешнево по I пути.
Суммарный показатель
загрязнения, Zc
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700
Расстояние от п. Покровское-Стрешнево, м
первый путь
второй путь
Рисунок 3.1 – Изменение суммарного показателя загрязнения почвогрунтов
на отрезке Покровское-Стрешнево – Ленинградская (3 м от I и II пути)
Четвертая зона – на расстоянии 700 м от начала платформы, где происходит
сильное загрязнение ТМ (Zc=74). Последнее можно объяснить тем, что над
железной дорогой Рижского направления проходит путепровод МК МЖД, а
также рядом со стороны I пути находится гаражный комплекс, где загрязнение
ТМ сильно возрастает. Почвогрунт в этих зонах относится к категории «опасная».
В 4-ой зоне (700 м) наблюдается самое большое загрязнение почвы никелем
(Кc Ni =53) и хромом (Кc Cr =10), и повышенное содержание олова: I путь Кc Sn =3 и II
путь Кc Sn =4. Рядом (650 м) обнаружено наибольшее количество свинца Кc Pb =3,8
[91, 77] в почвогрунте этого отрезка.
Процесс торможения электропоезда перед платформой ПокровскоеСрешнево состоит из трех участков, которые соответствуют зонам интенсивного
загрязнения полосы отвода ТМ вдоль I пути (Рисунок 3.1) 150 м (Zc=41), 300 м
(Zc=63) и 450 м (Zc=38).
На первом участке (на расстоянии 450 м от начала платформы ПокровскоеСтрешнево) действует первая ступень торможения (Zc=38). Загрязнение
72
почвогрунта ТМ на отметке 450 м совпадает с добавочной длиной электропоезда
S C , в то время как первый вагон находится на отметке 300 м. Второй участок,
дающий наибольшее значение показателя Zc=63, соответствует второй ступени
торможения и находится на отметке 300 м. Третий участок на отметке 150 м (Zc=
41) характеризует конечную стадию торможения при минимальной скорости.
ПАРК
парковые дороги
водоем 3
150м
водоем 2
100м
водоем 1
50м
I путь
3м
0м 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600
650
п. Покровское-Стрешнево
Волоколамское
шоссе
700м
Малое кольцо МЖД
Рисунок 3.2 – Отметки пробоотбора вдоль отрезка Покровское-Стрешнево –
Ленинградская (в метрах от точки отсчета отрезка)
Таким образом, начало действительного тормозного пути соотносится с
самым загрязненным участком I пути (Рисунок 3.1, отметка 300 м), за 50 м до
платформы
Покровское-Стрешнево
[77].
действительного тормозного пути S Д
Причем
почти
вся
длина
приходится на длину платформы
Покровское-Стрешнево (250 м), где происходит окончательное торможение
электропоезда.
Увеличение содержания ТМ в почвогрунте технической полосы можно
связать с изнашиванием бандажа и гребня колеса при трении о рельс, а также с
изнашиванием внутренних боковых и вертикальных поверхностей головки
73
рельсов при прохождении кривых участков полотна. Кривая R=1353 м на отрезке
ж.-д. линии Покровское-Стрешнево – Ленинградская считается незначительной
(большой считается кривизна с R<350 м), но этого достаточно для изнашивания
колеса и рельса на 10,63 - 10,80 км от Рижского вокзала по данным Дистанции
№16, что соответствует отметкам 600 - 700 м (Рисунок 3.2).
При
удалении
от
железнодорожного
полотна
отрезка Покровское-
Стрешнево – Ленинградская особый интерес представляют собой три зоны
загрязнения ТМ (Рисунок 3.3):
- 1-я зона находится между двухметровой насыпью Волоколамского шоссе
и первым прудом (отрезок 0-50 м, Рисунки 3.2, 3.3);
- 2-я зона расположена между линиями пробоотбора, относящимся к
отметкам 100 м и 450 м, где максимальное загрязнение приходится на лесную
тропинку между первым и вторым прудами (300 м от начала отсчета отрезка);
- 3-я зона – на границе между третьим прудом и гаражами (550-650 м от
начала участка), за которыми располагается МК МЖД, пересекающая Рижское
направление и проходящая на высоте насыпи 5-6 м.
При пробоотборе почвогрунтов на линиях удаления (каждая имеет
определенный цвет точек отбора) от железнодорожного полотна (Рисунок 3.2)
были взято различное количество проб из-за присутствия водоемов. Самое
боьшое количество проб было взято на отметке 650 м с целью выявления влияния
пересечения с МК МЖД на уровень загрязнения ТМ полосы отвода отрезка
Покровское-Стрешнево – Ленинградская.
На 1-ой и 2-ой зоне с удалением от железной дороги происходит
уменьшение Zc. Причем для 2-ой зоны (Рисунок 3.3) степень загрязнения
снижается пропорционально увеличению расстояния от железной дороги. На
отметке 350 м заметно, что на расстоянии 3 м от оси I пути железной дороги
уровень загрязнения ниже, чем на удалении 50 м. Это обусловлено тем, что проба,
относящаяся к 50 м, была взята на берегу большого третьего водоема со стоком в
другие пруды, а также тем, что рядом проходит дорога, где возможно
дополнительное загрязнение от автотранспорта.
Суммарный показатель,
Zc
74
70
60
50
40
30
20
10
0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
700
Расстояние от п. Покровское-Стрешнево, м
3м
- первая зона;
50м
100м
- вторая зона;
150м
- третья зона.
Рисунок 3.3 – Изменение суммарного показателя загрязнения Zc на отрезке
Покровское-Стрешнево – Ленинградская
Для 1-ой зоны (Рисунок 3.3) снижение загрязнения имеет менее
выраженный характер – здесь наблюдается влияние проходящего вблизи этой
зоны Волоколамского шоссе с интенсивным движением автотранспорта. Однако и
в этой зоне наблюдается устойчивая тенденция к снижению загрязнения ТМ при
удалении от железной дороги, что говорит о загрязнении территории связанного,
в основном, с работой железнодорожного транспорта, а не автомобильного. В
противном случае в 1-ой зоне наблюдалось бы или увеличение уровня
загрязнения, или он оставался бы на одном уровне.
На 3-ей зоне изменение Zc с удалением от полотна дороги имеет сложный
характер, но на 150 м удаления сохраняется тенденция к уменьшению Zc.
Сложный характер изменения Zc на этом участке объясняется наличием гаражей,
вблизи
которых
повышение
загрязнения
сопровождается
увеличением
содержания Pb, Ni и Cr, а также дополнительным вкладом в загрязнение от МК
МЖД.
Максимальный вклад в загрязнение вдоль I и II путей на расстоянии 3 м от
оси пути вносят шесть металлов, относящиеся к 1-ому и 2-ому классам опасности
75
– Cu, Ni, Zn, Мо, Cr и Co (Рисунки 3.4 - 3.7). Меньший вклад (в 4-8 раз) дают
остальные 3 элемента – Sn, Zr и Pb (Рисунки 3.5, 3.7).
При удалении от железной дороги наблюдается устойчивое снижение Mо,
Ni, Cu, Mn, Cr, Co и Sn. Наибольшее содержание Zn и Cu обнаружено при
удалении на 50 м от железной дороги на отметке 300 - 350 м (Кc Zn =20, Kc Cu =8).
На этих же отметках также наблюдается увеличение содержания цинка на
удалении 100 м от I оси пути (Кс=20). Рядом с Волоколамским шоссе
фиксируется постоянство в содержании Cr, Co и Pb при удалении от железной
дороги.
18
Коэффициент
концентрации, Кс
16
14
12
10
8
6
4
2
0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
Расстояние от п. Покровское-Стрешнево, м
Cu
Zn
Ni
Mo
Рисунок 3.4 – Коэффициенты концентрации меди, никеля, молибдена и
цинка в почвогрунтах отрезка Покровское-Стрешнево – Ленинградская на
Коэффициент
концентрации, Кс
расстоянии 3 м от оси I пути
5,5
5
4,5
4
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
Расстояние от п. Покровское-Стрешнево, м
Cr
Pb
Co
Sn
Zr
Рисунок 3.5 – Коэффициенты концентрации олова, кобальта, хрома,
циркония
и
свинца
в
почвогрунтах
отрезка
Ленинградская на расстоянии 3 м от оси I пути
Покровское-Стрешнево
–
76
На расстоянии 50 м от железной дороги происходит увеличение
концентрации Pb, Zn и Sn, которое можно объяснить наличием местной
грунтовой автомобильной дороги, проходящей вдоль железной дороги и двух
первых прудов. В дальнейшем при удалении на 100 м и 150 м от железной дороги
вглубь парка концентрация этих металлов снижается. Самое большое содержание
Коэффициент
концентрации, Кс
свинца в полосе отвода отрезка относится к территории ГСК (50 м, Кc Pb =10).
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
50
100 150
200 250
300
350 400
450 500
550 600
650 700
Расстояние от п. Покровское-Стрешнево, м
Cu
Zn
Ni
Mo
Рисунок 3.6 – Коэффициенты концентрации меди, никеля, молибдена и
цинка в почвогрунтах отрезка Покровское-Стрешнево – Ленинградская на
расстоянии 3 м от оси II пути
Коэффициент
концентрации, Кс
6
5
4
3
2
1
0
0
50
100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700
Расстояние от п. Покровское-Стре шнево, м
Cr
Pb
Co
Sn
Zr
Рисунок 3.7 – Коэффициенты концентрации олова, кобальта, хрома,
циркония
и
свинца
в
почвогрунтах
отрезка
Покровское-Стрешнево
–
Ленинградская на расстоянии 3 м от оси II пути
Таким образом, загрязнение почвогрунтов полосы отвода отрезка ж.-д.
линии Покровское-Стрешнево – Ленинградская со стороны I пути является
77
наиболее значительным в районе торможения электропоездов (на отметке 300 м).
Характер распределения загрязнения вдоль I пути отличается от распределения
вдоль II пути на отрезке. Наибольшее содержание ТМ со стороны II пути
приходится на отметки 50-150 м, где происходит торможение электропоездов на
начало платформы Покровское-Стрешнево при движении в сторону Рижского
вокзала (Рисунок 3.1).
Почвогрунты на расстоянии 3 м и 50 м от оси I пути относятся к категории
«опасная» на отметке 300 м, а уже на расстоянии 100 м почвогрунт имеет
категорию «допустимая» на протяжении всего отрезка. На отметке 650 м и на
удалении 100 м от оси I пути почвогрунт относится к категории «опасная»
(Zc=56) из-за пересечения Рижского направления с МК МЖД (Рисунок 3.3) и
расположения гаражного комплекса (Кc Zr =8, Кc Cо =5, Кc Zn =40). На удалении 150 м
на отметке 650 м объединенная проба отбиралась недалеко от стоков в болотистое
место рядом с третьим водоемом, где почва имеет рН=5,9. В данном случае
происходит
преимущественная
миграция
ТМ
во
внутренние
горизонты
почвогрунтов, т.к. обнаружено резкое снижение уровня загрязнения по сравнению
с удалением 100 м от оси I пути.
Для подтверждения распределения ТМ в почвогрунтах отрезка ПокровскоеСтрешнево – Ленинградская исследовался еще один отрезок Рижского
направления МЖД Красный Балтиец – Гражданская (Рисунок 3.9).
Выявлено, что первые две зоны загрязнения ТМ отрезка Красный Балтиец –
Гражданская (3 м от оси I пути) относятся к категории «умеренно опасная» и
расположены на отметках 50 м (Zc=28) и 300 м (Zc=20) от конца платформы
Красный Балтиец, где отмечено начало торможения электропоездов по I пути
(Рисунки 3.8, 3.9). Максимум загрязнения третьей зоны Z C =17-19 (400-800 м до
платформы Красный Балтиец) соответствует положению кривой с радиусом
кривизны R=691м (6,97 - 7,60 км по данным Дистанции пути №16). Увеличение
содержания ТМ в почве связано с изнашиванием бандажа и гребня колеса при
трении о рельс, а также внутренних боковых и вертикальных поверхностей
рельсов при прохождении кривых участков полотна. Радиус кривизны R=691 м
78
считается средним, но этого достаточно для заметного изнашивания колеса и
30
25
20
15
10
1900
1800
1700
1600
1500
1400
1300
1200
1100
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
0
100
5
0
Суммарный показатель, Zc
головки рельса.
Расстояние от п. Красный Балтиец, м
Рисунок 3.8 – Изменение Zc для почвогрунтов на отрезке Красный
Балтиец – Гражданская (3м от оси I пути)
жилой сектор
0м
100 200 300
п. Красный Балтиец
Локомотивное
депо
гаражи
400
500
600
Тимирязевский парк
700
Рефрижераторное
депо
800
900
1000
200м
1100
1200
жилой сектор
1300
100м
50м
3м
1400
пруд
болото
1500
1600
1700
1800 1900
п. Гражданская
Рисунок 3.9 – Отметки отбора проб вдоль отрезка Красный Балтиец –
Гражданская (в метрах от точки отсчета отрезка)
Четвертая зона рядом с платформой Гражданская относится к категории
«допустимая» и находится в пределах отметок 1400-1800 м (Z C =14-17), где
имеется кривая с радиусом R=902 м. При большем радиусе кривизны R=902 м
количество ТМ в почвогрунтах меньше, чем в третьей зоне R=691 м (Рисунок 3.8).
Наличие ГСК рядом с платформой Красный Балтиец не влияет на характер и
амплитуду распределения ТМ в полосе отвода железной дороги [77, 79].
79
Тормозной путь для остановки на платформе Красный Балтиец состоит из
пути, где происходит подготовка тормозов S П =70 м, и реального пути
торможения S TR =596 м. Половина этого пути приходится на длину платформы
Красный Балтиец (300 м), где происходит окончательное торможение поезда.
Вторая часть тормозного пути S TR приходится на последние метры (296 м, Z C =20)
отрезка Красный Балтиец – Гражданская. Поэтому максимум попадания металлов
почвогрунт приходится за 50 м (Z C =28) перед остановкой электропоезда на
платформе Красный Балтиец по I пути.
Наибольшее значение коэффициента концентрации Кс=3-8 вдоль отрезка
ж.-д. линии Красный Балтиец – Гражданская (3 м) относится к пяти металлам Cu,
Ni, Мо, Zn и Cr (Рисунки 3.10, 3.11), таким же, как и на отрезке ПокровскоеСтрешнево – Ленинградская (Рисунки 3.4 - 3.6). Другие четыре элемента Sn, Co,
Zr и Pb (Рисунок 3.11) имеют в 2-3 раза меньшие значения Кс. Остальные
металлы, такие как W, V, Ti, вносят небольшой вклад в загрязнение почвогрунтов.
На отрезке Красный Балтиец – Гражданская изучалась загрязненность
почвогрунтов при удалении от оси I пути (Рисунок 3.12) в Тимирязевском парке,
но не исследовались почвогрунты ГСК из-за внесения дополнительной нагрузки
по ТМ. Выявлено, что на удалении 50-200 м от оси I пути загрязненность
Суммарный показатель,
Zc
почвогрунтов уменьшается и относится к категории «допустимая».
20
15
10
5
0
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
Расстояние от п. Красный Балтиец, м
3м
Рисунок
3.12
−
50м
Изменение
100м
200м
суммарного
показателя
загрязнения
почвогрунтов Z C при удалении от оси I пути на отрезке Красный Балтиец –
Гражданская
80
Кс 10
8
6
4
1900
1900
1700
1600
Ni
1800
Zn
1800
Cu
Расстояние от п. Красный Балтиец, м
1500
1400
1300
1200
1100
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
0
2
Mo
Рисунок 3.10 – Коэффициенты концентрации меди, цинка, никеля и молибдена в почве на отрезке
Красный Балтиец – Гражданская на расстоянии 3 м от оси I пути
Кс
4
3
2
Расстояние от п. Красный Балтиец, м
Cr
Pb
Co
1700
1600
1500
1400
1300
1200
1100
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
0
1
Sn
Рисунок 3.11 – Коэффициенты концентрации хрома, свинца, кобальта, олова и циркония в почве на отрезке
Красный Балтиец – Гражданская на расстоянии 3 м от оси I пути
Zr
81
Таким образом, характер загрязнения почвы ТМ для лесной зоны
Тимирязевского парка на отрезке Красный Балтиец – Гражданская при удалении
от железной дороги в меньшей степени зависит от расстояния, в отличие от более
открытой части парковой зоны Покровское-Стрешнево (Рисунок 3.3), где
происходит значительное снижение загрязнения при удалении от железной
дороги. Это доказывается неизменностью содержания Ti, Cu, Mo, Pb, Ni, V, W,
Co, Cr, Sn, Ag для всех проб, взятых в парке, что обусловлено сезонным
опаданием листвы с деревьев, на которой адсорбированы ТМ из-за накопления
пыли в летний период [110]. Исключение составляет линия удаления 50-200 м от
отметки 1900 м около платформы Гражданская. Сначала происходит уменьшение
загрязнения, а затем на 200 м загрязнение ТМ усиливается до Zc=14 за счет
вклада Cu, Zr, Pb и Zn (Кc Cu =6; Кc Pb =3,8; Кc Zr =5; Кc Zn =3). Такое изменение может
быть связано с поступлением этих металлов за счет дополнительного источника
загрязнения – захламления земли парка рядом с прудом (Рисунок 3.9).
Распределение цинка в почвогрунтах имеет постоянный характер с
удалением вглубь Тимирязевского парка, но на отметке 1700 м коэффициент
концентрации Кс увеличивается в 2 раза (50 м), затем возвращается к фону.
Содержание свинца вдоль отрезка ж.-д. линии Покровское-Стрешнево –
Ленинградская на расстоянии 3 м от оси I пути находится на одном уровне
Кc Pb =1-2, кроме отметки 650 м, где расположен гаражный комплекс, его
содержание возрастает Кс Pb =3,8. Наличие гаражей рядом с платформой Красный
Балтиец почти не влияет на содержание свинца в почвогрунте. Следовательно,
свинец поступает в грунт от эксплуатации МК МЖД, что соотносится с его
высоким содержанием в полосе отвода этой дороги (Kc Pb =10-15) [75].
Известно, что железо является основным для конструкций, участвующих в
трибологических контактах при эксплуатации железной дороги (см. раздел 2.3).
Метод АЭС неинформативен по спектру для железа, поэтому его содержание в
почвогрунтах полосы отвода определяли спектрофотометрическим методом.
Установлено, что на отрезках ж.-д. линий с низкой интенсивностью
движения распределение общего Fe в почвогрунтах (Рисунки 3.13, 3.14) совпадает
82
с распределением Zc вдоль обоих отрезков (Рисунки 3.1, 3.8). На каждом участке
обнаружено четыре зоны с повышенным содержанием общего железа.
На отрезке ж.-д. линии Покровское-Стрешнево – Ленинградская находятся
зоны: 75-150 м с содержанием железа С Feобщ =42±13 г/кг и 300 м (С Feобщ =71±13
г/кг). Третья зона – 450 м (С Feобщ =48±5 г/кг) – соответствует реальному пути
торможения S ТR (Рисунки 3.13, 3.2). Четвертое повышение находится на отметке
650м (С Feобщ =28±10 г/кг), где есть пересечение с МК МЖД.
Содержание Fe в почвогрунтах, г/кг
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
Расстояние от п. Покровское-Стрешнево, м
550
600
650
700
Рисунок 3.13 – Изменение содержания общего Fe в почвогрунтах полосы
отвода на отрезке Покровское-Стрешнево – Ленинградская (3 м от оси I пути)
На отрезке ж.-д. линии Красный Балтиец – Гражданская в пределах
действительного тормозного пути S Д на платформу Красный Балтиец на отметке
50 м содержание железа С Feобщ =52±8 г/кг максимально. На отметке 300 м
(С Feобщ =40±13 г/кг), относящаяся ко второй зоне, начинает действовать первая
ступень торможения (добавленная длина электропоезда S С ) [77].
Третья зона (400-800 м, с пиком на отметке 700 м С Feобщ =46±12 г/кг)
соответствует
прохождению
поездами
кривого
участка
R=691
м
железнодорожного полотна (Рисунок 3.14), где действует трибологический
контакт колесо-рельс. Четвертая – на отметке 1800-1900 м С Feобщ =39±8 г/кг.
Платформа Гражданская расположена на отрезке пути с кривизной R=902м (5,82 6,97 км по данным Дистанции пути №16), поэтому увеличение содержания
83
общего железа на отметках 1800-1900 м (Рисунок 3.14) связан с частичным
истиранием бандажей колес и головки рельса на кривой.
Содержание Fe в
почвогрунтах, г/кг
70
60
50
40
30
20
10
0
0
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900
Расстояние от п. Красный Балтиец, м
Рисунок 3.14 – Изменение содержания Fe (общ.) в почвогрунтах полосы
отвода отрезка Красный Балтиец – Гражданская
Содержание железа в земле находится в пределах 500-38000 мг/кг [213]. В
почвогрунтах полосы отвода на расстоянии 3 м от оси I пути количество железа
превышает общий уровень содержания в земле в 1,2- 1,8 раз, что свидетельствует
о поступлении его при трении тормозящих систем.
Для подтверждения результатов, полученных спектрофотометрическим
методом, с помощью которого исследовалось содержание общего железа
кислотных вытяжек почвогрунтов, также было определено в них валовое
содержание железа рентгенофлуоресцентным методом [77] (Рисунок 3.15).
50
40
30
20
1900
1800
1700
1600
1500
1400
1300
1200
1100
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
0
100
10
0
Содержание Fe в
почвогрунте, г/кг
60
Расстояние от п. Красный Балтиец, м
Рисунок 3.15 – Изменение содержания общего железа по данным
рентгенофлуоресцентного анализа в почвогрунте полосы отвода на отрезке
Красный Балтиец – Гражданская (3 м от оси I пути)
84
Это подтверждается косвенно и данными по содержанию железа в золе от
сжигания отработанных деревянных шпал (63837,5 мг/кг) [106], причем по
сравнению с другими ТМ именно железо имеет максимальную концентрацию в
золе шпал. По данным Макарова А.О [140], высокая магнитная восприимчивость
почвогрунтов на территории грузового двора Москва-Товарная-Смоленская
(Белорусский вокзал) и на участке железной дороги от Ленинградского и
Ярославского вокзалов до Никольского путепровода соответствует высокому
содержанию в почвогрунтах окислов железа. Это свидетельствует о техногенном
происхождении
железа
(мелкодисперсные
сильномагнитные
частицы),
накапливающегося в почвогрунтах в полосе до 10 м от железнодорожного
полотна в результате механического трения в системе рельс-колесо [28].
В почвогрунтах полосы отвода происходит капиллярное поглощение
атмосферных осадков, захватывающих ПФ ТМ и пылевидные частицы размером
менее 1 мкм. При этом в пористом грунте идут одновременно и пропитка в
объеме, и набухание частиц среды, вследствие чего изменяются объемы пор [214].
Причем процесс пропитки происходит быстро (например, для раствора ZnCl 2
время поглощения песком составляет 0,25 минуты, супесью с содержанием 1020% глины – 0,73 минуты, а для легкого суглинка с содержанием 20-30% глины –
2,81 минуты) [12], поэтому процессы диффузии в частицы грунта и набухание их
проходит только при медленном перераспределении влаги [69].
Установлено, что средняя концентрация С ТМ в дождевой воде на
определенной глубине грунта подчиняется простой зависимости:
C ТМ (Z) = 0,726C0 ТМ ,
(3.10)
где Z – глубина проникновения ТМ, C0 ТМ – начальная концентрация ТМ в
дождевой воде при входе в грунт [12].
Также параллельно идут адсорбционные процессы [69], и образование
комплексных соединений с гуминовыми и фульфокислотами (в соотношении 1:1),
с ионами хлора, сульфо- и сульфат-ионами в зависимости от среды за счет
дополнительных
координационных
связей
у
ТМ
[97].
Комплексы
поглощаются каолинитами, суглинками и соединениями железа [98].
ТМ
85
Анализ ливневых сточных вод с железнодорожного полотна на содержание
общего железа и взвешенных частиц при равномерном орошении дождем со
скоростью 3 мм/мин чистого и отработанного балласта в течение 5 и 10 минут
[129] показал, что за первые 5 минут вымывается основная масса железа. Его в 9
раз больше в грязном балласте, чем изначально в чистом балласте. В то же время
количество взвешенных частиц в сточных водах больше после 10 минутного
дождя, содержание их в воде после орошения чистого и грязного балласта
одинаково (4760 - 4799 мг/л) [129]. Таким образом, железо попадает в балласт в
результате работы транспорта, а не находится изначально на щебне.
При повторном заборе проб почвогрунтов вдоль отрезка ж.-д. линии
Красный
Балтиец
–
Гражданская
дважды
через
четыре
года
выявлен
накопительный характер ТМ в почве (Рисунок 3.16), что подтверждено
распределением общего железа, полученного спектрофотометрически (Рисунок
3.17). Распределение ТМ в динамике 2004-2012 гг. указывает на повторяемость
характера загрязнения в технической полосе отрезка ж.-д. линии с низкой
интенсивностью движения поездов, что свидетельствует о поступлении ТМ в
почвогрунты не за счет пыления грузов, а в основном за счет режима движения
35
30
25
20
15
10
1900
1800
1700
1600
1500
1400
1300
1200
1100
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
0
100
5
0
Суммарный показатель, Zc
подвижного состава при трибологических контактах.
Расстояние от п. Красный Балтиец, м
2004 г. 2008 г. 2012 г.
Рисунок 3.16 – Изменение содержания ТМ . (Zc) в почвогрунтах отрезка
Красный Балтиец – Гражданская на расстоянии 3 м от оси I пути (2004-2012 гг.)
86
Установлено, что суммарный показатель загрязнения почвогрунтов Zc в
технической полосе (3 м от оси I пути) в месте наибольшего тормозного эффекта
возрастает на 16,3% за период 2004-2012 гг. (Рисунок 3.16), а содержание общего
железа  на 19,4% (Рисунок 3.17).
60
50
40
30
20
Расстояние от п. Красный Балтиец, м
2004 г.
2008 г.
1900
1800
1700
1600
1500
1400
1300
1200
1100
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
0
100
10
0
Содержание Fe в
почвогрунтах, г/кг
70
2012 г.
Рисунок 3.17 – Изменение содержания железа в почвогрунтах
отрезка
Красный Балтиец – Гражданская на расстоянии 3 м от оси I пути (2004-2012 гг.)
Таким образом, совпадение данных по распределению общего железа,
полученных спектрофотометрическим и рентгенофлуоресцентным методами, с
распределением ТМ в почве полосы отвода и расчетными значениями тормозных
путей на двух отрезках железной дороги, подтверждает корреляцию загрязнения
полосы отвода с тормозной системой. Уровень загрязнения почвы ТМ зависит от
скорости движения поезда и, соответственно, начальной скорости торможения,
длины тормозного пути перед платформами, уклона и наличия кривизны пути,
состава трибологических контактов колесо − рельс, колодка − колесо, состоящих
из легированных сплавов.
Так как максимум содержания общего железа в почвогрунтах технической
полосы (Рисунки 3.13-3.15, 3.17) совпадает с максимумами содержания меди,
никеля, хрома, цинка и кобальта (Рисунки 3.4, 3.5, 3.10, 3.11), то попадание этих
металлов на полотно железной дороги и полосу отвода происходит, в первую
очередь, из-за трения колесных пар, рельс и колодок (Таблица 3.3) [33, 37, 44, 47,
48, 53, 54, 55]. Эти металлы присутствуют в сплавах деталей подвижного состава
87
и рельсов (Таблица 3.3) и являются легирующей добавкой к основному металлу –
железу. Самыми истираемыми являются тормозные колодки, поэтому, кроме
железа, на полотно железной дороги попадают марганец, никель и хром (Таблица
3.3). Молибден попадает в почвогрунты при истирании головки рельса и бандажа
колеса [51], шеек оси колесных пар в случае отказа подшипников [49, 52]. Во
вторую очередь – из щелочных никелево-кадмиевых, никелево-железных и
свинцово-кислотных аккумуляторов. В третью очередь – из-за трения в буксовых
узлах вагонов, при работе моторно-осевых бронзовых и сталебаббитовых
подшипников (МОП) скольжения электровозов и путевых машин в полосу отвода
попадают такие металлы, как свинец, олово, цинк и медь.
Таблица 3.3 – Содержание ТМ (в качестве легирующих добавок (%) к
железу) в составных частях подвижного состава и рельсах
Наименование
деталей
Рельсы, сталь
Колесо, вакуумная
сталь марки Т
Бандажи для колес,
сталь 2 и 4
Ось колесной
пары, сталь
Тормозная колодка
(чугун с добавкой
фосфора)
Контактный
провод
Токосъемники
(углеродистометаллические)
Бронзовые МОП
БрО4Ц4С17
Сталебаббитные
подшипники
(баббит Б -16)
Баббит БК2Ц
(новый, высокая
прочность)
Подшипниковая
сталь ШХ-4, ШХ15
Ni
Cu
Zr
Sb
Тяжелые металлы, масс. %
Sn Zn Cr Mo V Mn
0,001
0,30 0,30
-0,05
-
-
-
0,30 0,30
-
-
-
-
0,25 0,30
-
-
-
-
0,30 0,30
-
-
-
-
0,150,35
-
-
-
-
0,30,6
-
-
0,71,1
-
-
-
-
-
-
-
-
-
35100
до
50
Ti
Pb
Nb
-
-
-
0,01
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
0,30,03- 0,8- 0,004 0,08
0,6
0,15 1,25 0,025
0,50,5 0,08 0,15
0,03
1,2
0,20,60,08 0,15
0,6
0,9
0,3- 0,08- 0,05- 0,81,2 0,4 0,1 1,2
-
-
-
-
-
-
-
-
-
до
до
35% 0,1%
-
6880
-
0,5
3,55,5
2-6
-
-
-
-
-
1420
-
-
1,52,0
-
1517
1517
-
-
-
-
-
-
6468
-
-
0,02
-
0,2
5
1,52,1
0,4
0,6
-
-
-
-
-
-
-
0,30 0,25
-
-
-
-
0,351,7
-
-
0,21,7
-
-
-
88
При
соприкосновении контактных проводов и токосъемников [27] в
почвогрунты, в основном, в виде мелкодисперсной пыли попадают частицы меди
[42], по сравнению с истиранием колес и рельсов является незначительным.
Тяговые электродвигатели тепловозов и электровозов оборудованы буксами
МОП (на каждом локомотиве их находится от 16 до 24 в зависимости от числа
осей колесных пар). Они используются для нефтяной смазки [32, 202] (осевого
масла) и шерстяной подбивки, откуда смазка поступает к трущимся поверхностям
стальной оси колесной пары. В буксе находится 4,2 кг смазки, заправка которой в
буксу проводится каждые 72 часа на ПТОЛ. В год на одну буксу приходится
около 244 кг смазки, а на электровоз - 4,88 т. За год на ПТОЛ обслуживаются в
среднем 16200 локомотивов и расходуется 79056 т смазки, которая попадает в
техническую
полосу
[143].
Внутренняя
поверхность
МОП
залита
антифрикционным сплавом (баббитом) [1, 203]. При потере усталостной
прочности баббитового слоя в смазку переходят продукты трения, за счет чего в
полосу отвода попадают Pb, Sn, Sb и Cu (Таблица 3.3) [35, 36, 45].
Для высокоскоростного транспорта предельно допустимый износ 40 мм по
радиусу колеса относят к пробегу не менее 1 млн. км [249]. Таким образом,
вследствие трения ТМ из легированных сталей колес подвижного состава в виде
мелкодисперсной пыли попадают в почву полосы отвода дороги.
Попадание ТМ на путь и техническую полосу происходит также при
профильной шлифовке рельсов, имеющих наработку тоннажа более 130-150 млн.
т брутто, со значительными повреждениями в зоне рабочего канта. Для удаления
волнообразного
износа
требуется
3-4
и
более
рабочих
проходов
рельсошлифовального поезда, при этом в среднем снимается высота головки
рельса на 0,09 - 0,12 мм за один проход. Кроме того, проводится дополнительная
шлифовка при обнаружении внутренних продольных микротрещин, задиров
металла, продольных рисок глубиной более 0,03 мм, местных «прижогов»
металла и других поверхностных дефектов [131]. Профильная шлифовка
продлевает срок службы рельсов на 30-40%, но приводит к попаданию частиц
89
железа с Ni, Zr, Cu, Cr, Mo, V, Ti, Mn на железнодорожное полотно и в почву
технической полосы (Таблица 3.3).
На железной дороге, кроме электропоездов, функционируют другие виды
поездов – пассажирские и грузовые, а места их торможений разнообразны.
Интерпалируя состав ТМ в трибологических контактах: рельс – колесо – колодка,
оси колесной пары и МОП электропоездов на трибологические контакты
пассажирских и грузовых поездов, можно утверждать, что такие же ТМ при
истирании попадают в почвогрунты полосы отвода при торможении всех видов
поездов. Количество ТМ, попадающих в почвогрунты полосы отвода, будет
зависить от скоростных режимов, интенсивности движения этих поездов и их веса
брутто.
Интенсивность их поступления также может быть связана с уклоном пути.
В связи с этим был проведен анализ загрязнения почвогрунтов полосы отвода на
участках Рижского направления в зависимости от уклона пути.
На отметке 10,1 км от Рижского вокзала заканчивается платформа
Ленинградская и начинается спуск рельефа в сторону платформы ПокровскоеСтрешнево: на расстоянии 300 м с уклоном i c = − 8,3‰ (1‰ равна изменению
рельефа на 1 м на участке 1000 м, знак «–» говорит о снижении рельефа). Затем
уровень грунта еще понижается на расстоянии 200 м с уклоном i c = − 9,0‰. На
отметке 11,6 км находится металлический путепровод МК МЖД, который
пересекает железную дорогу Рижского направления. После него начинается спуск
на расстоянии 200 м с уклоном i c = −5,9‰. Затем уровень грунта под
железнодорожным полотном еще понижается на 600 м: первые 400 м с уклоном
i c = −3,6‰ (начало платформы Покровское-Стрешнево) и следующие 200 м с
уклоном i c = −2,5‰ до конца платформы Покровское-Стрешнево (уклон
сохраняется и на следующие 400 м).
Таким образом, двигаясь по I пути от пересечения с МК МЖД до конца
платформы
Покровское-Стрешнево,
 5,9  200  3,6  600  2,5  200


 1,18  2,16  0,5  3,84
1000
1000
1000
рельеф
опускается
на
м на отрезке в 800 м, что
90
является значительной высотой. По сравнению с платформой Ленинградская до
конца платформы Покровское-Стрешнево (железобетонный мост Волоколамского
шоссе на отметке 11,46 км) на расстоянии 11,46 – 10,1 = 1,36 км рельеф
опускается на 8,13 м.
 8,3  300  9,0  200  5,9  200  3,6  600  2,5  200




 2,49  1,8  1,18  2,16  0,5  8,13 м
1000
1000
1000
1000
1000
Средний уклон пути на расстоянии 1,36 км составляет i c =
8,13  1000
 6,0 ‰,
1360
поэтому миграция водных комплексов с ТМ происходит в почвогрунтах полосы
отвода по направлению к платформе Покровское-Стрешнево.
Начало платформы Гражданская находится на отметке 5,82 км от Рижского
вокзала по данным Дистанции №16. На отметке 6,0 км начинается спуск на
расстоянии 200 м с уклоном i c = – 0,9‰ (100 м из них приходится на длину
платформы). Затем уровень грунта под железнодорожным полотном еще
понижается на участках: 400 м с уклоном i c = – 2,7‰; 600 м с уклоном i c = –2,0‰;
200 м с уклоном i c = – 0,6‰; 250 м с уклоном i c = – 1,2‰. Следующие 250 м (до
начала платформы Красный Балтиец на отметке 8,09 км) проходят с подъемом i c =
+1,2‰. До середины платформы спуск на длину 200 м с уклоном i c = − 0,7‰. От
середины платформы до конца – площадка i c = 0‰.
 0,9  100  2,7  400  2,0  600  0,6  200  0,7  100




 0,09  1,08  1,2  0,12  0,07  2,56 м
1000
1000
1000
1000
1000
Передвигаясь по I пути от платформы Гражданская до платформы Красный
Балтиец, рельеф опускается на 2,56 м на отрезке в 1900 м. Средний уклон на
расстоянии 1,90 км составляет:
ic=
Направление
миграции
2,56  1000
 1,35 ‰
1900
водных
комплексов
с
ТМ,
следовательно,
происходит по направлению к платформе Красный Балтиец.
В целом значения Zc велики для выбранных отрезков Рижского
направления МЖД с низкой интенсивностью движения поездов. Дополнительное
загрязнение почвогрунтов этих отрезков железной дороги происходит за счет
миграции вниз по рельефу ПФ ТМ в сторону платформ Покровское-Стрешнево
91
(Zc=63) и Красный Балтиец (Z C =28). ТМ образуют с кислотами почвы в
слабощелочных условиях (рН=7,8-8,2 Таблицы Б.1 - Б.4 Приложения Б)
устойчивые комплексы в соотношении 1:1, тем самым не происходит
вертикального перемещения этих комплексов, и они остаются в основном в
поверхностном слое почвогрунтов глубиной до 20 см.
Для отрезка Красный Балтиец – Гражданская миграционный вклад в
загрязнение ТМ меньше, так как уклон пути в 4,5 раза меньше, чем на отрезке
Покровское-Стрешнево – Ленинградская.
Таким образом, на характер распределения ТМ в почвогрунтах полосы
отвода железной дороги влияют режимы движения поездов: длины тормозных
путей, скорость движения поездов перед торможением, уклон пути и
прохождение кривого участка пути [77].
Выводы по главе 3
1. Исследовано распределение тяжелых металлов в почвогрунтах полосы
отвода двух отрезках Рижского направления МЖД с низкой интенсивностью
движения поездов: Покровское-Стрешнево – Ленинградская (1,36 км) и Красный
Балтиец – Гражданская (1,9 км). Железнодорожная линия проходит вдоль
лесопарковой зоны, где отсутствуют промышленные предприятия. Установлено,
что распределение загрязнения ТМ в почвогрунтах на расстоянии 3 м от оси I
пути железной дороги происходит неравномерно. На этих отрезках в зависимости
от скорости движения поездов и прохождения кривых выделено четыре зоны
повышенного суммарного показателя.
2. Рассчитаны режимы торможения электропоездов и длина тормозного
пути перед остановочными пунктами Рижского направления. Наибольший
уровень загрязнения тяжелыми металлами категории «опасная» отмечается в
почвогрунтах
на
расстоянии
50
м
от
платформы,
что
соответствует
действительному тормозному пути. Наибольшее содержание в почвогрунтах
полосы отвода, превышающее фоновые значения в 3-16 раз, имеют никель, медь,
92
цинк, молибден, хром и кобальт. Содержание других металлов находятся на
уровне фоновых (W, V, Ti) или превышает фон в 2-3 раза (Sn, Zr и Pb).
3. Установлена корреляция в распределении общего железа и суммарного
показателя
загрязнения
почвогрунтов
тяжелыми
металлами
Zc
вдоль
железнодорожной линии, в связи с чем возможно определение общего железа
методом спектрофотометрии в качестве простого метода оценки общего
загрязнения ТМ, что возможно осуществлять в аналитических лабораториях
железной дороги.
4. За период многолетних наблюдений с 2004 по 2012 год подтвержден
накопительный характер содержания тяжелых металлов в почвогрунтах при
эксплуатации отрезка Красный Балтиец – Гражданская. Установлено, что
суммарный показатель загрязнения почвогрунтов Zc в технической полосе (3 м от
оси I пути) в месте наибольшего тормозного эффекта возрастает на 16,3%.
5. Установлена идентичность тяжелых металлов в почвогрунтах полосы
отвода и наличием их в деталях подвижного состава, рельсах, участвующих в
трибологическом процессе при движении поездов.
6. Установлено, что уровень загрязнения почвогрунтов полосы отвода
тяжелыми металлами зависит от скорости движения поезда, веса поезда (брутто),
начальной скорости торможения, длины тормозного пути перед платформами,
уклона рельефа, наличия кривизны пути и химического состава конструкций,
участвующих в трибологических контактах.
93
ГЛАВА 4 ОЦЕНКА И АНАЛИЗ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ
МЕТАЛЛОВ НА УЧАСТКАХ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ С ВЫСОКОЙ
ИНТЕНСИВНОСТЬЮ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ
На двух отрезках железнодорожных линий с высокой интенсивностью
движения поездов Калитники – Москворечье (Курское направление МЖД) и
Семеновский путепровод – Косино (Казанское направление МЖД) проводилось
исследование распределения ТМ в почвогрунтах в полосе отвода и прилегающих
к ней территорий. Основное внимание было уделено изменению этого
распределения в зависимости от наличия сортировочных станций, близкого
расположения предприятий и промзон г. Москвы. Тормозные эффекты не
рассматривались из-за их перекрытия ореолами рассеяния промышленных
предприятий и интенсивного движения пассажирских и грузовых поездов, режим
торможения которых на выбранных отрезках ж.-д. линий неизвестен.
4.1 Сравнительная оценка распределения тяжелых металлов в полосе
отвода на различных направлениях МЖД с низкой и высокой
интенсивностью движения поездов
Наибольшие значения концентрации ТМ в полосе отвода отрезков Курского
и Казанского направлений железной дороги в ЮВАО г. Москвы, также как и на
Рижском направлении в САО, зафиксированы на расстоянии 3 м от оси пути
главного хода. На Рисунках 4.1, 4.2 представлены выборочные данные для
остановочных пунктов отрезков (Рисунки В.1, В.2, Д.1, Д.2 Приложений В и Д) по
уровню загрязнения полосы отвода в зависимости от расстояния от точки отсчета
вдоль отрезка ж.-д. линии и от расстояния удаления от главного хода [78,89].
Наиболее загрязнены почвогрунты рядом с платформами Люблино, Депо и
Перерва (Рисунок 4.1), которые относятся к сортировочной станции ЛюблиноСортировочное
(Курское
направление),
и
территория,
прилегающая
к
сортировочной станции Перово (рядом с платформой Сортировочная) (Казанское
94
направление, Рисунок 4.2). Также можно утверждать, что при удалении от
главного хода уровень загрязнения ТМ стабильно уменьшается. Уже на
расстоянии 200 м почвогрунт относится к категории «допустимая» для всех
остановочных пунктов. Только на Курском направлении напротив платформы
Депо на расстоянии 200 м зафиксирован увеличение загрязнения ТМ до категории
Суммарный показатель
загрязнения почвогрунтов, Zc
«опасная», которое связано с влиянием промзоны №58 «Люблино – Перерва».
140
п. Калитники (0,5-1 км)
120
п. Текстильщики (3,5-4 км)
100
п. Люблино (6-6,5 км)
80
п. Депо (7-7,5 км)
60
40
п. Перерва (8,5-9 км)
20
конец участка до р.
Москвы (10,5-11,5 км)
0
3
50
100
150
200
Расстояние, м
Рисунок 4.1 - Загрязнение ТМ полосы отвода отрезка
ж.-д. линии
Калитники – Москворечье при удалении от главного хода (в скобках указано
расстояние от начала отрезка, км)
п. Сортировочная (0,5-1,4 км)
п. Новая (3-3,5 км)
п. Фрезер (4-4,5 км)
п. Перово (6-6,5 км)
п. Плющево (7-7,5 км)
п. Вешняки (8,5-9 км)
п. Выхино (9,5-10 км)
Суммарный показатель
загрязнения почвогрунтов, Zc
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
3
50
100
200
Расстояние, м
Рисунок 4.2 - Загрязнение ТМ полосы отвода отрезка ж.-д. линии
Семеновский путепровод – Косино при удалении от главного хода (в скобках
указано расстояние от начала отрезка, км)
В районе остановочного пункта Текстильщики (Рисунок 4.1) наблюдается
небольшое увеличение загрязнения ТМ на расстоянии 100-150 м, снижение до
95
допустимых значений происходит окончательно на расстоянии 200 м. Такая же
ситуация складывается в конце отрезка железной дороги (берег р. Москвы),
только увеличение загрязнения наблюдается на расстоянии 50 м (Рисунок 4.1).
Таким образом, полоса отвода Казанского направления МЖД в большей
степени загрязнена ТМ (Zc=80-190), чем Курского (Zc=70-130) [78]. На Рижском
направлении уровень загрязнения ТМ значительно меньше (Zc=20-70), чем в
ЮВАО г. Москвы. Эти данные соотносятся с общей загрузкой поездо-участков
(Таблица 4.1), рассматриваемых направлений по сведениям ЕДЦУ.
Таблица 4.1 – Среднесуточные показатели использования подвижного
состава по поездо - участкам и направлениям (май 2009 г.), данные ЕДЦУ
Поездо-участки
и направления
Количество
грузовых
поездов
Средний
состав
грузового
поезда,
вагонов
Густота
КолиКолидвижения на чество
чество
1 км тонн,
эктро- пассажирбрутто
поезских
для грузов
дов
поездов
Тонныкилометры
брутто, тыс.
Во всех
поездах
Казанское направление МЖД
Москва Пасс. Казан. –
Перово
Перово-Москва Пасс. Казан.
2,04
47,36
132544,9
163
44
15426,43
1,45
31,44
68517,2
151
44
14647,6
Перово – Люберцы 1
19,29
62,79
1443412
163
44
25876,87
Люберцы 1 – Перово
14,87
65,79
1996491
151
44
31438,8
Курское направление МЖД
Москва Курск. – Люблино
1,5
31,16
60365,91
171
42
8542,57
Люблино – Москва Курск.
1,57
27,29
49742,55
171
42
8562,84
Люблино – Царицыно
18,15
60,85
1625882,5
171
42
19075,76
Царицыно – Люблино
18,15
55,82
1765359,78 171
42
22059,56
Рижское направление МЖД
Москва
Риж.
–
Подмосковная
Подмосковная – Москва
Риж.
Подмосковная – Манихино 1
Манихино 1 – Подмосковная
0,25
58,09
39885,67
56
4
836,35
0,13
60,69
6266,22
56
4
582,67
2,4
42,95
267356,09
59
4
14130,69
2,08
34,98
97668,14
59
4
7081,89
96
В Таблицу 4.1 не внесены данные по грузовому движению подъездных
путей на станцию Люблино-Сортировочное через платформу Угрешская (МК
МЖД) и от Южного Порта, которые вносят дополнительное загрязнение
почвогрунтов в районе Текстильщиков. Также в эту таблицу не включены данные
по грузовому движению на участковую станцию Подмосковная (Рижское
направление) с МК МЖД.
В Таблице 4.2 представлены уровни содержания ТМ в почвогрунтах
прилегающих к железной дороге территорий на различном расстоянии от
главного хода. Расчет Zc для Курского и Казанского направлений проводился по
девяти металлам, кроме циркония. Кроме того, не включался ванадий, так как
было выявлено его постоянство (Кс=1-2) независимо от округа г. Москвы,
направления железной дороги и расстояния удаления от нее.
При рассмотрении изменения количественного содержания различных
металлов с ростом расстояния от всех выбранных направлений железной дороги
(Таблица 4.2) вглубь полосы отвода, санитарно-защитной зоны и городских
территорий выявлено, что уровень содержания свинца на расстоянии 3 м от
главного хода любого направления находится в одном пределе Кс=1-3,8. Затем
немного снижается на границе санитарно-защитной зоны, потом увеличивается
(200 м) до тех же значений, которые характерны для технической полосы, кроме
территории
парка
Покровское-Стрешнево.
Содержание
цинка
немного
увеличивается на расстоянии 200 м, кроме территории парка ПокровскоеСтрешнево. Следовательно, Zn и Pb попадают на удаление 200 м от железной
дороги за счет выбросов автомобильных дорог и предприятий города [80, 91].
Постоянство близкого к фону содержания циркония характерно только
для полосы придорожных территорий ЮВАО г. Москвы, а для Рижского
направления его количество увеличивается при удалении от железной дороги.
Следовательно, загрязнение цирконием относится не к эксплуатации железной
дороги, а к городским источникам.
97
Таблица 4.2 – Коэффициенты концентраций ТМ в почвогрунтах вдоль
отрезков МЖД и на различном расстоянии от главного хода [78, 80, 81, 85, 89, 91]
Коэффициенты концентрации металлов, Кс
Расстояние, м
Ni
Cu
Cr
Zn
Pb
Co
Sn
Mo
Zr
W
Покровское-Стрешнево – Ленинградская (Рижское направление)
3
4-10
2-16
1-4
2-15
1-3,8
1,6-3,5
1,6-4
4-15
1,6-3,3
1-3,3
50
2-2,7
1-8
1-1,6
1-20
0,8-3,8
1,3-2,5
1-4
1-3
1,7-3,3
1
100
2-3
0,4-3
1-1,2
1-2
1-2
1,3-1,7
1,2-3
1,5-3
2,5-8,3
1
150
2
0,6
1,2
1
0,8
1
3
2
5
-
Красный Балтиец – Гражданская (Рижское направление)
3
2-4
1,7-8
1-3
1-5
0,8-2,5
0,6-1,6
0,8-2
2-8
50
1,3-2
1-2
1,2-1,6
0,8-2
1-1,5
1
1-2
1,5-2
2,5-8,3
1-2,7
100
1,3-2,7
1-3
1,2-1,6 0,6-1,5
0,8-2
1-1,3
0,4-1
1-2
2,5-8,3
1-1,7
200
1,3-2,7 0,6-6 1,2-1,6
1,3-3,8
1-1,3
1-2
1,5-2
5-8,3
1,7-3,3
0,6-3
1,3-3,3 1,7-3,3
Калитники – Москворечье (Курское направление)
3
25-75
4-12
50
20-62
100
3 -19
1-2
1-3,8
2,5-12,5
1-5
3-13,3
0,4-1,7
1-1,6
3-10 3,8-12,5 0,6-2,5
0,8-3
1,7-8,3
1,3-5
2-13,3
0,5-1,3
1-1,2
15-50
2,4-8
1,3-10
0,6-3
1-3,8
2,5-13
1,7-4,2
4-19
0,5-2,7
1-1,2
150
2-4
2-3
1,3-5
0,5-2
1,5-2,5
1-2,5
1-2,5
10-20
0,5-1
1-1,6
200
1,5-6
2-5
1,3-5
0,8-3
1,3-3,8
1-4,2
1-3,3
2-17
0,5-1,3
1-1,2
Семеновский путепровод – Косино (Казанское направление)
3
38-100
3-12
7,5-25
1-3
1-3,8
5-21
1-3,3
1-5
0,8-1,7
1-5
50
25-100 2,4-10
5-19
1-4
1-3
5-17
1-5
1,7-6,7
0,5-2
1,2-2
100
15-75
2,4-6
3-12,5
1-4
1-3
3-13
2-5
1-2,7
1-2
1-1,2
150
6-50
2-5
2,5-10
1-4
1-3
1,7-8
1-2,5
1-1,7
0,7-1
1-1,2
200
2-6
1,6-4
2,5-10
1,5-6
1,5-6
1-1,7
2-10
0,8-2
0,5-1,7 1,2-2,4
Как видно из Таблицы 4.2, содержание Ni, Cu, Cr, Co, Sn, Mo и W в
почвогрунтах только уменьшается с увеличением расстояния от железной дороги,
как для отрезков ж.-д. линий с низкой, так и с высокой интенсивностью движения
поездов рассматриваемых направлений МЖД [80, 81, 82, 83, 85, 89, 90, 91].
98
4.2 Особенности распределения тяжелых металлов в почвогрунтах
на сортировочных станциях
На сортировочных станциях производится большой объем маневровых
работ, в связи с этим происходит интенсивное торможение подвижного состава,
что приводит к попаданию ТМ в почвогрунты станции.
Установлено, на обоих направлениях железной дороги в ЮВАО г. Москвы
самое сильное загрязнение приходится на отрезки, отнесенные к сортировочным
железнодорожным станциям Люблино-Сортировочное и Перово (Рисунки 4.1,
4.2). Почвогрунты на них относятся к категории «чрезвычайно опасная» (3 м) и
«опасная» (50, 100, 200 м).
Напротив двух платформ Перово, через которые проходят Казанское и
Рязанское направления МЖД, расположена южная горловина внеклассной
двусторонней горочной сортировочной железнодорожной станции Перово. От
станции отходят соединительные ветки к грузовым станциям Новопролетарская и
Бойня,
а также к станции Кусково Горьковского направления и станции
Андроновка МК МЖД (Рисунок В.3 Приложения В). К станции Перово
присоединяются пути от эксплуатационного локомотивного депо МоскваСортировочная-Рязанская (ТЧЭ-6), ремонтного локомотивного депо МоскваСортировочная (ТЧР-16) – Московский Локомотиворемонтный завод (МЛРЗ) и
эксплуатационного вагонного депо Перово (ВЧДЭ-5). В границы станции была
включена станция Москва-Сортировочная-Рязанская, ставшая парком Перово-4.
Пробы отбирались на различном удалении от станции Перово (напротив
южной горловины и недалеко от платформ Перово, Рисунок 4.3), а также
напротив северной горловины парка Перово-4 и платформы Сортировочная
(Рисунок 4.4). Пробоотбор не производился вглубь станции Перово. На отметке
5,7 м до двух платформ Перово были отобраны пробы только на удалении 3, 50 и
100 м от главного хода Казанского направления (от оси I пути) и отбирались на
удалении 200 м, так как на этом месте проходит соединительная ветка на станцию
Новопролетарская (Рисунок 4.3).
99
5,7 км
Перово
соединительная
ж.-д. ветка на ст.
Новопролетарская
Горьковское
направление МЖД
Чухлинка
Рисунок 4.3 – Профиль пробоотбора при удалении от сортировочной
станции Перово
Выявлено, что наиболее загрязнена ТМ техническая полоса главного хода
Казанского
направления
(Рисунок
4.2),
а
общий
уровень
загрязнения
почвогрунтов здесь относится в основном к категории «опасная». На границе
полосы отвода и санитарно-защитной зоны железной дороги также сохраняется
категория «опасная». На границе санитарно-защитной зоны железной дороги и
городской зоны почвогрунты на станции Перово относятся к категории
«допустимая», а на Перово-4 относятся к «умеренно опасной».
Напротив парка Перово-4 на расстоянии 100 м от оси I пути сохраняется
категория «опасная» для почвогрунтов, в этом месте проходит ул. Боровая,
которая ограничивает территорию бывшего завода «Мосгипропривод» (Рисунок
4.5). На расстоянии 200 м от оси I пути Казанского направления уже на
территории жилого комплекса обнаружено самое большое содержание цинка
Кс Zn =25, олова Кс Sn =10-33, меди Кс Cu =10-20, вольфрама Кс W =8 и свинца Кс Pb =510, что свидетельствует о специфике ореола рассеяния завода «Мосгипропривод».
100
Рисунок 4.4 – Профили пробоотбора при удалении от сортировочного парка Перово-4 (станция Перово)
101
На Курском направлении (Рисунки 4.6 - 4.7) пробы отбирались на
территории
сортировочной
станции
Люблино-Сортировочное.
Наиболее
загрязнена территория рядом с северной горловиной станции ЛюблиноСортировочное (платформа Люблино), куда подходят подъездные пути от
предприятий Остаповского проезда, от Южного порта и от станции Угрешская
МК МЖД (Рисунок В.4 Приложения В).
Суммарный показатель, Zc
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
парк Перово - 4 (0,7 км)
парк Перово - 4 (1,0 км)
парк Перово - 4 (1,4 км)
ж.-д. станция Перово (5,7 км)
МК МЖД (3,9 - 4,1 км)
3
50
100
200
Расстояние, м
Рисунок 4.5 – Сравнение Zc почвогрунтов при удалении от главного хода
Казанского направления МЖД (в скобках указано расстояние от начала отрезка
Суммарный показатель, Zc
Семеновский путепровод – Косино, км)
140
п. Люблино (6-6,6 км)
120
п. Депо (7,0-7,5 км)
100
п. Перерва (8,4-9,1 км)
80
МК МЖД (1,7-1,8 км)
60
40
20
0
3
50
100
150
200
Расстояние, м
Рисунок 4.6 – Сравнение Zc почвогрунтов на станции ЛюблиноСортировочное при удалении от главного хода Курского направления МЖД (в
скобках указано расстояние от начала отрезка Калитники – Москворечье, км)
102
7,2 км
7,4 км
7,5 км
8,1 км
7,8 км
7,9 км
8,2 км
8,3 км
8,0 км
Рисунок 4.7 – Профили пробоотбора на территории станции Люблино-Сортировочное
103
На расстоянии 50 м самое большое загрязнение относится к территории,
находящейся около платформы Перерва (южная горловина станции ЛюблиноСортировочное). Затем общий уровень загрязнения пропорционально снижается к
удалению 150 м и далее 200 м от оси II пути, кроме центра станции ЛюблиноСортировочное, где находится платформа Депо. В этом месте загрязнение ТМ
связано с ореолом рассеяния Московского энергомеханического завода (Z C =3142,8; Kс Ni =20-25; Kс Cr =12,5) и удаленным действием ореола рассеяния
Люблинского литейно-механического завода [78].
В центре станции Люблино-Сортировочное рассматривалось девять
профилей распределения ТМ через каждые 100 м на отрезке 7,2 - 8,3 км от точки
отсчета отрезка Калитники – Москворечье, исключая отметки 7,6 - 7,7 км из-за
закрытости производственных территорий (Рисунок 4.7). Пробоотбор в профиле
осуществлялся с равным расстоянием удаления от оси II пути главного хода 3,
100, 200 м. Только на отметке 7,4 км в начале платформы Депо был проведен
более подробный пробоотбор почвогрунтов (3, 50, 100, 150 и 200 м от оси II
пути). Из Рисунков 4.8 – 4.16 видно, что все профили на территории станции
Люблино-Сортировочное имеют одинаковое распределение ТМ в почвогрунтах.
Kc
22
20
Кс
4
3,5
18
16
3
14
2,5
12
2
10
8
1,5
6
1
4
0,5
2
0
0
3
100
3
200
Ni
Cu
Cr
100
200
Расстояние. км
Расстояние, км
Co
а)
Zn
Pb
Sn
Mo
б)
Рисунок 4.8 – Коэффициенты концентрации металлов (отметка 7,2 км,
Депо) при удалении от оси II пути Курского направления
Так, самое большое загрязнение приходится на долю никеля на удалении
3м (в 25-75 раз превышает фон), затем его содержание к 100 м резко
104
уменьшается до Кс Ni =3-5, а к 200 м находится на уровне фона. Коэффициент
концентрации меди находится в пределах 5-16 (3 м), на удалении 100 м
уменьшается до Кс Cu =3-5, но на 200 м превышает фоновое содержание в 2-4 раза.
Кс
40
Кс
35
30
11
10
9
8
7
6
5
4
3
25
20
15
10
2
1
0
5
0
3
50
100
150
200
3
Расстояние, м
Ni
Cu
Cr
50
100
150
200
Расстояние, м
Co
а)
Zn
Pb
Sn
Mo
б)
Рисунок 4.9 – Коэффициенты концентрации металлов (отметка 7,4 км,
Депо) при удалении от главного хода Курского направления
Хром и кобальт также имеют максимальное содержание в технической
полосе главного хода (3 м от оси II пути, Кс Cr =10-17 и Кс Co =5-13), которое
снижается к удалению 100 м до Кс=2-3, а к 200 м становится фоновым. Таким
образом, распределение Ni, Cu, Cr и Co не меняется при удалении от главного
хода вне зависимости расположения на территории станции промышленных
предприятий (Московского энергомеханического завода и др.).
Другое распределение наблюдается для группы Zn, Pb, Sn и Mo. Так,
содержание цинка превышает фон в 1,5-3 раза, кроме двух проб, находящихся на
удалении 100м рядом с платформой Депо (Кc Zn =10) и в середине отрезка Депо –
Перерва (Кc Zn =7,5). Вольфрам не представлен на графиках (Рисунки 4.8 б – 4.16
б), так как его содержание постоянно в пределах станции Kc W =1,2-2.
На этом отрезке (Рисунок 4.8 б – 4.16 б) содержание олова практически не
меняется при удалении от главного хода (от оси II пути) и превышает фон только
в 2 раза. Молибден почти не изменяется и находится в пределах фонового
значения.
Следовательно,
на
сортировочной
станции
при
отсутствии
автомобильных дорог молибден не добавляется в загрязнение почвогрунтов.
105
Кс
80
Кс
70
60
50
40
30
20
10
0
3
100
5,5
5
4,5
4
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
3
200
100
Ni
Cu
Cr
200
Расстояние. м
Расстояние, м
Co
Zn
а)
Pb
Sn
Mo
б)
Рисунок 4.10 - Коэффициенты концентрации металлов (отметка 7,5 км, Депо) при
удалении от оси II пути Курского направления
Кс
70
Кс
60
4
3,5
3
50
2,5
40
2
30
1,5
20
1
10
0,5
0
3
100
0
200
3
Расстояние, м
Ni
Cu
Cr
100
200
Расстояние, м
Co
а)
Zn
Pb
Sn
Mo
б)
Рисунок 4.11 - Коэффициенты концентрации металлов на отрезке Депо –
Перерва (отметка 7,8 км) при удалении от оси II пути Курского направления
Отличие в распределении ТМ в почвогрунтах на сортировочной станции
от распределения ТМ в почвогрунтах, прилегающих к главному ходу железной
дороги, происходит по второй четверке металлов, в основном по олову и свинцу.
Эти металлы входят в баббитовый сплав моторно-осевых подшипников
локомотивов (Таблица 3.3). Во всех профилях концентрация свинца в
почвогрунтах увеличивается к удалению 100 м от главного хода до Кс Pb =3-7,5.
Свинцового загрязнения практически не наблюдается выше фоновых значений
вдоль дороги (3 м), а на удалении 200 м происходит повышение его концентрации
до Кс Pb =1,5-3. Только на отметке 7,2 км (Рисунок 4.8) при продвижении в сторону
106
территории Московского энергомеханического завода на расстояние 200 м от
железной дороги происходит постоянное увеличение концентрации свинца.
Установлено, что содержание свинца на территории станции ЛюблиноСортировочное значительно выше (Кс Pb =3,5-7,5), чем в полосе отвода всего
отрезка
Курского
направления
(Кс Pb =0,8-3),
где
находятся
предприятия,
подъездные пути и автомобильные дороги. Эта концентрация свинца не намного
превышает фоновое содержание в почвогрунтах, по сравнению с никелем и
хромом. Однако следует отметить, что свинец обладает наиболее выраженным
токсическим действием, чем другие металлы, поэтому эти почвогрунты
необходимо переводить в следующую категорию опасности.
Кс
25
Кс
20
4,5
4
3,5
3
15
2,5
2
10
1,5
1
5
0,5
0
0
3
100
3
200
Ni
Cu
Cr
100
200
Расстояние, м
Расстояние, м
Co
Zn
а)
Pb
Sn
Mo
б)
Рисунок 4.12 - Коэффициенты концентрации металлов на отрезке Депо – Перерва
(отметка 7,9 км) при удалении от оси II пути Курского направления
Кс
70
Кс
60
8
7
6
50
5
40
4
30
3
20
2
10
1
0
3
100
0
200
3
Расстояние, м
Ni
Cu
Cr
100
200
Расстояние, м
Co
а)
Zn
Pb
Sn
Mo
б)
Рисунок 4.13 – Коэффициенты концентрации металлов на отрезке Депо –
Перерва (отметка 8,0 км) при удалении от оси II пути Курского направления
107
Кс
30
Кс
25
9
8
7
20
6
5
15
4
10
3
5
2
1
0
3
100
0
200
3
Расстояние, м
Ni
Cu
Cr
Co
Zn
а)
100
200
Расстояние, м
Pb
Sn
Mo
б)
Рисунок 4.14 – Коэффициенты концентрации металлов на отрезке Депо –
Перерва (отметка 8,1 км) при удалении от оси II пути Курского направления
Кс
55
Кс
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
3
100
5,5
5
4,5
4
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
3
200
Cu
Cr
200
Расстояние, м
Расстояние, м
Ni
100
Co
а)
Zn
Pb
Sn
Mo
б)
Рисунок 4.15 – Коэффициенты концентрации металлов на отрезке Депо –
Перерва (отметка 8,2 км) при удалении от оси II пути Курского направления
В центре сортировочной станции (район платформы Депо, в том числе
Локомотивное Депо Люблино) увеличивается содержание свинца в среднем в 5
раз по сравнению с его содержанием в грунтах на расстоянии 3 м от главного хода
(от оси II пути) вне сортировочных станций. Такое распределение свинца на
сортировочной
станции
связано
с
использованием
свинцово-кислотных
аккумуляторных батарей на маневровых тепловозах типа ТЭМ1, ТЭМ2, ТЭМ2М,
ТЭМ21 [129].
108
Кс
55
50
45
40
Кс
3,5
3
2,5
35
30
25
20
15
10
2
1,5
1
0,5
5
0
0
3
100
3
200
Расстояние, м
Ni
Cu
Cr
100
200
Расстояние, м
Co
Zn
а)
Pb
Sn
Mo
б)
Рисунок 4.16 – Коэффициент концентрации металла на отрезке Депо –
Перерва (отметка 8,3 км) при удалении от главного хода Курского направления
(от оси II пути)
Кс
55
Кс
50
45
5,5
5
4,5
40
4
35
3,5
30
3
25
2,5
20
2
15
1,5
10
1
5
0,5
0
3
50
100
150
0
200
3
Расстояние, м
Ni
Cu
Cr
50
100
150
200
Расстояние, м
Co
а)
Zn
Pb
Sn
б)
Рисунок 4.17 – Коэффициент концентрации металла в почве рядом с
платформой Люблино (отметка 6,0 км) при удалении от главного хода Курского
направления (от оси II пути)
Таким образом, на отрезке Депо – Перерва ТМ ведут себя по-разному. Так,
содержание Ni, Cu, Co и Cr уменьшается в почве при удалении от железной
дороги, металлы имеют повышенные значения концентрации в технической
полосе. В то время как концентрация Zn, Pb и Sn сначала увеличивается на
удалении 100 м, а затем уменьшается при удалении на 200 м от оси II пути.
Такое же распределение техногенных металлов наблюдается и напротив
платформы Люблино (Рисунок 4.17). При удалении на 200 м от главного хода в
109
районе станций Перерва и Люблино почвогрунты относятся к категории
«допустимая». Вблизи платформы Депо, которая располагается в центре станции
Люблино-Сортировочное, почвогрунты при удалении на 200 м остаются в
категории «опасная».
Характер распределения основных загрязняющих металлов при удалении от
платформы Сортировочная (Казанское направление) такой же, как и в пределах
станции Люблино-Сортировочное (Курское направление), но уровень загрязнения
на Казанском направлении в 1,5 - 1,7 раза выше по никелю, меди, кобальту и
хрому.
Содержание кадмия на территории станции Люблино-Сортировочное
наблюдается только для отрезка Люблино – Депо (одна проба) на расстоянии
200м от главного хода железной дороги и может относиться к ореолу рассеяния
Люблинского
литейно-механического
завода
(Рисунок
В.1,
Таблица
В.1
Приложения В), что совпадает с ранее определенной [16] ассоциаций Ag, Cd, Pb,
Sn, Zn, Cr, Cu, Ni для этого завода.
Таким образом, общее загрязнение ТМ почвогрунтов полосы отвода
железной дороги с увеличением расстояния от главного хода уменьшается как на
территории самой сортировочной станции, так и при удалении от нее (Рисунки
4.5, 4.6). Ряд накопления техногенных металлов в почвогрунтах на сортировочной
станции Люблино-Сортировочное Курского направления и на прилегающих
территориях к сортировочному парку Перово-4 Казанского направления
совпадает: Ni > Cr > Co = Cu > Pb > Sn > Zn > Mo > W > V = Zr = Ti.
В литературе не представлены данные по характеру распределения ТМ на
территориях сортировочных станций. Но в 2014 г. в диссертации Макарова А.О.
проведен анализ исследования по загрязнению почвогрунтов грузовой станции 1го
класса
Москва-Товарная-Смоленская
Смоленского
направления
МЖД,
результатом которого был составлен ряд накопления ТМ почвогрунтами грузовой
станции: Mn > Zn >Pb > Сu > Ni > Сd > Hg [140]. Пробоотбор проводился только
на границе грузовой станции и городской территории. Однако не были
исследованы прилегающие к станции территории города, взяты только локальные
110
пробы для определения фоновых концентраций ТМ. Но и эти исследования
показали опасный уровень загрязнения почвогрунтов грузовой станции 1-го
класса по Zn, Pb, Сu, Ni, Сd и Hg. Хаотичность проб, относящихся к Zc=60-80 и
Zc>120, не дает возможности установить каких-либо зависимостей на территории
грузовой станции, что свидетельствуют о пылевой составляющей ее загрязнения
ТМ при перевозке, погрузке и разгрузке.
В наших исследованиях содержание Mn определялось, но не вносилось в
расчет Zc, так как он относится к «металлам жизни», хотя является легирующей
добавкой к железу в колесах, рельсах и тормозных колодках (Таблица 3.3). В
среднем концентрация Mn находилась в пределах С=400-5000 мг/кг для полосы
отвода железных дорог в ЮВАО (Кс Mn =0,7-8,3), в то время как в почвогрунтах
грузовой станции Москва-Товарная-Смоленская его концентрация составляет 40600 мг/кг.
Установлено, что в почвогрунтах сортировочных станций отсутствуют
ртуть и кадмий, в отличие от почвогрунтов грузовой станции, где эти элементы
вносятся пылением грузов. Следовательно, грузовые станции необходимо
выводить из центра Москвы, тем более не размещать рядом со спальными
районами. Лучшее размещать их за пределами города, тогда как сортировочные
станции могут находиться в пределах города. Это возможно при условии
проведения регулярных оценок прилегающих территорий к сортировочным
станциям на содержание ТМ.
4.3 Анализ интенсивности загрязнения тяжелыми металлами
отработанного балласта
При эксплуатации подвижного состава ТМ в первую очередь попадают на
путь и накапливаются в балластном слое. Было проведено исследование на
содержание ТМ в загрязненном балласте, вывезенного после замены на отрезке
ж.-д. линии Выхино – Панки Казанского направления МЖД (Таблица 4.3) и
размещенного рядом с железнодорожными путями около платформы Люберцы
111
81, 92]. Пробы были взяты из трех отвалов, находящихся непосредственно
напротив платформы Люберцы, и двух других, расположенных на расстоянии 200
м от платформы (Таблица 4.3). Такие металлы, как Hg, W, Cd и Ag в пробах
отсева балласта во фракции до 1 мм присутствуют в незначительном количестве.
Таблица 4.3 – Концентрация (С) и коэффициенты концентрации Кс
металлов в пробах отсева балласта (фракция до 1мм)
Место отбора
рядом с платформой
Люберцы
п. Люберцы + 200 м
(1 террикон)
п. Люберцы + 200м
(2 террикон)
Металлы
Параметр
Pb
Cu
Ni
Cr
Zn
Co
Mn
Mo
Sn
Kс
0,8
7,4
50
32
2
2,9
1
3
0,8
С, мг/кг
20
200 1000 1500 100 20
600
3
4
Kс
0,8
7,4
10,1 1,68
1
0,6
С, мг/кг
20
200 2000 2000 200 80
1000
1
3
Kс
0,5
3,7
10,1 1,35
1
0,6
С, мг/кг
10
100 2000 2000 100 80
1
3
100
100
43,5
43,5
4
2
800
Zс
90,9
158,4
141,0
Из Таблицы 4.3 следует, что самое большое содержание ТМ в этой фракции
отсева балласта относится к никелю (Кс=50-100) и хрому (Кс=32,5 - 43,5), а для
Mo, Ti, Pb, Sn и V не превышает фоновых концентраций, что соотносится с
распределением ТМ в почвогрунтах выбранного отрезка Казанского направления
Семеновский путепровод – Косино.
Коэффициент концентрации таких металлов, как медь (Кс Cu =3,7-7,4),
кобальт (Кс Co =2,9 - 10,1), цинк (Кс Zn =2-4) и марганец (Kс Mn =1-1,68) значительно
ниже. Для террикона, находящегося непосредственно напротив платформы
Люберцы, общее суммарное загрязнение ТМ фракции частиц до 1 мм оказалось
на «опасном» уровне Zc=91. Для двух других отвалов, находящихся на
расстоянии 200 м от платформы Люберцы, уровень загрязнения ТМ этой фракции
отработанного балласта соответствовал категории «чрезвычайно опасная»
Zc 1 =158,4 и Zc 2 =141,1.
Концентрация Mn в отсеве балласта гораздо меньше, чем в пробах полосы
отвода, что свидетельствует о подвижности соединений Mn и их смыве дождями
112
при длительном хранении отработанного балласта. Дождевые массы захватывают
часть фракции до 1 мм только на поверхности, скатываясь с нее и попадая в
грунты. Высокий уровень загрязнения ТМ проб этой фракции, взятых на высоте
2м от подошвы террикона, свидетельствует о том, что частицы, содержащие ТМ,
прочно закреплены в отсеве балласта и, следовательно, отработанный балласт не
очищается от них при длительном хранении. Нахождение этих отвалов вблизи
жилого массива Люберцы представляет опасность для здоровья населения
микрорайона из-за пыления мелкодисперсной фракции и разнесения ТМ на
городскую территорию.
Данные, приведенные в Таблице 4.3, доказывают, что изначально
загрязняется балласт, затем его фракция частиц от 10 мкм до 1 мм разносится на
прилегающие территории технической полосы, где и зафиксирован максимум
ТМ на расстоянии 3 м от оси железнодорожного полотна по данным для отрезков
железной дороги в ЮВАО г. Москвы. Затем переносится вглубь полосы отвода и
далее на городские территории с уменьшением концентраций в почвогрунтах до
фоновых значений. Причем комплекс металлов (Ni + Cr + Fe),
в сумме с
индексом микологической опасности Im, в технической полосе способствует
развитию контактных дерматитов у работников железной дороги. Как
рассматривалось в разделе 1.2, мелкодисперсная фракция в технической полосе с
содержанием ТМ влияет на увеличение заболеваемости органов дыхания
пылевой этиологии у монтеров пути, работников пути и ПМС.
В качестве балласта применяется щебень, асбест, гравий, песок [134, 219].
На железных дорогах общего пользования щебень фракций от 25 до 60 мм
предназначается для балластировки главных путей, щебень фракций от 5 до 25
мм – для балластировки станционных и подъездных путей. Причем в первой
фракции количество частиц менее 0,16 мм составляет не более 1,5%, а для второй
– не более 2%. Очищенный (новый) балласт должен иметь фракцию от 25 мм до
60 мм, а содержание частиц размерами менее 25 мм не должно превышать 5% от
массы пробы [176].
113
Загрязненность
балластного
слоя
характеризуется
количеством
накопившихся в балластном слое засорителей и загрязнителей в процентах по
отношению к его объему и определяется количеством выплесков, т.е.
количеством шпал в процентах
на 1 км пути, где балласт потерял
фильтрационную способность и устойчивость. Щебеночный слой загрязняется
быстрее, чем гравийный и гравийно-песчаный балласт. Интенсивность засорения
зависит от грузонапряженности пути. По мере накопления засорителей ухудшаются
дренирующие свойства балласта, поэтому наибольший допускаемый процент
засорения щебня (dЧаст < 25 мм) по массе равен 20% (из них мельче 0,1 мм - 5%) [133].
Одним из источников загрязнения почвогрунтов полосы отвода железных
дорог является отработанный загрязненный балласт (см. раздел 1.3), который
складируется на откосах [203]. В технологической инструкции выполнения работ
путевой
щебнеочистительной
машиной
ЩОМ-1200,
комплекс
которой
предназначен для очистки от засорителей щебеночного балласта на перегонах,
станционных путях, у платформ, указывается, что проводить эти работы можно с
отсыпкой фракции dЧаст <5 мм (отсева балласта, засорителей) в сторону от пути или
в специализированный подвижной состав. В год на Российских железных дорогах
образуются 1,2-1,5 млн. т отсева балласта или в среднем 15 т на 1 км пути [184,
185]. Отсев отработанного щебня менее 5 мм составляет 21% от общей массы
отсева, именно фракция размером менее 5 мм в большей степени загрязнена ТМ
[191]. Причем максимальное загрязнение ТМ (Сu, Zn, Pb, Cd, Ni, Mn) приходится
на фракции отсева отработанного балласта с диаметром частиц 1-2 мм [191].
Полученные данные по загрязненности отсева балласта ТМ, взятого из
отработанного балласта на отрезке ж.-д. линии Выхино – Панки Казанского
направления МЖД и складируемого рядом с платформой Люберцы, а также
литературные
данные
[184]
подтверждают
необходимость
организации
соответствующего хранения отработанного балласта, при котором исключается
возможность попадания загрязнений в окружающую среду.
114
4.4 Оценка влияния промышленных предприятий на загрязнение
почвогрунтов полосы отвода
В городах, где
концентрируется большое число стационарных (крупные
техногенные производства: металлургические, машиностроительные, другие
предприятия) и подвижных источников загрязнения (грузо- и пассажиропотоки на
транспорте), особое значение имеет изучение поведения ТМ в городских условиях
[180]. На выбранных отрезках железной дороги ЮВАО г. Москвы исследование
проводилось с целью выявления роли различных производств в формировании
загрязнения ТМ почвогрунтов полосы отвода и прилегающих к ней территорий.
Вдоль
отрезков
ж.-д.
линий
Калитники
–
Москворечье
(Курское
направление) и Семеновский путепровод – Косино (Казанское направление) на
границе полосы отвода расположены металлообрабатывающие предприятия,
автокомбинаты, гаражи на различном удалении от главного хода. В Приложении
В
к
диссертации
приведены
схемы
расположения
предприятий
вдоль
рассматриваемых отрезков. Списочные номера предприятий (Таблицы В.1, В.2
Приложения В) соответствуют их номерам в диаграммах по распределению Zc и
Кс вдоль отрезков железной дороги (Приложение Д). Из всех проб почвогрунтов
лишь немногие относятся к линиям выборки 100, 150 и 200 м. Это связано с
невозможностью их отбора, так как в этих местах существуют заграждения
предприятий, асфальтированные дороги и площадки. Но и этого количества проб
достаточно для определения зависимости загрязнения почвогрунтов ТМ полосы
отвода от влияния ореолов рассеяния предприятий [78, 91].
Вдоль отрезков ж.-д. линий Курского и Казанского направлений изменение
Z C происходит не равномерно: наблюдаются несколько наиболее выраженных зон
загрязнения почвогрунтов ТМ на различном удалении от главного хода (Таблицы
Г.1, Г.2 Приложения Г). Так, для отрезка Калитники – Москворечье
зафиксировано пять зон с «опасным» и две зоны с «чрезвычайно опасным»
загрязнением вдоль железнодорожного полотна главного хода (3 м), уже на
115
расстоянии 50 и 100 м обнаружено по четыре «опасных» зоны, а на удалении 150
и 200 м от главного хода – по одной «опасной» зоне.
На отрезке ж.-д. линии Семеновский путепровод – Косино определено
четыре зоны с «чрезвычайно опасным» и пять зон с «опасным» загрязнением в
непосредственной близости к главному ходу железной дороги (3 м). На
расстоянии 50 м зафиксировано по три зоны с «чрезвычайно опасным» и
«опасным» загрязнением. Для 100 м – две «опасных» зоны, для 150 м обнаружены
одна зона с «чрезвычайно опасным» загрязнением и уже на удалении 200 м
имеется только одна зона с «опасным» уровнем содержания в почвогрунтах ТМ.
Следовательно, количество зон «опасных» и «чрезвычайно опасных»
категорий загрязнения ТМ почвогрунтов с увеличением от главного хода
Курского и Казанского направлений резко уменьшается, независимо от
количества предприятий, расположенных вблизи железной дороги.
К металлообрабатывающим предприятиям, расположенным вдоль отрезка
ж.-д. линии Калитники – Москворечье (Таблица 4.4), территории которых
граничат с полосой отвода железной дороги, относятся Завод экспериментальных
машин, Московский энергомеханический завод, Моторостроительное депо
Перерва, Люблинский литейно-механический завод и завод «Электроприбор»
(Таблица В.1, Рисунок В.1 Приложения В). В Таблицу 4.4 не был внесен АЗЛК,
так как он находится на достаточном расстоянии от платформы Текстильщики
(Курское направление) и не оказывает влияния на загрязнение почвогрунтов,
расположенных у железнодорожного полотна, к тому же на АЗЛК проводилась
только сборка автомобилей. При удалении от железной дороги и приближении к
территории Московского энергомеханического завода (Таблица 4.4), загрязнение
почвогрунтов ТМ сначала уменьшается до Zc=24,5 (100 м от оси II пути), затем
увеличивается до «опасного» уровня Zc=48,9 (200 м). Такое распределение ТМ
объясняется эффектом суммации загрязнения от ореола рассеяния Люблинского
литейно-механического завода (зафиксирован кадмий Kс Cd =6), который также,
как и Московский энергомеханический завод, входит в промзону №58 «ЛюблиноПерерва».
116
Таблица 4.4 – Коэффициенты концентрации (Кс) ТМ и суммарный
показатель загрязнения (Zc) почвогрунтов при удалении от железной дороги (L,
м) на отрезке Калитники – Москворечье при наличии предприятий
Предприятие
Завод экспериментальных
машин
Московский
энергомеханический завод
Завод «Электроприбор»
ОАО «Полиграфический
комплекс «Пушкинская
площадь», ГСК-13
ЖБИ-6
Люблинский литейномеханический завод
Локомотивное депо
Люблино ТЧ-2,
Вагоноремонтное депо
Люблино
L, м
Коэффициент концентрации, Кс
Ni
Cu
Cr
Co
Pb
Zn
3
25
8
13
2,5 1,3
100
2,5
0,3
0,6
3
25
6
5
50
20
3
6,3
17
100
7,5
2
5
3,3
3
3
200
25
3
13
4,2
5
3
38
4
7,5
6,7
3
50
13
24
1,9
4,2 1,3
100
38
10
7,5
13
150
3,8
2,4
1,5
1,7
2
2
200
2,5
2
1,5
1,3
2
2
3
30
8
100
3,3 1,3 2,5 2,5
50
0,3
0,3
0,1
100
13
10
3
7,5
50
Zc
Mo
W
3,3 2,7
1,2
51
0,3 0,1 0,2 0,2 13,3
0,1
9,4
6,7 0,8 2,5
2,7
1,2
42,9
5
1,2
48,2
6,7
1
1,0
24,5
2,5
1
2
1,2
48,9
1,5
5
2,7
1
61,4
3,3 3,3
2
46,9
5
1,2
69,1
2,7
1,2
11,3
1
8,9
1,6
145,2
0,1 0,3 0,3 0,3 16,7
0,2
10,6
3,8
4,2 1,5 1,5 1,7 8,3
-
37,0
4
6,3
2,5 2,5 2,5
2,7
1,6
23,6
2
10
5
1,3
3
2,5 8,3
1,2
29,3
100
3
2,4
6,3
1,3
2
1,5 4,2 13,3
1,2
27,2
150
3,8
3
1,9
1,3 2,5
200
1,5
2
6,3
1
3
50
12
13
17
3
1,3
50
3
6
13
1,7
3
3
100
5
4
2,5
2,1 7,5 2,5 8,3
200
1,5
2
1,3
0,8 1,3 0,4 1,3 1,3
3
75
10
19
13
100
5
6
10
1,7 3,8
200
3,8
3
2,5
1,3
2
Sn
1
0,5 1,5 1,7
1
1,5 1,5 3,3
4
2
2
3,3 1,3
2
4
2,5
10
1,2
20,2
1,5 1,3 2,5
1
1
10,1
2
1,3
1,2
92,8
2
1,3
1,2
26,2
1
1
25,9
1
2,9
1,2
116,3
3,3 1,7
1,2
27,7
1,5 3,3 1,3
1,2
11,9
0,8 1,3
2
3
2
2
117
Таблица 4.5 – Коэффициенты концентрации (Кс) ТМ и суммарный
показатель загрязнения (Zc) почвогрунтов при удалении (L, м) от отрезка ж.-д.
линии Семеновский путепровод – Косино при наличии предприятий
Предприятие
Московский завод
электромеханической
аппаратуры (МЗЭМА)
ТЭЦ-11 им. Уфаева
Территория бывшего завода
«Энергофрезер»
Завод «Станкоагрегат» (на
территории промзоны
«Карачарово»)
«ЗРЭПС» Завод ремонтный
электроподвижного состава
метрополитена
Электродепо «Выхино»
метрополитена ТЧ-11
Сортировочная станция
Перово – 4 (0,5-1 км)
L, м
Коэффициент концентрации, Кс
Ni
Cu
Cr
Zn
Pb
Co
Sn
Mo
3
75
4
19
0,8 0,5
17
1,3
2
50
6,3
3
1,5
1,5 2,5 1,3 3,3 1,7
100
10
2,4
1,9
2
3
10
8
1,9
3
2,5 1,7 2,5 3,3
50
5
4
7,5
2
3,8 0,8 8,3
100
5
2,4
1,9
2,5
3
200
1,5
2
1,3
1,3
2
3
38
8
50
3,8
100
W
Zc
1,2 112,8
1,2
14,3
1,6
18,8
2
26,9
1,2
26,7
1,3 8,3 1,7
1,6
18,6
1,3
2
1,7
1,2
6,3
8
1,5 0,8 6,7
2
5
1,2
63,2
3
5
2,5
2
8,3 2,5 16,7 30
65,8
6,3
4
6,3
2
3
1,3
3
50
6
10
50
2,5
2,4
2,5
100
2
1,6
1,3
3
75
3
38
50
2
2,4
1,5
1
3
20
4
10
1,5
50
10
2,4
3,8
1,3 2,5 2,5 2,5 1,7
3
100
12
18,8 1,3
50
10
12
2,5
100
3
6
200
5
10
2
1,7 2,5 2,7
2
-
19,9
0,8 0,4 6,7 0,8
2
-
69,7
2,5 1,5 1,7
5
2
17,1
1
1,2
2,5
-
129
1,1
9,3
1,2
37,7
-
19,7
1
1
0,6 0,8
2
1
5
0,5 0,9
17
0,8 0,8
3,8 1,3 2,5 1,7
2
2
3,3 1,7
2
21
6,7
5
6
164,8
5
2,5 2,1
10
3,3
10
49,4
1,9
2
2,5 2,1 6,7 3,3
8
27,5
10
6
6,3
2,4
44,0
1
10
1,3
Увеличение общего содержания ТМ относится и к территории ОАО
«Полиграфический комплекс «Пушкинская площадь» (100 м от оси I пути
Курского направления), что связано с дополнительным влиянием ореола
118
рассеяния промзоны №26 «Южный порт» (ОАО «Полиграфический комплекс
«Пушкинская площадь» входит в состав этой промзоны).
Вдоль отрезка Семеновский путепровод – Косино (Казанское направление)
металлообрабатывающие предприятия расположены на разном удалении от
железной дороги (Таблица В.2, Рисунок В.2 Приложения В). Одни из них
образуют первую линию предприятий, граничащих с полосой отвода (50 м), а
другие составляют вторую линию на удалении более 200 м от железной дороги.
Такое
расположение
предприятий
оказывает
влияние
на
загрязнение
почвогрунтов придорожной территории ТМ за счет перекрытия их ореолов
рассеяния. В Таблице 4.5 учитывались только пробы почвогрунтов, отобранные
между железной дорогой и предприятиями первой линии.
Удаляясь от сортировочной станции Перово-4, загрязнение почвогрунтов
ТМ уменьшается до Zc=27,5 и только на расстоянии 200 м от железной дороги
загрязнение
ТМ
опять
увеличивается
(Таблица
4.5).
Это
связано
с
дополнительным влиянием ореола рассеяния промзоны №20 «Семеновская», в
нее входит территория бывшего завода «Мосгипропривод». На этом удалении
обнаружено загрязнение кадмием Kс Cd =30 (200 м от оси II пути, отметка 0,7 км
от точки отсчета отрезка), что переводит почвогрунты из категории «опасная»
(Zc=44) в категорию «чрезвычайно опасная» (Рисунок Д.4 Приложения Д).
Из Таблиц 4.4, 4.5 видно, что вдоль главного хода Курского и Казанского
направлений в почвогрунтах сосредоточено максимальное количество ТМ,
содержание которых с увеличением расстояния от железной дороги уменьшается
даже при наличии ореола рассеяния предприятия. Причем содержание ТМ в
почвогрунтах технической полосы (3 м от железной дороги) обоих направлений
МЖД находится в пределах «опасной» категории загрязнения, кроме зон,
напротив которых находятся территории ОАО «Полиграфический комплекс
«Пушкинская площадь» Zc=145 (Курское направление) и сортировочной станции
Перово-4 (0,5 - 1 км) Zc=164,8 (Казанское направление). Эти зоны относятся к
«чрезвычайно опасной» категории загрязнения ТМ, так как напротив ОАО
«Полиграфический комплекс «Пушкинская площадь»
находятся подъездные
119
пути от ряда предприятий, таких как Металлический опытно-экспериментальный
завод,
Завод
экспериментальных
прецизионных
электроприборов,
машин,
завод
Московский
завод
Металлоизделий,
скоростных
Московский
мыловаренный завод и др., которые сосредоточены в районе Остаповского
проезда. В этом же месте железнодорожная ветка от грузового двора Московского
Южного порта соединяется с Курским направлением МЖД (Рисунок В.4
Приложения В). Таким образом, основное загрязнение технической полосы ТМ
обоих направлений относится к эксплуатации железной дороги.
Отметим, что общее содержание ТМ в почвогрунтах уже на расстоянии 50м
иногда остается таким же, как и вдоль железной дороги (3 м) или даже
увеличивается (Таблицы 4.4 и 4.5) – это зависит от расположения путей необщего
пользования
(подъездных
путей
предприятия),
которые
дополнительно
обеспечивают загрязнение ТМ полосы отвода.
Анализируя данные Таблиц 4.4 и 4.5 и диаграмм по распределению ТМ
(Приложение Д), можно утверждать, что самая большая загрязненность
почвогрунтов в полосе отвода относится именно к никелю [76, 78, 82, 85]. Причем
самое значительное его содержание найдено в технической полосе железной
дороги (3 м от главного хода), независимо от ореолов рассеяния различных
предприятий. Ширина зоны высоких концентраций никеля вдоль отрезков ж.-д.
линий не превышает 150 м (Рисунки Д.5, Д.6 Приложения Д).
Содержание никеля в почвы г. Москвы немного превышает средний
фоновый уровень (20 мг/кг) и гораздо меньше значений ОДК (80 мг/кг), что не
представляет существенной экологической опасности (Таблица 1.16) в отличие от
его содержания в полосе отвода отрезков железной дороги в САО и ЮВАО г.
Москвы [78, 82, 85]. Его концентрация в полосе отвода Курского и Казанского
направлений железной дороги в пределах г. Москвы значительно выше, чем в
среднем по городу, и превышает ОДК в 10-50 раз, что соответствует
«чрезвычайно опасному» загрязнению.
Выявлено, что содержание никеля в полосе отвода отрезков железной
дороги с высокой интенсивностью движения поездов (в ЮВАО г. Москвы)
120
многократно больше, чем на отрезках железнодорожной линии с низкой
интенсивностью движения поездов Рижского направления. Такая же зависимость
наблюдается и при распределении хрома и кобальта в почвогрунтах этих
отрезков.
На Курском направлении содержание никеля в почвогрунтах составляет в
среднем Kс Ni =10-38 на всем отрезке Калитники – Москворечье, и только на
сортировочной
станции
Люблино-Сортировочное
значения
коэффициента
концентрации выше Kс Ni =25-75 (Рисунок Д.5 Приложения д). На Казанском
направлении (Рисунок Д.6 Приложения Д) распределение никеля вдоль железной
дороги более равномерно, но значения существенно выше Kс Ni =70-100. В районе
сортировочного парка Перово-4 в полосе отвода (3м и 50 м) существуют пробы с
еще большим содержанием никеля Kс Ni =75-125. Можно предполагать, что такое
распределение никеля в почвогрунтах технической полосы (3 м) усугубляет
ситуацию с заболеваемостью эксплуатационников, путевых рабочих, машинистов
путевых машин и монтеров пути (см. раздел 1.2, Рисунки 1.1, 1.2). С увеличением
расстояния от железной дороги содержание никеля значительно уменьшается
(Таблицы 4.4, 4.5). На расстоянии 200 м от главного хода загрязнение территорий
никелем сохраняется лишь на сортировочных станциях.
Почвогрунты полосы отвода отрезка Казанского направления МЖД
значительно загрязнены хромом Кс Cr =10-25 (3, 50, 100 м). Его характер
распределения вдоль отрезков железной дороги ЮВАО г. Москвы повторяет
распределение никеля.
Наличие предприятий рядом с железной дорогой, несомненно, вносит
определенную особенность в распределение ТМ. Так, самое большое количество
меди проявилось в почвогрунтах рядом с заводом «Электроприбор» Кс Cu =24
(50м), Кс Cu =10 (100 м) (Таблица 4.4). Вблизи платформы Фрезер (4,2 - 4,9 км,
Казанское направление) на расстоянии 50 м от главного хода обнаружено самое
большое содержание в почвогрунтах вольфрама Кс W =30-60, что объясняется
расположением завода «Энергофрезер». Кроме того, здесь отмечено высокое
содержание молибдена Кс Мо =10-16,7 и ванадия Кс V =1,7-2,9. Следовательно, на
121
границе полосы отвода железной дороги «опасная» категория почвогрунтов
сохраняется (Таблица 4.5) такой же, как и в технической полосе Zc=63-65, за счет
вклада завода «Энергофрезер», но все же с увеличением расстояния от железной
дороги вклад этих металлов уменьшается, что сказывается на снижении общего
уровня загрязнения. На удалении 100 м от железной дороги почвогрунты уже
относятся к категории «умеренно опасная» Zc=20.
Другим примером является частое присутствие повышенного содержания
молибдена около ГСК, автостоянок, автокомбинатов или автомагистралей. Так,
напротив сортировочной станции Перово при удалении 50 м Кс Мо =6,7 - 16,7, что
соотносится с расположением ГУП Мосавтотранс (Автокомбинат №10 и автобаза
№2) [80]. Большое количество молибдена Кс Мо =27-33 (100 м) в почвогрунтах
рядом с платформой Калитники на отметке 1,0 - 1,5 км можно связать с наличием
близко расположенной промзоны №25 «Волгоградский проспект».
Кадмий был локально обнаружен рядом с заводами «Электроприбор» Kс Cd
=10 (3 м от железной дороги), «Станкоагрегат» Kс Cd =15-30 (50 м), Московский
завод электромеханической аппаратуры Kс Cd =5 (100 м), в ореоле рассеяния
Московского завода полиметаллов Kс Cd =5, где расположены Люблинская
комплектовочная
база
«Мосстройснаб»
и
Курьяновское
плодоовощное
объединение (на берегу р. Москвы), что свидетельствует о частичном вкладе всех
перечисленных
предприятий
в
общее
загрязнение
ТМ
территорий,
расположенных рядом с железной дорогой. Такой вывод сделан на основании
отсутствия кадмия во множестве проб почвогрунтов, взятых в технической полосе
и полосе отвода вдоль Курского и Казанского направлений (Рисунки Д.3, Д.4
Приложения Д). Еще одним доказательством этого вывода является увеличение
содержания кадмия в почвогрунтах Kс Cd =6 (3 м), Kс Cd =5 (50 м), Kс Cd =10 (100 м)
при удалении от железной дороги и приближении к ТЭЦ-11 им. Уфаева
(Казанское направление), в то же время на двух отрезках Рижского направления
МЖД в почвогрунтах полосы отвода кадмий отсутствует.
Наличие крупных автодорог приводит к попаданию свинца в почвогрунты.
Так, рядом с Люблинской комплектовочной базой «Мосстройснаб» и с
122
Курьяновским плодовоовощным объединением, в непосредственной близости к
которым разгружается и загружается автотранспорт, в почвогрунтах находится
большая концентрация свинца Kc Pb =7,5. Хотя из Таблиц 4.1, 4.2 и диаграмм
Приложения Д (Рисунки Д.7, Д.8) видно, что свинец равномерен на обоих
направлениях Kc Pb =1-5.
Известно [113], что для техногенных территорий характерно закрепление
ТМ в верхнем гумусовом горизонте и резкое снижение их содержания в
нижележащих слоях. ТМ способны сорбироваться на поверхности почвенных
частиц, связываться с органическим веществом почвы, в частности в виде
металлоорганических соединений, и аккумулироваться в гидроксидах железа.
Они входят в состав кристаллических решеток глинистых материалов, дают
собственные минералы в результате изоаморфного замещения. Также ТМ
находятся в растворимом состоянии в почвенной влаге, в равновесном состоянии
в
почвенном
воздухе,
поглощаются
и
содержатся
в
неактивном
виде
микроорганизмами.
Геохимия соединений Mn связана с поведением соединений Fe. Валовое
содержание Mn в почвах может изменяться от 100 до 4000 мг/кг [159].
Закрепление Zn в естественной почве происходит за счет легкообменных форм,
связанных
с
органикой
(преимущественно
с
фульвокислотами
ФК)
и
труднообменных форм с соединениями железа. В почвах селитебного ландшафта
доля обменных форм уменьшается, а в почвогрунтах промышленного 
увеличивается. В почвах селитебного ландшафта медь в большей мере
связывается с органикой почвы. В промышленных почвогрунтах накапливаются
легкообменные формы Cu с ФК и соединениями Са, Fe и Al. Таким образом, на
формы и характер закрепления ТМ, в том числе и Fe, в почве напрямую влияют:
степень антропогенной нагрузки, гранулометрический состав почв и их
агрохимические показатели [101, 103].
Количество ТМ в почвогрунтах зависит также от возраста районов городов,
наибольшее содержание отмечается в старых центральных районах [73]. Вблизи
промышленных предприятий ТМ концентрируются в поверхностном горизонте
123
почвогрунтов на глубине до 20 см и распределяются по определенным видам
ассоциаций (Таблица 4.6).
В атмосферу ТМ поступают в виде аэрозолей, одна часть которых оседает
около источника эмиссии, другая может переноситься на расстояние до 50 км.
Зона загрязнения ТМ зависит от длительности действия и мощности источника,
климатических особенностей района и розы ветров в месте его расположения.
Максимальное содержание ТМ, находящихся в ядре ореола рассеяния,
постепенно убывает в его периферической части.
При общем снижении ТМ в почве с увеличением расстояния от
металлургического завода обнаружено, что вблизи объектов (жилых домов),
перпендикулярных к факелу выброса, концентрируются ТМ, достигая высоких
значений. Эти объекты, в данном случае, являются барьерами в распространении
загрязнения на почвогрунты города [63]. На этих территориях выявлена
повышенная
заболеваемость
злокачественными
новообразованиями
при
сравнении с общим уровнем по городу [63]. Ореолы рассеяния заводов
распространяются на большие расстояния (Таблица 4.6) и суммируются с
загрязнениями почвогрунтов полосы отвода железной дороги.
Таблица 4.6 – Характерные ассоциации ТМ в почвогрунтах для ореолов
рассеяния различных предприятий [104, 105, 127, 166]
Заводы
металлургические
сталеплавильные
машиностроительные:
- с литейными цехами
- с обработкой металлов
механическим способом
- приборостроительные
вагоноремонтные
заводы
ТЭЦ
Ассоциация ТМ
Размеры ореола
рассеяния
при до 2 км
Co 80 -Mo 65 -Ni 38 -Cd 32 -W 25 -Zn 20
Кс>10
Mn, Cr, Ni, Co, W, Cu.) 100n -(Ag, 0,3 км с Zс>64 и
Bi, Nb, Sn) 10n -(Mo, Zn, Pb, Cd, Ge, Zс>128
V) n
- Zn, Pb, Cu, W, Mo, Ti, Mn
до 15 км
- W 18 -(Ni,Pb) 12 -Zn 10
- Cd, Pb и Ag
Сu 56 -Рв 40 -Zn 23 -Сr 10 -Ni 8 -Со 3 -Аg 3 Мо 2
(Pb, Cu, Cd, Co) 2 V 10
до 1,2 км
0,1-0,15 км с Zс>32
до 2 км с Zс>32
до 2 км
124
При исследовании полосы отвода Курского и Казанского направлений
выявлено, что сохраняется тенденция снижения уровня содержания ТМ в
почвогрунтах не от предприятия к железной дороге, а от железной дороги в
сторону расположения предприятия. То же самое происходит при отсутствии
близко расположенного промышленного объекта. Характер распределения
металлов, таких как Ni, Cu, Cr, Co и Pb почти не меняется с увеличением
расстояния от главного хода и не зависит от разнообразия предприятий, кроме
железнодорожных объектов.
Выводы по главе 4
1. Исследовано распределение ТМ в полосе отвода на отрезках Курского и
Казанского направлений МЖД с высокой интенсивностью движения поездов.
Выявлено, что уровень загрязнения ТМ почвогрунтов зависит от интенсивности
движения поездов на отрезке ж.-д. линии. Почвогрунты полосы отвода
Казанского направления МЖД в большей степени загрязнены тяжелыми
металлами (Z с =80-190), чем Курского (Z с =70-130) и Рижского направлений
(Z с =20-70), что коррелируется с данными по загрузке поездо-участков.
Определено, что при удалении от главного хода суммарный показатель
загрязнения ТМ в полосе отвода уменьшается.
2. Установлено, что основной вклад в загрязнение почвогрунтов полосы
отвода железной дороги с высокой интенсивностью движения поездов
обеспечивается такими металлами, как никель, хром, медь, кобальт и молибден.
Наибольшее загрязнение почвогрунтов происходит за счет никеля, содержание
которого превышает фоновое в среднем 25-100 раз. Его повышенное содержание
в 100 раз к фоновому уровню обнаруживается также в отработанном балласте во
фракции до 1 мм.
3. Установлено, что на территории сортировочной станции распределение
по ТМ такое же, как и на остальной части отрезков, особенностью которого
является высокое содержание никеля Кс=25-75 вдоль главного хода. Отличие
125
проявляется по свинцу: его содержание в середине станции увеличивается до
Кс=3-7,5 из-за использования в маневровых локомотивах свинцово-кислотных
аккумуляторов. На территории, прилегающей к сортировочной станции Перово
Казанского направления МЖД содержание никеля рядом с главным ходом (3 м) в
1,7 раз больше, чем его содержание на территории станции ЛюблиноСортировочное Курского направления МЖД.
4. Обнаружено, что на расстоянии 200 м от главного хода сохраняется
загрязнение
почвогрунтов
Сортировочное
(Zc=43)
и
ТМ
на
только
в
пределах
придорожных
станции
территориях,
Люблино-
удаляясь
от
сортировочной станции Перово (Zc=20).
5. Выявлено, что влияние ореолов рассеивания промышленных предприятий
минимально на загрязнение ТМ почвогрунтов полосы отвода, их воздействие
проявляется на удалении 100 и 200 м от главного хода.
126
ГЛАВА 5 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЗАГРЯЗНЕНИЯ
ПОЧВОГРУНТОВ ПОЛОСЫ ОТВОДА ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ
5.1 Формирование математической модели распределения
тяжелых металлов в полосе отвода
Оценка загрязнения почвогрунтов возможна методом математического
моделирования, с помощью которого возможно рассмотреть размеры зон
максимального и минимального содержания опасного вещества в придорожной
территории и определить координаты его перехода в фоновое содержание.
Причем моделирование позволит уменьшить количество отбираемых проб
почвогрунтов в перпендикулярных к дороге профилях, например, до двух проб –
рядом с полотном железной дороги (3 м) и на границе полосы отвода (50 м), что, в
свою очередь, снизит затраты мониторинговых железнодорожных служб.
Ранее моделирование по распределению ТМ в почвогрунтах полосы отвода
в зависимости от работы железнодорожного транспорта в научных исследованиях
не было представлено.
Оценка приземных слоев воздуха и экологического состояния придорожных
территорий может быть проведена на основе изучения загрязнения снежного
покрова по методике, разработанной ФГУП «ВИМС» [31]. Наличие ТМ в талых
водах снега проводилось аналитически с использованием дитизона [139]. Поэтому
рассмотрение массопереноса пылевидных частиц в полосе отвода железных дорог
на примере снежных структур также правомерно.
При таянии снега и выпадении осадков сколотые частицы сплавов от
трения, а также соли и оксиды ТМ, пылевидные частицы перевозимых минералов
проникают в поровое пространство почвогрунтов, повышая концентрацию ТМ в
их верхнем слое (20 см).
Таким образом, необходимо было получить функциональную зависимость,
позволяющую по двум точкам отбора проб выстроить полную кривую
загрязнения полосы отвода в зависимости от координаты удаления от оси пути.
127
Для
этого
рассматривалась
задача
массопереноса
пылевидных
частиц,
содержащих ТМ в перпендикулярном направлении от головки рельса вглубь
полосы отвода при прохождении поезда.
Уже при скоростях движения поезда выше 10-15 км/час происходит срыв
ламинарного обтекания (Рисунок 5.1) на выступающих частях движущихся
вагонов.
Рисунок 5.1 – Ламинарное обтекание на движущихся вагонах
При дальнейшем наборе скорости движения вблизи поверхностей кузова
возникает поле вихревых трубок (Рисунки 5.2 и 5.3 а, б). В зазоре между днищем
кузова вагона и верхним строением пути образуется область повышенного
давления (до 0,1 кг/см2), заполненная вихревыми трубками (Рисунок 5.4). Вокруг
поезда образуется веерообразная пульсирующая турбулентная пограничная
область,
размеры
и
форма
которой
определяются
длиной
поезда,
геометрическими неоднородностями местности, боковым ветром и скоростью
движения поезда. При скорости движения поезда 50 км/час полуширина
пограничного слоя приблизительно составляет а=8-10 м (Рисунок 5.2), такая же
128
ширина наблюдается и при визуальном загрязнении на свежем снеге (Рисунок
5.5).
Рисунок 5.2 – Возникновение поля вихревых трубок при движении
а)
б)
Рисунок 5.3 – Расположение поля вихревых трубок при движении кузова
вагона
129
Рисунок 5.4 – Заполнение вихревыми трубками зазора между днищем
кузова вагона и верхним строением пути
Рисунок 5.5 – Ширина визуального загрязнения свежего снежного покрова
130
За торцом последнего вагона поезда из-за разряжения происходит
концентрирование
вихрей
и
формируется
быстро
останавливающаяся
пограничная область высотой 3 м и шириной приблизительно 2 м (Рисунок 5.6).
Исследование структуры снежного наносного покрова на невысоких
строениях станций и платформ показывает, что образуются слоистые структуры
толщиной слоя Δh ≈ 2,5-3,0 см. Толщина наносного слоя приблизительно
соответствует диаметру вихрей. Воздушный поток – пограничная область
разбивается на множество слоев, турбулентная диффузия в которых протекает
независимо, что принято для упрощения решения.
Рисунок 5.6 – Разрежение вихрей в торце последнего вагона
Средняя скорость турбулентной пограничной области, образующаяся
вокруг поезда, меньше скорости поезда, поэтому в зоне за последним вагоном
происходит сжатие внешних границ отстающей пограничной области по оси X и
Z (высоте), интенсивное перемешивание и усреднение вихревых трубок по оси Y,
совпадающей с направлением движения поезда. Вследствие трения пограничная
область за последним вагоном поезда постепенно останавливается, слоистость
течения пограничной области нарушается, вихри в слоях вблизи грунта начинают
131
распадаться, в результате происходит выпадение поглощенных пылевидных
частиц на путь и полосу отвода.
Моделирование обтекания объекта сложной формы в турбулентных
условиях относится к наиболее сложным задачам гидродинамики. Для описания
турбулентных движений в слоистой газовой среде используют аппарат теории
флуктуаций. В соответствии с теорией Тейлора [207, 212] коэффициент
турбулентной диффузии в направлении оси X, имеет вид:
D турб
.
1 d  x2 ( )

2
d
(5.1)
где σ x 2(τ) – средний квадрат относительного смещения частиц за время τ, равное
 x2 ( )  x ( )  x ( 0 ) 2 .
К. Тейлор, выражая σ x 2(τ) через коэффициент корреляции Лагранжа,
определил,
что
у
источника
загрязнения
атмосферы
величина
σ x 2(τ),
определяющая характер распространения факела выбросов, пропорциональна τ2 –
квадрату времени, необходимому для перемещения частицы на расстояние x(τ)–
x(0), а коэффициент турбулентной диффузии D турб пропорционален τ. На
значительном расстоянии от рельса величина σ x 2(τ) пропорциональна τ, а D турб
становится постоянной величиной. Из этого следует, что вблизи от источника
выбросов распространение частиц вдоль оси X происходит по линейному закону,
а вдали от источника становится пропорциональным 0,5 [120].
Классические
подходы
для
определения
концентраций
загрязнений
атмосферного воздуха в случае точечного источника с высотой трубы h, при
средней скорости ветра v и с постоянным расходом q разработаны Сеттоном и
Бозанке  Пирсоном [207]. Задачи определения концентраций вредных веществ,
поднимающихся в воздух из-за турбулизации потока проходящими составами, в
приземном слое в научно-технической литературе не рассматривались.
В моделях Сеттона и Бозанке  Пирсона для решения задачи распределения
концентрации вредных веществ в воздухе, прежде всего, находили выражения для
горизонтальной и вертикальной составляющих турбулентной диффузии. В
вышеназванных моделях используется аппарат теории массопереноса  второе
132
уравнение Фика, решая которое можно найти искомые функции концентрации
вредных веществ в зависимости от вертикальной Z и горизонтальной X
координат.
Как видно из фотографий (Рисунки 5.2 и 5.5), область с приблизительно
постоянной концентрацией C 0 для ТМ, образующаяся при прохождении состава,
можно аппроксимировать параллелепипедом шириной 2а и высотой H. Для
приземного слоя толщиной H ≈ 3 м есть необходимость допустить, что
коэффициенты турбулентной диффузии в каждом слое являются постоянными.
Система уравнений, описывающая турбулентную диффузию из параллелепипеда
вдоль координаты Х для слоистого течения, имеет вид
 C i ( Х , Z , )
 2C i ( X , Z , )
 D турб .
,

X 2
 C i ( X , Z , )
 сonst , Z i  Z  Z i  1
Z
C i ( X , Z ,  )  0 , при
| X | a ,   0
C i ( X , Z ,  )  C 0 , при
 a  X  a,
C i ( X ,  )  C 0 , при  a  X  a ,
(5.2)
  0
  0
где С 0 – средняя начальная концентрация ТМ в слое параллелепипеда, i – номер
слоя, 1 < i < k, k – число снежных или пылевых слоев, k = H/Δh.
Из структуры системы уравнений (5.2) следует, что решение в слое i есть
решение задачи диффузии из слоя конечной толщины  a  X  a  , содержащего в
начальный момент диффундирующее вещество с постоянной концентрацией С 0
[117]:
C
С i ( Х , )  0
2

 erf


 a X

2 D
турб  i



  erf  a  X

2 D
турб  i






(5.3)
Функция (5.3) описывает рассеяние вихрей, содержащих примеси, в слое i.
При удалении вихрей от поверхности их генерации по слою в пограничной
области они замедляются из-за трения и теряют устойчивость. На каждый слой,
кроме того, действует градиент давления, направленный вниз, так как в прослое
наверху i-того слоя скорость движения воздуха ниже, чем внизу слоя. Вещество,
содержащееся в вихре, оседает на поверхность почвогрунта.
133
Скорость оседания частиц из разрушенного вихря находится из уравнения
закона Стокса. Приняв скорость оседания вихрей и частиц V z =const, можно
определить время существования вихря в i-том слое:

i

h 0
 i h
VZ

(5.4)
где h 0 – среднее возвышение головки рельса над поверхностью технической
полосы.
Оседание слоев приводит к концентрированию взвешенных частиц на
поверхности почвогрунта. Просуммировав С i по всем слоям и считая, что
центральный слой по Δh/2 направляется по разные стороны от оси пути, то общая
концентрация загрязнения ТМ поверхности почвогрунтов в зависимости от
координаты составляет:
k
С ( X ,i )  Ci ( X ,i ) 
i 1



k
k
C0 
a X
a X

 erf
 erf
2 i 1
Dтурб. 
Dтурб. 
h  
h  i 1

2
2
 h0  2i 1 
 h0  2i 1 
Vz 
Vz 
2
2  

(5.5)
Функция (5.5) имеет громоздкий вид и неудобна для расчетов, поэтому
необходимо привести ее к безразмерному виду:
k

C0  k
1
1 
С ( X ) 
  erf
 erf

2  i 1
2 1  2i  1  i 1
2 1  2i  1  
(5.6)
где ξ =Х/a, λ = Δh/2h 0 , Ω = D турб. h 0 /(V z a2).
Для величин Δh ~ 0,03 м, h 0 ~ 0,3-1,5 м параметр λ ~ (0,05; 0,01), то
выражение Ψ = [1+(2i - 1) λ]-0,5, входящее в аргумент функции erf в функцию (5.6),
изменяется в интервале значений: при i = 1 Ψ ≈ 1, при i = k Ψ ~ (0,88; 0,79).
Выражение Ψ = [1+(2i - 1) λ]-0,5 можно заменить с абсолютной погрешностью не
более 11%, что приемлемо для расчетов рассеивания, средней величиной равной
134
0,9. С учётом сделанных оценок и суммируя ряды в функции (5.6), окончательное
выражение для общей концентрации ТМ на почвогрунте имеет вид:
kC 0 
1 
1   


 erf  0 , 9
 erf  0 , 9


2 
2  
2  


С (X ) 
(5.7)
Функция (5.7) получена в предположении, что скорость ветра в приземной
области вдоль координаты Х равна 0. Если слой обдувается ламинарным потоком,
то решение не изменяется, но вместо координаты Х в уравнении (5.5) следует
подставить (V x τ).
Концентрационная кривая С(Х,
τ)
будет не только
«размываться» во времени, но и её максимум будет перемещаться вдоль
координаты Х.
Коэффициент турбулентной диффузии находится в пределах от 1 до 100
см2/с
[120,
значениями
212],
коэффициент
порядка
0,1
см2/с.
молекулярной
Для
диффузии
взвешенных
характеризуется
веществ
коэффициент
турбулентной диффузии приблизительно составляет 10-20 см2/с. Ширина
турбулентной области приблизительно равна a=8-10 м, величина скорости
осаждения взвешенных веществ размером 0,00001 - 1 мм при вязкости воздуха
18,1·10-6 П·с равна соответственно 1·10-3 - 1,0 м/с. Принимая закон распределения
частиц по размеру логарифмически нормальным, находим средний размер
частицы r ≈ 0,001 мм. Тогда средняя скорость оседания будет равна V z = 5·10-3 м/с.
5.2 Экспериментальное подтверждение моделирования
Скорость оседания вихрей до их разрушения после прохождения поезда
неизвестна,
но
может
быть
оценена
по
экспериментальным
значениям
концентрации пыли, осевшей на поверхность полосы отвода. Так, при установке
на линии, перпендикулярной к рельсам на отрезке ж.-д. линии ПокровскоеСтрешнево – Ленинградская, на отметке 300 м одиннадцати пластиковых бюксов
d=50 мм через 10 м, была собрана пыль в течение сухой жаркой недели. Масса
пыли в бюксе была поделена на число прошедших за неделю поездов. Средняя
начальная концентрация ТМ в пределах координаты  a  X  a  kС 0 была найдена
135
интегрированием по методу взвешивания площади под экспериментальной
кривой. Относительные экспериментальные значения концентрации ТМ в пыли в
точках замера были найдены делением их значений на общую начальную
концентрацию ТМ, которая была суммирована по всем слоям kС 0 . Для точки,
лежащей на расстоянии 3 м от оси пути, концентрация равна 1,15 г/кг, а величина
ξ 1 =Х/a при а=10 м равна 0,3. Для точки, лежащей на расстоянии 50 м от оси пути,
концентрация равна 0,52 г/кг, а величина ξ 2 равна 5. Тогда, подставив данные ξ 1 и
ξ 2 в уравнение (5.7), было получено выражение для отношения концентраций по
выбранным реперным точкам (3 м и 50 м) С (1 ) / С ( 2 )  2,2 , решая которое
относительно Ω, найдено Ω = 6,2.
Теоретическая кривая (сплошная линия) распределения концентрации ТМ
при поверхностном загрязнении перпендикулярно оси пути, построенная по
функции (5.7) с Ω=6,2, коррелируется с экспериментальными данными –
относительными
концентрациями
ТМ
в
осевшей
пыли
на
поверхность
почвогрунтов (в бюксах), которые изображены в виде точек (Рисунок 5.7).
Теоретическая кривая выходит на фоновое значение за пределами полосы отвода
и санитарно-защитной зоны железной дороги при ξ=Х/a=13 (130 м). Контрольный
замер концентрации ТМ на удалении 150 м от оси пути принят за фоновую
концентрацию. Площадь под всей теоретической кривой (Рисунок 5.7) равна
произведению С / kC0  0,5 .
Так как поверхностное перенесение пыли связано с ее подъемом вихревыми
трубками с балластного слоя, то именно из него поднимается в воздух мелкая
фракция, содержащая в основном никель, хром, медь (Таблица. 4.3). Поэтому,
перераспределяясь на 130 м в приземных слоях полосы отвода и санитарнозащитной зоны железной дороги, ТМ, в конечном итоге, оседают на землю, и со
временем с дождевыми массами переходят в поры почвогрунтов, где
задерживаются в основном на глубине до 20 см. Часть ТМ из этого слоя в
подвижной форме перемещаются по уклону рельефа и в грунтовые воды.
136
0.25
theory
experiment
C / kCo
0.2
0.15
0.1
0.05
0
0
2
4
6
8
10
12
14
l = Х/a
16
ξ
Рисунок 5.7 – Кривая поверхностного загрязнения почвогрунтов ТМ вдоль
железной дороги в зависимости от относительной координаты удаления от оси
пути ξ =Х/а
Относительные концентрации ТМ, рассчитанные для начала торможения
электропоездов на остановочный пункт Покровское-Стрешнево по I пути на
отметке 300 м для почвогрунтов, отобранных на глубине до 20 см С Г /kC 0Г
(Рисунок
5.8),
на
10-23%
больше,
чем
поверхностные
относительные
концентрации С/kC 0 для этой отметки (Рисунок 5.7). Относительные значения
концентрации ТМ на глубине до 20 см на удалении 3, 50, 100 и 150 м были
найдены делением их истинных концентраций С Г на общую концентрацию ТМ,
которая была получена суммированием по всем точкам отбора С 0Г . При
многолетнем оседании слоев пыли ТМ мигрировали на эту глубину при
распределении на полосу 150 м. Интерполируя, можно предположить, что
фоновые концентрации в почвогрунтах на этой глубине уже будут отнесены к
удалению 200 м от железной дороги.
При сравнении характера загрязнения слоя 0-20 см почвогрунтов по
относительным концентрациям С Г /C 0Г для ТМ (Рисунок 5.8) для полосы отвода
отрезков ж.-д. линий с низкой и высокой загрузкой на примере Рижского,
137
Курского и Казанского направлений МЖД, была установлена корреляция с
характером поверхностного теоретического распределения ТМ (Рисунок 5.7).
0,35
Покровское-Стрешнево - Ленинградская (300 м)
0,3
Калитники - Москворечье (8,1 км)
Семеновский путепровод - Косино (2,3 км)
С г / Со г
0,25
Семеновский путепровод - Косино (3,0 км)
0,2
теоретическая кривая
0,15
0,1
0,05
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
ξ = Х/a
Рисунок 5.8 – Изменение относительных концентраций ТМ С Г /C 0Г в
почвогрунтах (глубина до 20 см) Рижского, Курского и Казанского направлений
МЖД
Кривая,
представленная
на
Рисунке
5.8,
получена
усреднением
относительных концентраций С Г /C 0Г в почвогрунтах для отрезков Рижского,
Курского и Казанского направлений МЖД и подчиняется функции (5.7), что
свидетельствует о пылевом механизме загрязнения полосы отвода.
Необходимо заметить, что если скорость ветра значительна, то в приземной
области образуется турбулентный слой, и против направления ветра величина
коэффициента турбулентной диффузии может быть равной 0, а вдоль ветра
становится выше. Возможно образование замкнутых торо - и веретенообразных
вихрей, которые могут подниматься на сотни и тысячи метров вверх. В результате
кривая С(Х,Z,τ) деформируется. Решить такую задачу крайне сложно даже
численными методами.
Установлено, что 70% пылевого загрязнения, захватываемого вихрями с
полотна железной дороги и балласта, приходится именно на полосу отвода
(Рисунки 5.7 и 5.8), обеспечивая в дальнейшем максимальное загрязнение ТМ
138
верхнего
слоя
почвогрунтов
(до
20
см).
Остальные
30%
загрязнения
распределяются на санитарно-защитную зону и городские почвогрунты.
Выводы во главе 5
1. Впервые рассмотрена задача массопереноса пылевидных частиц,
содержащих тяжелые металлы, в перпендикулярном направлении от оси пути
вглубь полосы отвода при прохождении поезда. Разработана модель образования
поля вихревых трубок при прохождении поезда, которые, разрушаясь, в свою
очередь
образуют
слоистую
структуру.
Оседание
слоев
приводит
к
концентрированию взвешенных частиц на поверхности почвогрунтов.
2. Разработана математическая зависимость содержания тяжелых металлов
на почвогрунте полосы отвода и прилегающих к ней территорий в зависимости от
координаты удаления от оси пути при движении поездов. Эта зависимость может
быть использована для определения координаты фонового содержания тяжелых
металлов при удалении от железной дороги.
3. Выявлена корреляция теоретического поверхностного загрязнения
почвогрунтов с фактическим загрязнением тяжелыми металлами на глубине до 20
см, которая позволяет по точкам отбора проб на удалении 3 м и 50 м от оси пути
получать полную кривую загрязнения почвогрунтов в придорожной территории.
139
ГЛАВА 6 ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СНИЖЕНИЮ
ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВОГРУНТОВ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ В
ПОЛОСЕ ОТВОДА
Экологический ущерб от транспортного комплекса ежегодно составляет
около 1,5% валового национального продукта России [194]. Более 17%
развернутой длины железнодорожных линий имеют значительную степень
загрязнения [103] опасными и токсичными веществами. К ним относится
загрязнение ТМ, которое может быть особенно токсичным за счет пылевой
составляющей, проявляющей свои свойства в зависимости от резкой смены
внешних условий [70].
6.1 Рекомендации для снижения распространения тяжелых металлов
на прилегающие к полосе отвода территории
Для предотвращения распространения пылевых частиц, обогащенных ТМ, и
уменьшения площади загрязнения полосы отвода рекомендуется устанавливать
вдоль железных дорог на территории городов и населенных пунктов акустические
экраны [84]. Кроме снижения шумовой нагрузки [57, 58], экраны могут выполнять
функцию разрушения вихревых трубок, образующихся при движении поездов,
что способствует быстрому оседанию пылевидных частиц на вдоль экранов. Они
будут препятствовать образованию веерообразной пульсирующей турбулентной
области и распространению пыли с железнодорожного полотна, содержащей ТМ
и патогенные микроорганизмы, на территорию полосы отвода и прилегающие
городские территории.
Акустические экраны по типу действия подразделяются на отражающие и
отражающе-поглощающие [57]. Как правило, на железной дороге ставятся экраны
с одной стороны, для защиты населенного пункта от шума, используя при этом
только эффект звукоизоляции с применением отражающих панелей. В таком
случае ТМ все равно попадают в почвогрунты полосы отвода, только с другой
140
стороны железнодорожного полотна. Поэтому для ограничения распространения
ТМ на полосу отвода экраны со звукопоглощающими панелями необходимо
располагать с двух сторон железной дороги. Это соотносится и со стандартом
[57], где указывается, что на двухпутных и многопутных участках отражающепоглощающие
экраны
размещаются
со
стороны
крайних
путей
и
устанавливаются с обеих сторон железнодорожных путей напротив друг друга.
Необходимо, чтобы расстояние между параллельными звукоизолирующими
экранами превышало в 10 раз их среднюю высоту [221, 231]. Экраны,
устанавливаемые
на
железных
дорогах,
должны
быть
ниже,
чем
на
автомагистралях, так как они могут устанавливаться ближе к источнику шума. В
основном, с учетом экологических требований, устанавливают высоту экрана
Н=4,0 м от уровня головки рельса при минимальном расстоянии 1,0 - 1,5 м от
дороги. Такой размер экрана на 1 м выше высоты поднимающихся вихревых
трубок (H=3, см. главу 5). Однако считается [6], что для проведения ремонтопутевых работ на железнодорожном полотне и балластной призме лучше
располагать экраны на расстоянии 5,0 - 6,0 м от оси крайнего пути. Такое
расстояние согласуется с размером земляного полотна, требуемого для работы
инфраструктуры железных дорог. Так, например, максимальная ширина
земляного полотна двухпутной ж.-д. линии составляет около 15 м [239].
Таким образом, ОАО «РЖД», задаваясь целью защитить население
городов с плотной застройкой жилых домов центра и спальных районов от шума
потоков железнодорожного транспорта попутно, соблюдая двустороннее
размещение акустических экранов вдоль железнодорожных перегонов и
платформ, защищает и полосу отвода, и близко расположенные городские
территории, от попадания в почвогрунты ТМ.
Многослойные
шумопоглощающие
панели
(Рисунок
6.1)
экранов
снабжены перфорацией внешней стенки панели, обращенной к железной дороге.
Металлические панели с перфорацией выпускаются с наполнением в виде плит
толщиной 75-125 мм из минеральной ваты горных базальтовых пород с
толщиной волокон 3-5 мкм, из пенополистирола и пенополиуретана [50].
141
Используются также для внешней стенки перфорированные листы, выполненные
из полипропилена или полиэтилена высокой плотности, вставленные в
пластмассовую раму, и вся конструкция фиксируется пластмассовыми кожухами
U-образного
профиля.
Между
листами
размещается
слой
минеральных
силикатных волокон.
4
3
2
1
Рисунок
6.1
–
Многослойная
звукопоглощающая
панель:
1
–
перфорированный лист стали (с защитными покрытиями); 2 – пленка и
стеклоткань; 3 – лист стали с обратной стороны панели; 4 – наполнитель.
В России на всех видах дорог в основном применяются металлические
панели, состоящие из [68]:
- оцинкованной стали с порошковой окраской;
- алюминия;
- оцинкованной стали и стеклопластика;
- оцинкованной стали с полиуретановым покрытием.
Шумозащитные отражающе-поглощающие экраны также могут быть
выполнены из ячеистого бетона (пенобетон) [185]. Для увеличения обзора и
дизайнерских решений вдоль платформ и проходов в качестве окон применяются
прозрачные
звукоизолирующие
материалы
из
акрилового
органического
листового стекла толщиной 12 мм и ударопрочного монолитного поликарбоната
наряду со сплошными многослойными металлическими панелями.
142
В настоящее время на железной дороге в пределах городской черты г.
Москвы устанавливаются экраны с металлическими панелями из оцинкованной
стали с порошковой окраской. В них перфорированная сторона панели выполнена
из гнутого ребристого профиля холоднокатаного стального горячеоцинкованного
листа толщиной 0,6 - 1,2 мм с перфорацией Rv 4,0-6,0, замкнутого сечения типа
«сэндвич» с заполнением из минеральной ваты. Горячее цинкование листа
выполняют толщиной не менее 80 мкм [43, 188].
Отметим, что изготовители и авторы технических решений, защищенных
патентами, предназначают экраны вдоль железных дорог только для акустических
целей. Они не учитывают возможность забивки перфорации звукопоглощающих
панелей из-за попадания в нее пыли, образующейся при трибологических
контактах подвижного состава, а также поднятой из балластного слоя во время
прохождения поезда. Частично решить проблему забивки перфорации возможно с
помощью установки снизу экранов панелей без перфорации со стороны движения
поездов до высоты 1,2 - 1,5 м. С другой стороны, расположение поперечных
профильных выступов в ребристом стальном оцинкованном листе панели не
позволяет направлять ливневые потоки на очистку перфорации. Также
накопление пыли на поверхности поперечных ребер панели за счет ее адгезии с
поверхностью покрытия из-за поляризации пылевых частиц и наличия на
поверхности пыли остатков жировых смазочных средств, в конечном итоге,
приводит
к
преждевременному
старению
внешнего
вида
экрана.
Это
противоречит требованиям к декоративным характеристикам, предъявляемым к
акустическим экранам, как городским сооружениям [57].
Накопившаяся на поверхности ребра панели пыль, содержащая Cu, Sn, Ni,
Cd, Co, является катодным покрытием по отношению к порошковому
лакокрасочному покрытию с содержанием цинка и цинковому покрытию листа.
Это приводит к развитию подповерхностной коррозии поперечного профиля
стальных ребер панели экрана. Кроме того, на кромке перфорационных отверстий
почти нет цинкового покрытия из-за сквозной пробивки. Поэтому в агрессивной
среде грязи, содержащей ТМ, поверхность кромки отверстий в стальном листе
143
быстро корродирует. Вследствие этого панели из оцинкованной стали с
порошковой окраской чаще всего ржавеют уже через 2-4 года эксплуатации [68] и
ускоряются сроки ремонтов экранов. Поэтому направление гнутых ребер
оцинкованного стального листа, замкнутого сечения типа «сэндвич», должно
быть вертикальным. Тем самым ускорится смыв пыли из отверстий перфорации,
уменьшится накопление пыли, содержащей ТМ на экране, снизятся коррозионные
процессы на горизонтальных поверхностях, увеличится срок службы экранов,
уменьшится количество обмывочных и очистных работ.
По конструктивному решению экраны бывают без надстройки верхней
граничной поверхности и с надстройкой (вершиной). Вершина может быть в виде
наклонного козырька (Г-образная форма, наклон 12о), направленного в сторону
железной дороги, или иметь Т-образную и Y-образную формы [226].
Для разрушения вихревых трубок с пылевыми частицами, образующихся
при движении поезда (Рисунок 5.2, 5.3), содержащими ТМ и патогенные
микроорганизмы, и для минимизации возможности перенесения этой пыли через
экран на почвогрунты полосы отвода подходят все рассмотренные профили
вершины экрана. Однако только при использовании Т- и Г-образных форм
вершины поднявшийся пылевой поток после прохождения поезда направляется
вниз на почвогрунты рядом с экранами со стороны железной дороги.
Таким образом, при установке экранов на удалении 5-6 м от оси пути
поверхностное распределение пылевых масс с содержанием ТМ изменится из-за
преждевременного разрушения вихревых трубок, и захваченные ими частицы
будут оседать между полотном железной дороги и экранами. Поверхностное
загрязнение почвогрунтов ТМ (см. Рисунок 5.7), где C/kС 0 ~ 0,2 при удалении 3 м
от оси крайнего пути в технической полосе при установке экранов возрастет в
пять раз, так как будет достигнуто равенство между поднятыми вихрями
пылевыми частицами и осевшими C/kС 0 =1. Причем глубинное загрязнение (см.
Рисунок 5.8), где средняя относительная концентрация C/С 0Г ~ 0,28 на удалении
3м от оси крайнего пути при попадании в поры почвогрунтов дождевых масс с
захватом мелких частиц и растворимых соединений металлов может с годами
144
достигнуть увеличения в 3 раза (C/С 0Г ~ 0,94). Основное загрязнение ТМ будет
приходиться на почвогрунты в непосредственной близости к экранам – на
расстоянии 4-6 м от оси крайнего пути, где частицы пыли из вихрей будут
оседать, ударяясь о стенку экрана, и дождевые массы смоют их с поверхности
почвогрунтов в сторону водоотводных канав, кюветов и лотков.
Ранее в литературных источниках рассматривались только «зеленые
экраны» [111], используемые для предотвращения распространения загрязнений
от железной дороги на городские территории. Защитные лесополосы вдоль дорог
предназначены для защиты от снежных и песчаных заносов, селей, лавин,
оползней, обвалов, ветровой и водной эрозии, ограждения движущегося
транспорта от неблагоприятных аэродинамических воздействий, снижения уровня
шума, выполнения санитарно-гигиенических, оздоровительных и эстетических
функций.
Они
также
могут
служить
для
предотвращения
загрязнения
окружающей среды продуктами деятельности железнодорожного транспорта, в
том числе сдерживать распространение ТМ и патогенных микроорганизмов на
прилегающие к дороге территории.
Для автомобильных дорог по стандартам лесополоса определяется шириной
250 м [46]. Ширина защитных полос лесов вдоль железных дорог должна быть не
менее 500 м с каждой стороны дороги. Причем допускается уменьшение ширины
защитных полос лесов не более чем на 50 м при наличии на местности
естественных или искусственных рубежей.
На имеющихся выделенных защитных лесополосах вдоль дорог, но не
покрытых
лесом
землях,
пригодных
для
лесовыращивания,
необходимо
восстанавливать лесные насаждения. Ширину защитных полос лесов вдоль дорог
исчисляют от границы полосы отвода земель транспорта, но не менее 15 м от
основания земляного полотна железной дороги [46].
Утверждение, что «зеленый заслон» не влияет на снижение уровня шума в
зимнее время, неправомерено, если соблюдены нормативы по защитным
лесополосам вдоль железных дорог в пределах города. По снижению переноса
ТМ на городские территории «зеленый заслон» выполняет свою функцию уже на
145
расстоянии 100 м от оси крайнего пути, как показало исследование почвогрунтов
вдоль отрезка ж.-д. линии Красный Балтиец – Гражданская Рижского направления
МЖД и почв прилегающего к нему Тимирязевского парка (см. главу 3.1).
На основании вышеизложенного, рекомендуется производить лесопосадки
вдоль
железной
дороги
тех
поглощением ТМ своей листвой.
деревьев,
которые
обладают
наибольшим
Тем самым может быть достигнуто снижение
количества дорогостоящих, но необходимых городу экранов вдоль железной
дороги.
6.2 Рекомендации для снижения загрязнения тяжелыми металлами в
полосе отвода железной дороги
Рекомендуется для поверхностного смыва ТМ с балластной призмы
правильная организация и своевременное обслуживание системы водоотведения
ливневых потоков [5], в водах которых содержится большое количество ТМ.
Частицы загрязненного балласта фракции до 1 мм, имеющие максимальное
содержание ТМ (Таблица 4.3), частично растворяются в воде. Растворимая
подвижная форма (ПФ) ТМ через дренаж на дне кюветов или водоотводных
канав мигрирует в грунтовые воды. Нерастворимая часть ТМ в виде сколов, или
поглощенных, например, гидроксидами железа либо глинами соединений, оседает
на поверхности дренажа кюветов и канав.
Целесообразно использовать технологии, разработанные в ПГУПСе на
кафедре «Инженерная химия и естествознание», по организации водоотведения
стоков с путей, содержащих ТМ. Поглощение ПФ ТМ возможно с помощью
экозащитных средств – минеральных сорбентов (геоантидотов) на основе боя
силикатного кирпича и автоклавного пенобетона, – размещаемых вместо
дренирующего материала (Рисунок 6.2) в пазухах за внешними стенками
железобетонных лотков водоотведения [184]. В стенках лотков предусмотрены
дренажные отверстия d=3 см в один ряд, если глубина лотков до 0,4 м, и в два
ряда у лотков высотой 0,5 - 0,6 м. Максимальное поглощение ПФ ТМ происходит
146
на частицах сорбентов фракцией 0,14 - 0,315 мм и 0,315 - 0,63 мм [184]. Поэтому
сорбенты необходимо упаковывать в мешки из геотекстиля, чтобы исключить
попадания этих частиц в лотки.
Если использовать в качестве загрузки мешков только фракцию частиц
сорбентов до 1 мм, то через короткое время фильтрация воды через них
прекратиться из-за забивки межзагрузочного пространства мелкодисперсными
частицами загрязнений, на поверхности которых есть пленка из нефтепродуктов.
Для улучшения дренажной способности геоантидотов необходимо добавлять в
эти мешки фракцию боя силикатного кирпича размером 2-3 см.
Растворимые ТМ будут поглощаться сорбентами вдоль внешней стороны
лотков, которые размещаются на расстоянии не менее 2,1 м от оси пути [5],
причем сорбционная емкость геоантидотов рассчитана на период применения,
превышающий в 2-7 раз время между средними ремонтами пути.
Рисунок 6.2 – Размещение экозащитных средств вдоль железобетонных
лотков при организации водоотведения с балластной призмы
Нерастворимая часть, содержащая ТМ, будет попадать в лотки (если они не
закрыты крышкой) и перемещаться с током дождевой воды к водоприемным
колодцам. Заполнение колодцев необходимо проводить этими же сорбентами,
упакованными в мешки из геотекстиля, для простоты замены дренажа при
капитальном ремонте пути, для его вывоза на утилизацию или вторичное
применение, например, в основание строящихся автомобильных дорог. Размер
нерастворимых частиц фракции балласта до 1 мм больше, чем частицы сорбента,
поэтому ТМ будут задерживаться также на поверхности дренажа колодцев. Таким
образом,
с
помощью
технологий
применения
геоантидотов
решается
экологическая задача по снижению проникновения ТМ в грунтовые воды. Таким
147
образом, возможность водоотведения
загрязняющих веществ с балластной
призмы позволит не сокращать время между видами средних ремонтов пути.
В полосе отвода часто лотки устанавливаются с крышками, поэтому
нерастворимая часть ТМ будет оставаться на поверхности почвогрунтов, а при
прохождении поезда снова подниматься вихревыми потоками и оседать около
экранов. В этом случае часть частиц с дождевой водой будут проникать вглубь
почвогрунтов только на полосе шириной 4-6 м вдоль крайнего пути и не попадать
за пределы полосы отвода.
Установлено, что при прохождении подвижного состава именно фракция
балласта 0,00001 - 0,1 мм каждый раз поднимается в воздушные слои, образуя
вихревые трубчатые потоки, которые в дальнейшем, разрушаясь, способствует
перемещению вглубь полосы отвода пылеватых частиц с высоким содержанием
ТМ. В диссертации показана зависимость между режимом тормозной системы и
загрязнением почвогрунтов ТМ вдоль железной дороги. Следовательно, чем чаще
меняется или очищается балластный слой, тем меньше ТМ попадает на полосу
отвода, и, соответственно, при ветровых составляющих в санитарно-защитную
зону (50-100 м от крайнего пути) и далее в городские почвы (Рисунки 5.7 и 5.8).
Для этого необходимо рекомендовать учитывать и корректировать объемы работ
при различных видах ремонта пути и выполнении проекта «Модернизация
железнодорожного пути» в местах вырезки грунта балластной призмы, связанных
с повышенным содержанием ТМ в соответствии с тормозными режимами
поездов (см. главу 3).
Замена балласта на глубину более 40 см проводится во время капитального
ремонта на новых материалах для 1 и 2 класса пути. Капитальный ремонт пути на
старогодних материалах предполагает съем балласта на глубину в пределах 25-40
см, который проводится на путях 3-5 классов. Такой же предел сплошной очистки
щебня проводится при усиленном среднем и среднем ремонтах. При среднем
ремонте проводят только обновление загрязненного балласта на глубину не менее
15 см под подошвой шпал [166], поэтому в этом случае обязательно необходимо
148
корректировать глубину очистки балласта в местах наибольшего загрязнения ТМ
связанных с режимами торможения поездов.
В местах с имеющимися балластными корытами и ложами при отсутствии
просадок железнодорожного пути, а также вне участков с деформациями,
дефектами, повреждениями и разрушениями, т.е. на стабильных участках,
необходимо проводить следующие варианты усиления:
- очистка (вырезка) балласта на глубину 0,6 м ниже подошвы шпал с
укладкой щебня слоем толщиной 0,4 м на балластную подушку из песка слоем
толщиной 0,2 м;
- очистка (вырезка) балласта на глубину 0,45 м ниже подошвы шпал с
укладкой нетканого материала и щебня слоем толщиной 0,45 м [176].
При подъемочном ремонте пути проводится локальная очистка щебня в
местах появившихся выплесков на глубину не менее 100 мм ниже подошвы шпал
[131, 216].
Таким образом, железная дорога собственным расписанием перечисленных
выше ремонтов давно обеспечивает снижение ТМ в полосе отвода. При
проведении модернизации (реконструкции) пути, усиленного капитального,
капитального, усиленного среднего и среднего ремонтов восстанавливается также
система водоотведения, производится очистка кюветов, канав, лотков и колодцев
[166], что способствует отведению ТМ с поверхности почвогрунтов полосы
отвода.
В диссертационной работе установлена корреляция уровня содержания и
распределения ТМ фракции частиц до 1 мм отработанного балласта и в
почвогрунте, находящемся на расстоянии 3 м от оси крайнего пути железной
дороги. Найдено, что в этой фракции загрязненного балласта присутствует в
основном никель (Таблица 4.3), который, как и кадмий, обладает, кроме
дерматозной, аллергенной активностями, также и канцерогенностью (Таблица 3
Приложения 3). Оценка почвогрунтов в полосе отвода на содержание и
распределение особо токсичных ТМ 1-го и 2-го класса опасности предполагает в
149
дальнейшем не использовать снятый грунт при очистке технической полосы и
отсева балласта после ремонта балластной призмы на придорожные отсыпки.
Так как основное содержание никеля обнаружено на расстоянии 3 м от
главного хода Казанского, Курского и Рижского направлений МЖД в пределах
рассматриваемых отрезков ж.-д. линий, что связано с утечками этого металла при
испарении электролитов щелочных никелево-кадмиевых аккумуляторов, то при
установке экранов именно никель будет концентрироваться в технической полосе.
Анализируя распределение ТМ в почвогрунтах на территории станции ЛюблиноСортировочное, где эксплуатируются маневровые локомотивы со свинцовокислотными аккумуляторами, выявлено, что содержание свинца незначительно по
сравнению с содержанием никеля как в почвогрунтах вдоль главного хода
Курского направления, так и почвогрунтах сортировочной станции.
Таким образом, для защиты полосы отвода от никеля и кадмия
рекомендуется заменить щелочные никелево-кадмиевые и никелево-железные
аккумуляторы на щелочные герметичные необслуживаемые или свинцовокислотные
необслуживаемые
аккумуляторные
батареи,
например,
эксплуатируемые в высокоскоростном поезде ICT2 (Германия) – А512/60 G6
стационарный свинцово-кислотный
аккумулятор
герметизированный
необслуживаемый технологии dryfit: марки Зонненшайн, серии А500. Это
позволит значительно снизить поступление никеля и кадмия в почвогрунты
технической полосы. Применение свинцово-кислотных батарей необходимо
корректировать с климатическими характеристиками тех мест, где будет
использоваться подвижной состав с такими аккумуляторами.
В ОАО «РЖД» по Генеральной схеме на перспективу до 2020 г.
предусматривается
организация
высокоскоростного
движения
на
специализированных магистралях со скоростью 350-400 км/час [147]. Поэтому
ширина
распространения
поверхностного
загрязнения
ТМ
придорожных
территорий может быть значительно расширина, так как при скорости поезда 150200 км/час полуширина веерообразной пульсирующей турбулентной пограничной
области, образующаяся вокруг поезда, при которой происходит захват с
150
поверхности почвогрунтов частиц пыли с ТМ, может достигнуть 20-30 метров
(а=20-30 м) на открытых пространствах. Такое интенсивное железнодорожное
движение в будущем ставит уже сейчас задачи по поиску путей сохранения
окружающей среды, почвогрунтов и здоровья железнодорожников.
В целом экологическое состояние почвогрунтов в непосредственной
близости к железнодорожному полотну хуже, чем на границе полосы отвода на
всех анализируемых отрезках железной дороги. На удалении 100 м почвогрунты,
как правило, относятся к категории загрязнения «допустимая» или «умеренно
опасная». Работа грузовых и сортировочных станций расширяет зону загрязнения
(до 150-200 м от главного хода железной дороги).
При соблюдении норм строительства новых жилых домов городской
застройки с учетом санитарно-защитных территорий, высадки «зеленых экранов»
по нормативам и грамотным применением акустических экранов инфраструктура
железной дороги заметно снизит уровень отрицательного воздействия на жителей
мегаполиса. Опасность ТМ и микробиологии почвогрунтов полосы отвода
существует только для тех жилых объектов старой застройки, при возведении
которых не были соблюдены нормативные требования к строительству.
Представленные выше данные обуславливают необходимость проведения
высокоэффективных и безопасных для железнодорожных рабочих, работников
ПМС и эксплуатационников мероприятий с
использованием современных
организационных, физико-химических и биологических методов [171] для
улучшения санитарно-эпидемиологического состояния почвогрунтов в полосе
отвода, которая в будущем, вероятно, будет ограничена акустическими экранами.
Для разработки мероприятий необходимо учитывать и применять все вновь
появляющиеся научные оценочные исследования по техногенному загрязнению
полосы отвода железных дорог в мегаполисах, как и эта диссертационная работа.
Необходима тщательная работа гигиенистов железнодорожного транспорта,
их новый взгляд на проблему загрязнения ТМ и патогенными микроорганизмами
почвогрунтов в полосе отвода, поиск ими новых неординарных решений по
151
охране
труда
и
защите
здоровья
работников
путевого
хозяйства
и
эксплуатационного комплекса.
Таким образом, выполненная диссертационная работа должна послужить
еще одним слоем базисного фундамента, на который в дальнейшем будут
опираться
научные
исследования
по
выявлению
техногеннозагрязненных
территорий в мегаполисах и поиску путей их локализации или очистки.
Выводы по главе 6
1. Разработаны рекомендации по снижению распространения ТМ на
территорию полосы отвода и санитарно-защитную зону. Выпускаемые для
железной дороги акустические экраны высотой более 4 м от уровня головки
рельса обеспечивают полноценное нераспространение тяжелых и патогенных
микроорганизмов на полосу отвода.
2. Рекомендовано соблюдение регламента работ и содержания систем
водоотведения с железнодорожных путей, применение современных разработок
с использованием простых материалов, поглощающих тяжелые металлы, при
организации водоотведения.
3. Предложено учитывать и корректировать объемы работ при различных
видах ремонта пути и выполнении проекта «Модернизация железнодорожного
пути» в местах вырезки грунта балластной призмы, связанных с повышенным
содержанием ТМ в соответствии с тормозными режимами поездов.
3. Обоснована целесообразность замены щелочных никелево-кадмиевых
аккумуляторов на щелочные герметичные необслуживаемые или на менее
токсичные свинцово-кислотные необслуживаемые аккумуляторные батареи.
152
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Теоретические
и
экспериментальные
исследования,
проведенные
в
диссертационной работе, позволяют сделать следующие выводы и рекомендации
1. Исследовано загрязнение тяжелыми металлами (ТМ) почвогрунтов
полосы отвода на четырех отрезках ж.-д. линии МЖД с различными размерами
движения поездов при удалении 3, 50, 100, 150 и 200 м от оси пути.
Определено наличие в почвогрунтах следующих тяжелых металлов:
вольфрама, ванадия и титана – на уровне фоновых значений; никеля, меди, хрома,
цинка, молибдена, кобальта, олова, циркония и свинца – на уровне выше фоновых
значений.
Установлено, что на загрязнение полосы отвода ТМ влияет комплекс
факторов, к которым относятся: интенсивность и скорость движения поездов, вес
поезда брутто, режимы торможения, уклон и наличие кривизны пути, химический
состав сплавов рельсов, деталей и механизмов подвижного состава, участвующих
в трибологических контактах.
2. Наибольшее содержание в почвогрунтах вдоль главного хода (3 м от оси
пути) обнаружено по никелю, меди, хрому, цинку, молибдену и кобальту. На
отрезках с низкой интенсивностью движения их среднее превышение фоновых
значений находится в пределах 3-16 раз, а для отрезков с высокой
интенсивностью движения – в пределах 20-80 раз, кроме цинка, превышающего
фон в 10 раз. Содержание других металлов находится на уровне фоновых (W, V,
Ti) или превышает его в 2-3 раза (Sn, Zr, и Pb). Основной вклад в загрязнение
почвогрунтов обеспечивается присутствием никеля, его повышенное содержание
в 100 раз к фоновому уровню обнаруживается также в отработанном балласте
фракции до 1 мм.
На территории сортировочной станции распределение по ТМ такое же, как и
на остальной части отрезков, особенностью которого является высокое
содержание никеля Кс=25-75 вдоль главного хода. Отличие проявляется по
153
свинцу: его содержание в середине станции увеличивается до Кс=3-7,5 из-за
использования в маневровых локомотивах свинцово-кислотных аккумуляторов.
3. Установлено, что уровень загрязнения ТМ полосы отвода вдоль главного
хода зависит от интенсивности движения поездов и грузонапряженности
участков. Почвогрунты полосы отвода, отобранные на удалении 3 м от оси пути,
Казанского направления МЖД в большей степени загрязнены тяжелыми
металлами (Z с =80-190), чем Курского (Z с =70-130) и Рижского направлений
(Z с =20-70), что коррелируется с данными по загрузке поездо-участков. Влияние
ореолов рассеяния промышленных предприятий минимально, их воздействие
заметно на удалении 100 и 200 м от главного хода.
4. Установлено, что распределение ТМ в почвогрунтах на расстоянии 3 м от
оси I пути железной дороги с низкой интенсивностью движения поездов
происходит неравномерно. В зависимости от видов тормозных путей и
прохождения кривых
выделено четыре зоны повышенного суммарного
показателя Zc. Максимальный уровень загрязнения ТМ категории «опасная»
отмечается в почвогрунтах на расстоянии 50 м от платформы, что коррелирует со
значениями тормозного пути.
5. Определено, что на линиях с разной интенсивностью движения поездов
степень загрязнения почвогрунтов при удалении от главного хода изменяется от
категории «опасная» на расстоянии 3 м до категорий «умеренно-опасная» (50 м)
и «допустимая» (100м и 200 м), это подтверждается снижением суммарного
показателя загрязнения Zc.
6. За период многолетних наблюдений с 2004 по 2012 год подтвержден
накопительный характер содержания ТМ в почвогрунтах. Суммарный показатель
загрязнения почвогрунтов Zc (3 м от оси I пути) в месте наибольшего тормозного
эффекта увеличился на 16,3%.
7. Впервые проведено прогнозное моделирование распространения ТМ на
почвогрунтах полосы отвода и прилегающих к ней территорий в зависимости от
координаты удаления от оси пути при движении поездов. Выявлена корреляция
теоретического
поверхностного
загрязнения
почвогрунтов
с
фактическим
154
загрязнением ТМ на глубине до 20 см, которая позволяет по точкам отбора проб
на удалении 3 и 50 м от оси пути получать полную кривую загрязнения в
придорожной территории.
8. Разработаны рекомендации по снижению распространения ТМ в полосе
отвода, предусматривающие:
- установку акустических экранов в местах торможения, позволяющих
снизить поступление ТМ в почвогрунты полосы отвода;
- применение современных разработок с использованием простых
поглощающих ТМ материалов при организации водоотведения;
- учет и корректировку объемов работ при различных видах ремонта пути и
выполнении проекта «Модернизация железнодорожного пути» в местах вырезки
грунта балластной призмы, связанных с повышенным содержанием ТМ в
соответствии с тормозными режимами поездов;
- замену щелочных никелево-кадмиевых аккумуляторов на щелочные
герметичные необслуживаемые или на менее токсичные свинцово-кислотные
необслуживаемые аккумуляторные батареи.
155
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
ААС – Атомно-абсорбционная спектроскопия
АЗЛК – Автомобильный завод им. Ленинского Комсомола (ОАО «Москвич»)
АЭС – атомно-эммисионная спектроскопия
ВАО – Восточный административный округ Москвы
ВНИИЖГ– Всероссийский научно-исследовательский институт
железнодорожной гигиены (ФГУП ВНИИЖГ Роспотребнадзора)
ВНИИЖТ – Всероссийский научно-исследовательский институт
железнодорожного транспорта
ГСК – гаражно-строительный кооператив
ГУП – государственное унитарное предприятие
ЕДЦУ – Единый Диспетчерский Центр управления движением поездов
Московской дороги
ж.-д. – железнодорожный
ЗАО – Западный административный округ Москвы
МКАД – Московская кольцевая автомобильная дорога
МК МЖД – Малое кольцо Московской железной дороги
МОП – моторно-осевые подшипники
МОЖД – Московская окружная железная дорога
НЧ – наночастицы
ОДК – ориентировочно допустимая концентрация
ПГУПС – Петербургский государственный университет путей сообщения
ПДК – предельно допустимая концентрация
ПМС – путевая машинная станция
ПНД Ф – Природоохранные нормативные документы Федеративные
ПНС – периферическая нервная система
ПТОЛ – пункт технического обслуживания локомотивов
ПФ – подвижная форма
САО – Северный административный округ Москвы
156
СВАО – Северо-Восточный административный округ Москвы
СЗАО – Северо-Западный административный округ Москвы
ТМ – тяжелые металлы
ТЭЦ – теплоэлектроцентраль
ФГУП «ВИМС» – Федеральное государственное унитарное предприятие
«Всероссийский научно-исследовательский институт минерального сырья им.
Н.М. Федоровского»
ФГУП «ИМГРЭ» – Федеральное государственное унитарное предприятие
«Институт минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов»
ФК – фульвокислоты
УФ – ультрафиолетовые лучи
ЦАО – Центральный административный округ Москвы
ЮАО – Южный административный округ Москвы
ЮВАО – Юго-Восточный административный округ Москвы
ЮЗАО – Юго-Западный административный округ Москвы
157
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
Азаренко,
В.А.
Повышение
надежности
моторно-осевых
подшипников скольжения магистральных локомотивов [Текст]: автореф. ...канд.
техн. наук: 05.22.07/ Азаренко Валентин Алексеевич. – М.: ВНИИЖТ, 1984. 23с.
2.
Аксенов, В.А. Совершенствование системы управления рисками для
решения задач по обеспечению безопасности производственных процессов на
железнодорожном транспорте [Текст] / В.А. Аксенов, Д.Л. Раенок, А.М. Завьялов
// Надежность. – 2013. – №10. – С. 103-111.
3.
Алексеев, С.В. Экология человека [Текст]: учебник./ С.В. Алексеев,
Ю.П. Пивоваров, О.И. Янушанец. – М.: Икар, 2000. – 770 с.
4.
Алексеенко, А.В. Геохимические особенности почв городов –
«миллионеров» [Текст]/ А.В. Алексеенко, Н.Г. Иващенко // Антропогенная
трансформация природной среды. Научные чтения памяти Н.Ф. Реймерса и Ф.Р.
Штильмарка: сборник трудов Международной
школы-семинара молодых
ученых / Перм. гос. нац. исслед. ун-т.– Пермь, 2012. – С.137-141.
5.
Альбом стандартных решений водоотводных устройств на железных
дорогах [Текст].– М: Гипротранспуть, 2000 – 31с.
6.
Альбом
типовых
решений
шумозащитных
экранов
ООО
«СоюзТрансСтрой» [Текст].  М: 2013. 70 с.
7.
Андрусишин, И.Н. Наночастицы, металлов: способы их получения,
физико-химические свойства, методы исследования и оценка токсичности [Текст]
/ И.Н. Андрусишина // Сучаснi проблеми токсикологii. – 2001. №3. С.3-14
8.
Арзамасова, А.В. Ферментативная активность дерново-подзолистой
почвы при загрязнении тяжелыми металлами и экологические функции
удобрений [Текст]: дис. …канд. биол. наук: 06.01.04/ Арзамасова Анна
Вадимовна.  М., 2004. – 130 с.
9.
Аринушкина, Е.В. Руководство по химическому анализу почв [Текст]/
Е.В. Аринушкина. – М.: Изд. МГУ, 1970. – 488 с.
158
10.
Башкин,
В.Н.
Методологические
основы
оценки
критических
нагрузок поллютантов на городские экосистемы [Текст]/ В.Н. Башкин, А.С.
Курбатова, Д.С. Савин. – М.: Изд-во НИиПИ ИЭГ, 2003. – 60 c.
11.
Башкин, В.Н. Нормирование воздействия поллютантов на экосистемы
урбанизированных территорий [Текст]/ В.Н. Башкин, И.В. Припутина, В.В.
Дмитриев// Использование и охрана природных ресурсов в России. – 2006. № 5.
 С. 64-70.
12.
Бельков, В.М. Динамика капиллярного поглощения атмосферных
осадков, загрязненных тяжелыми металлами, и их миграция в почвогрунтах
[Текст]/ В.М. Бельков, М.А. Журавлева, М.А. Теплякова // Вестник ВНИИЖТ. –
2014. – №2. – С. 48-54.
13.
Берент, В.Я. Материалы
и свойства электрических контактов в
устройствах железнодорожного транспорта [Текст]/В.Я. Берент.– М.: 2005. – 408с.
14.
Беус, А.А. Геохимия окружающей среды [Текст]/ А.А. Беус, Л.И.
Грабовская, Н.В. Тихонова. – М.: Недра, 1976. – 248 с.
15.
Бондаренко,
Е.
В.
Оценка
загрязненности
почв
объектов
железнодорожного транспорта, расположенных в ЦАО города Москвы тяжелыми
металлами, нефтепродуктами и бенз(а)пиреном [Текст]/ Е.В. Бондаренко, А.О.
Макаров // Материалы Международного молодежного научного форума
«ЛОМОНОСОВ-2012» /
[Электронный ресурс] – М.: МАКС Пресс, 2012. –
http://lomonosov-msu.ru/rus/archive.html
16.
Буренков,
Э.К.
Комплексная
эколого-геохимическая
оценка
техногенного загрязнения окружающей природной среды [Текст]/ Э.К. Буренков,
Л.Н. Гинзбург, Н.К. Грибанова и др. – М.: ИМГРЕ, ЗАО «РИФТ»: Изд-во
ПРИМА-ПРЕСС, 1997. – 80 с.
17.
Бусел, А.В. Общая и прикладная экология дорожно-транспортного
комплекса [Текст]/ А.В. Бусел, С.Д. Галюжин, А.С. Галюжин, Е.В. Кашевская
/под ред. Е.В. Кашевской. – Могилев: Изд-во Белорус.-Рос. университета, 2004. –
150 с.
159
18.
Бухтина, Л.Г. Исследования загрязнения полосы отвода [Текст]/ Л.Г.
Бухтина, Л.И. Курина // Путь и путевое хозяйство. – 2014. №2. – С. 23-29
19.
Величковский, Б.В. Фиброгенные пыли. Особенности строения и
механизм биологического действия [Текст]/Б.В. Величковский. – Горький, 1980. –
159 с.
20.
Виноградов, А.П. Среднее содержание химических элементов в
главных типах изверженных пород земной коры [Текст]/ А.П. Виноградов //
Геохимия. – 1952, №7. – С. 55-571
21.
Водяницкий, Ю.Н. Формулы оценки суммарного загрязнения почв
тяжелыми металлами и металлоидами [Текст]/ Ю. Н. Водяницкий// Почвоведение.
– 2010. №10. – С. 1276-1280
22.
Водяницкий, Ю.Н. Оценка загрязнения почвы по содержанию
тяжелых металлов в профиле [Текст] / Ю. Н. Водяницкий, А.С. Яковлев //
Почвоведение. – 2011. № 3. – С. 329-335.
23.
Воробьева, Л.А. Химический анализ почв [Текст]: учебник для
студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению и
специальности «Почвоведение»/ Л.А. Воробьева: рек. Министерством общего и
профессионального образования РФ – М.: Изд-во МГУ, 1998. – 271 с.
24.
Гадаскина, Н.Д. Основы промышленной токсикологии [Текст]/ Н.Д.
Гадаскина, Э.Н. Левина, Г.И. Люблина и др. – М. Медицина, 1976. – 303 с.
25.
Ганжара, Н.Ф. Практикум по почвоведению [Текст]/ Н.Ф. Ганжара,
И.П. Гречин, И.С. Кауричев,
Н.П. Панов, В.И. Савич, М.В. Стратонович. –
М.:1985. – 330 с.
26.
Гарин, В.М. Промышленная экология [Текст] / В.М. Гарин, И.А.
Кленова, В.И Колесников. – М.: Маршрут, 2005. – 328 с.
27.
Гершман, И.С. Токосъемные углеродно-медные материалы [Текст]/
И.С. Гершман // Вестник ВНИИЖТ. – 2002. №5. – С. 15-20
28.
Гладышева, М.А. Выявление ареалов техногенно-загрязненных почв
Москвы по их магнитной восприимчивости [Текст]/ М.А. Гладышева М.А., А,В.
Иванов, М.Н. Строганова// Почвоведение. 2007. №2. С. 235-242.
160
29.
ГН 2.1.7.2511-09. Ориентировочно-допустимые концентрации (ОДК)
химических веществ в почве. [Текст]. – М.: Роспотребнадзор, 2009. Федеральный
центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2009 – 12 с.
30.
ГН 2.1.7.2041-06. Предельно допустимые концентрации (ПДК)
химических веществ в почве. [Текст]. – М.: Роспотребнадзор, 2009. Федеральный
центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2009. –16 с.
31.
Голева, Р. В. Современные методы оценки техногенного воздействия
железнодорожного транспорта на окружающую среду [Текст]/ Р.В. Голева/ /
Экологические аспекты эксплуатации транспортной инфрастуктуры: сборник
материалов круглого стола 2 декабря 2013 г. / под ред. И.В. Карапетянц, В.А.
Аксенова. – М.: МИИТ, 2014. – С. 30-42
32.
ГОСТ 610-72. Масла осевые. Технические условия. [Текст]. – М.:
Стандартинформ, 2011. – 4 с.
33.
ГОСТ 6921-74*. Колодки тормозные для вагонов и тендеров железных
дорог колеи 1520 [1524]мм [Текст]. – М.: Издательство стандартов, 1974. – с. 11.
34.
ГОСТ 12.1.007-76. Система стандартов безопасности труда. Вредные
вещества. Классификация и общие требования безопасности [Текст]. – М.:
Стандартинформ, 2007. – 7 с.
35.
ГОСТ 801-78. Сталь подшипниковая. Технические условия [Текст]. –
М.: ИПК Издательство стандартов, 2004. – 17 с.
36.
ГОСТ 613-79. Бронзы оловянные литейные. Марки [Текст]. – М.:
Издательство стандартов, 2000. – 7 с.
37.
ГОСТ 24182-80. Рельсы железнодорожные широкой колеи типов Р75,
Р65 и Р50 из мартеновской стали [Текст]. – М.: Издательство стандартов, 1988. –
23 с.
38.
ГОСТ
17.4.1.02-83.
Охрана
природы.
Почвы.
Классификация
химических веществ для контроля загрязнения [Текст]. – М.: Стандартинформ,
2008. – 4 с.
39.
ГОСТ 17.4.4.02-84. Охрана природы. Почвы. Методы отбора и
подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического
161
анализа [Текст]. – М.: Стандартинформ, 2008. – 8 с.
40.
ГОСТ 26423-85. Почвы. Методы определения удельной электрической
проводимости, рН и плотного остатка водной вытяжки [Текст]. – М.:
Издательство стандартов, 1985. – 10 с.
41.
ГОСТ 17.4.3.06-86. Охрана природы. Почвы. Общие требования к
классификации почв по влиянию на них химических загрязняющих веществ
[Текст]. – М.: Стандартинформ, 2008. – 4 с.
42.
ГОСТ 2584-86. Провода контактные из меди и её сплавов [Текст]:
переизд. с измен. – М.: ИПК Издательство стандартов, 1998. – 11 с.
43.
ГОСТ 9.301-86. Единая система защита от коррозии и старения.
Покрытия металлические и неметаллические неорганические [Текст]. – М.:
Стандартинформ, 2010. – 16 с.
44.
ГОСТ 28186-89. Колодки тормозные для моторвагонного подвижного
состава. Технические условия [Текст]. – М.: Стандартинформ, 2007. – 6 с.
45.
ГОСТ 1209-90. Баббиты кальциевые в чушках. Технические условия
[Текст]: переизд. с измен. – М.: ИПК Издательство стандартов, 1999. – 6 с.
46.
ГОСТ 17.5.3.02-90. Охрана природы. Земли. Нормы выделения на
землях государственного лесного фонда защитных полос лесов вдоль железных и
автомобильных дорог [Текст]. – М.: Издательство стандартов, 1990. – 7 с.
47.
ГОСТ 30249-97. Колодки тормозные чугунные для локомотивов.
Технические условия [Текст]. – М.: Стандартинформ, 2005. – 11 с.
48.
ГОСТ 10791-2004. Колеса цельнокатные. Технические условия [Текст]
– М.: Стандартинформ, 2006. – 31 с.
49.
ГОСТ 31334-2007. Оси для подвижного состава железных дорог колеи
1520 мм. Технические условия [Текст].– М. : Стандартинформ, 2008. – 27 с.
50.
ГОСТ 23499-2009. Материалы и изделия звукоизоляционные и
звукопоглощающие строительные. Общие технические условия [Текст].– М.:
Стандартинформ, 2011. – 30 с.
51.
ГОСТ
398-2010.
Бандажи
черновые
для
железнодорожного
подвижного состава. Технические условия [Текст]. – М. : Стандартинформ, 2011.
162
– 15 с.
52.
ГОСТ
4728-2010.
Заготовки
осевые
железнодорожные
для
подвижного состава. Технические условия [Текст]. – М.: Стандартинформ, 2011.
– 11 с.
53.
ГОСТ 10791-2011. Колеса цельнокатаные. Технические условия
[Текст]. – М.: Стандартинформ, 2011. – 32 с.
54.
РП75
ГОСТ Р 51045-97. Рельсы железнодорожные типов РП50, РП65 и
для
путей
промышленного
железнодорожного
транспорта.
Общие
технические условия [Текст]. – М.: ИПК Издательство стандартов, 1997. – 20 с.
55.
ГОСТ Р 51685-2000. Рельсы железнодорожные. Общие технические
условия [Текст]. – М.: Стандартинформ, 2006. – 27 с.
56.
ГОСТ Р 54597-2011. Воздух рабочей зоны. Ультрадисперсные
аэрозоли и аэрозоли наночастиц. Определение характеристик и оценка
воздействия при вдыхании (ISO/TR 27628:2007) [Текст]. – М.: Стандартинформ,
2012. – 39 с.
57.
ГОСТ Р 54931-2012. Экраны акустические для железнодорожного
транспорта. Технические требования [Текст]. – М.: Стандартинформ, 2013. – 20с.
58.
ГОСТ Р 54932-2012. Экраны акустические для железнодорожного
транспорта. Методы контроля [Текст].– М.: Стандартинформ, 2013. – 15 с.
59.
подготовка
ГОСТ Р ИСО 11464-2011. Качество почвы. Предварительная
проб
для
физико-химического
анализа
[Текст].
–
М.:
Стандартинформ, 2012. – 16 с.
60.
Государственные Доклады Департамента природопользования и
охраны окружающей среды города Москвы за 2005-2010 год выполненное
Государственным
природоохранным
учреждением
«Мосэкомониторинг».–
www.mosecom.ru, http://www.eco.mos
61.
Григорян, К.В. Диагностика загрязненных тяжелыми металлами
орошаемых почв по активности фосфотазы [Текст]/ К.В. Григорян, А.Ш. Галстян
// Почвоведение.–1986. – №8. – С. 63-67.
163
62.
Гудков, А.В. Общая детская заболеваемость и тяжелые металлы в
окружающей среде г. Владивостока [Текст]/ А.В. Гудков, В.Н. Багрянцев, В.Г.
Кузнецов // Инфекционная патология в Приморском крае. Владивосток:
Дальнаука, 1994. – С. 96-97.
63.
Гусакова, Н.В.Исследование распределения тяжелых металлов в
почвах промышленных районов г. Таганрог [Текст]/ Н.В. Гусакова, А.Н. Королев,
А.В. Соболев // Безопасность жизнедеятельности. – 2005. –№2. – С.18-24.
64.
Дабахова, Е.В. Оценка экологического состояния почв в зоне
техногенного воздействия с использованием методов биотестирования [Текст]/
Е.В. Дабахова, М.В. Дабахов, Н.Ю. Ремизов // Экологические нормы. Правила.
Информация.– 2008. – №12. – С. 18-23.
65.
Даденко, Е.В. Методические аспекты применения показателей
ферментативной активности в биодиагностике и биомониторинге почв: дис.
…канд. биол. наук [Текст]: 03.00.16 / Даденко Евгения Валерьевна.– Рост. н/Д,
2004. – 190 с.
66.
Дасоян, М.А. Производство электрических аккумуляторов [Текст]:
учеб. пособие./ М.А. Дасоян, В.В. Новодережкин, Ф.Ф. Томашевский. – изд. 3-е,
перераб. и доп. – М.: Изд-во «Высшая школа», 1977. – 381 с.
67.
Девятова, Т.А. Биодиагностика техногенного загрязнения почв [Текст]
/ Т.А. Девятова // Экология и промышленность России. – 2006. – №1. – с.36-37
68.
Денисов, С.Н. Шумозащитные экраны на мостах и эстакадах [Текст] /
С.Н. Денисов // Мир дорог. – 2011. №55 / август – С.48-50
69.
Дерягин, Б.В. Равновесие, устойчивость и кинетика свободных пленок
жидкости [Текст]/ Б.В. Дерягин, С.В. Нерпин // Докл. АН СССР.– 1954. – Т.99. –
№6 – С. 1029-1032.
70.
Джин-Фу, С.А. Перевозка опасных грузов [Текст]/ С.А. Джин-Фу.–
М.: Транспортная книга, 2007. – 96 с.
71.
Добровольский,
В.
В.
Основы
Добровольский. – М.: АCADEMIA, 2003. – 398 c.
биогеохимии
[Текст]/
В.В.
164
72.
Дополнение № 8 к ГН 2.1.6.1338-03. Предельно допустимые
концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных
мест [Текст]: утв. Постановлением Главного государственного санитарного врача
РФ от 19.04.2010 №26. – М: Минздрав России, 2013. – 86с.
73.
Евдокимова, Е.П. Элементы триады железа в почвах г. Архангельска
[Текст] / Е.П. Евдокимова, Ю. В. Спиридонова // Естествознание и гуманизм /под
ред. Н.Н.Ильинских, Томск. – 2005. – Том 2. – вып. 4. – С. 37-38
74.
Елькина, Г.Я. Тяжелые металлы в системе почва-растение и подходы
к нормированию их содержания в подзолистых почвах – Сыктывкар, 2007. – 32 с.
75.
Жуков В.Т., Лазарев Г.Е, Дергачев А.И. и др. Оценка загрязнения
тяжелыми металлами, нефтепродуктами и бенз(а)пиреном почв, грунтов и
поверхностных вод в зоне влияния Московской Окружной железной дороги
[Текст] // Экологическая безопасность транспортных магистралей: тезисы
докладов Второй всероссийской научно-практической конференции
Москва,
МИИТ, 1998. – С. 29-31.
76.
Журавлева, М.А. Загрязнение балласта тяжелыми металлами на
участке Казанского направления Московской железной дороги [Текст]/ М.А.
Журавлева, Н.И. Зубрев // Безопасность движения поездов.: труды V научнопрактической конференции – М.: МИИТ, 2004. – С. XI-13.
77.
Журавлева, М.А. Загрязнение полосы отвода [Текст]/ М.А. Журавлева,
Н.И. Зубрев, С.М. Кокин // Мир транспорта. – 2012. – № 3. – С. 122-118.
78.
Журавлева, М.А. Загрязнение полосы отвода железной дороги в Юго-
восточном округе Москвы [Текст]/ М.А. Журавлева, Н.И. Зубрев // Наука и
техника транспорта. – 2012. – №4. – С. 80-87.
79.
Журавлева, М.А. Загрязнение полосы отвода железной дороги
тяжелыми металлами [Текст]/ М.А. Журавлева, Н.И. Зубрев// Безопасность как
фактор устойчивого развития региона: сборник научных трудов научнопрактической конференции / РГОТУПС, ИжГТУ.– Ижевск, 2006. – С.25.
80.
Журавлева, М.А. Загрязнение полосы отвода Казанского направления
МЖД цинком, оловом, вольфрамом и молибденом [Текст]/ М.А. Журавлева, О.А.
165
Васильева, Н.И. Зубрев // Актуальные проблемы экономической и социальноэкологической безопасности Поволжского региона: сборник по материалам III
межвузовской научно-практической конференции / Мос. гос. ун-т путей
сообщения, Казан. филиал. / под ред. Н.Н. Даяновой. – Казань, 2010. – С. 46-51.
81.
Журавлева,
М.А.
Загрязнение
придорожной
зоны
тяжелыми
металлами [Текст]/ М.А. Журавлева, Н.И. Зубрев, С.М. Кокин //Мир транспорта. –
2014. – №6. – С. 174-181.
82.
Журавлева, М.А. Загрязнение тяжелыми металлами придорожных
территорий Северного округа Москвы [Текст] / М.А. Журавлева, Н.И. Зубрев,
С.М. Кокин // Актуальные проблемы экономической и социально-экологической
безопасности Поволжского региона: сборник по материалам V международной
научно-практической конференции /Мос. гос. ун-т путей сообщения, Казан.
филиал. / под ред. Н.Н. Даяновой. – Казань, 2013. – С. 63-69.
83.
Журавлева, М.А. «Медное» загрязнение полосы отвода железной
дороги в Северном округе Москвы [Текст]/ М.А. Журавлева, Н.И. Зубрев, С.М.
Кокин // Безопасность движения поездов.: труды ХIV научно-практической
конференции – М.: МИИТ, 2013. – C.IV-29 – IV-30.
84.
Журавлева, М.А. Минимизация воздействия тяжелых металлов на
почвогрунты в полосе отвода железной дороги [Текст]/ М.А. Журавлева, И.Ю.
Крошечкина, Н.И. Зубрев // Актуальные проблемы социально-экологической и
экономической безопасности поволжского региона: сборник по материалам VI
международной научно-практической конференции/ Мос. гос. ун-т путей
сообщения, Казан. филиал. / под ред. Н.Н. Даяновой, Л.И. Ведихиной. – Казань,
2014. – С. 143-147.
85.
Журавлева, М.А. Никелевое загрязнение полосы отвода железной
дороги в Москве [Текст]/ М.А. Журавлева, Н.И. Зубрев // Современные проблемы
совершенствования
работы
железнодорожного
транспорта:
межвузовский
сборник научных трудов / Рос. открыт. акад. транспорта /под ред. В.А. Бугреева. –
М., 2012. – С.42-43.
86.
Журавлева,
М.А.
Оценка
возможности
определения
степени
166
загрязнения почвы тяжелыми металлами по содержанию в ней каталазы [Текст] /
М.А. Журавлева, Н.И. Зубрев // Актуальные проблемы экономической и
социально-экологической безопасности Поволжского региона: сборник по
материалам IV межвузовской научно-практической конференции/ Мос. гос. ун-т
путей сообщения, Казан. филиал. / под ред. Н.Н. Даяновой. – Казань, 2011. – С.
63-69.
87.
Журавлева, М.А. Оценка загрязнения почв тяжелыми металлами в
Москве [Текст] /М.А. Журавлева, А.М. Журавлева, Н.И. Зубрев // Актуальные
проблемы экономической и социально-экологической безопасности Поволжского
региона:
сборник
по
материалам
III
межвузовской
научно-практической
конференции / Мос. гос. ун-т путей сообщения, Казан. филиал. / под ред. Н.Н.
Даяновой. – Казань, 2010. – С. 41-45.
88.
Журавлева, М.А. Пробоотбор и анализ почвогрунтов на территории
железной дороги [Текст]/ М.А. Журавлева// Актуальные проблемы естествознания
и образования в условиях современного мира: сборник материалов XXIII
Международной конференции/под ред. В.В, Ефановой, Е.В. Панкратовой. –
Саратов: Изд-во «Техно-Декор», 2014.– С. 21-22.
89.
Журавлева, М.А. Ранжирование автомобильной и железной дорог на
загрязнение полосы отвода свинцом на участке Московской железной дороги
[Текст]/ М.А. Журавлева, Н.И. Зубрев // Наука и техника транспорта. – 2011.– №1.
– С. 12-14.
90.
Журавлева, М.А. Распределение тяжелых металлов в полосе отвода
железной дороги [Текст]/ М.А. Журавлева, Н.И. Зубрев, С.М. Кокин//
Безопасность движения поездов.: труды ХIII научно-практической конференции –
М.: МИИТ, 2012. – С. IV-1.
91.
Журавлева, М.А. Распределение тяжелых металлов в полосе отвода
участка Покровское-Стрешнево – Ленинградская Рижского направления МЖД
[Текст]/ М.А. Журавлева, Н.И. Зубрев //Наука и техника транспорта. – 2011.–
№3.– С. 25-32.
92.
Журавлева, М.А. Техногенное загрязнение тяжелыми металлами
167
отсева балласта железнодорожного полотна [Текст]/ М.А. Журавлева, Н.И. Зубрев
//
Современные
проблемы
совершенствования
работы
железнодорожного
транспорта: межвузовский сборник научных трудов / Рос. гос. открыт. ун-т путей
сообщения. – М., 2004. – С. 181-185.
93.
Заславский Е.М. О Нормировании в области охраны окружающей
среды [Текст]/ Е.М. Заславский // Экология производства. – 2006. – №6. – С. 58 –
64.
94.
Зачиняева, А.В.
Влияние антропогенных факторов на здоровье
населения Мончегорского промышленного района [Текст]/ А.В, Зачиняева, Я.В.
Зачиняев, С.Г. Григорьев // Экология и промышленность России. – 2005. – №11. –
С.44-45
95.
Защита атмосферы от промышленных загрязнений [Текст]: Справ.
Изд.: Пер. с англ. – М.: Металлургия, 1988. – Т.1. – 760 с.; Т. 2. – 712 с.
96.
Золотарева Б.Н. Распределение и трансформация соединений тяжелых
металлов Сu, Zn, Ni, Pb, Cd в экосистемах [Текст]: дисс. …докт. сель.-хоз. наук:
03.00.16 / Золотарева Берта Николаевна. – М.: 1994.– 268 с.
97.
Золотарева, Б.Н. Геохимические аспекты мониторинга тяжелых
металлов в почвах [Текст]/ Б.Н. Золотарева, И.И. Скрипниченко // Региональный
экологический мониторинг: на примере Верхнеокского бассейна. – М., 1983. –
С.93-114.
98.
Зонн С.В. Железо в почвах [Текст]/С.В. Зонн.– М.: Наука, 1992.– 327с.
99.
Зубрев, Н.И. Инженерная защита биосферы от загрязнения тяжелыми
металлами на транспорте [Текст]/ Н.И. Зубрев. – М.: РГОТУПС, 2003. – 293 с.
100. Зубрев, Н.И. Основы токсикологии [Текст]: уч. пособие./ Н.И. Зубрев,
Н.В. Хлесткова, М.А. Журавлева, В.И. Гришина. – М.: РГОТУПС, 2008. – 182 с.
101. Зубрев,
Н.И.
Охрана
окружающей
среды
и
экологическая
безопасность на железнодорожном транспорте [Текст]/ Н.И. Зубрев, Т.М.
Байгулова, В.И. Бекасов, Н.П. Зубрева/ под ред. Н.И. Зубрева, Н.А. Шарповой –
М.: УМК МПС России, 1999. – 592 с.
168
102. Зубрев, Н.И. Оценка опасности для окружающей среды зол от
сжигания отходов производства и потребления [Текст]/ Н.И. Зубрев, М.В.
Устинова, Т.В. Матвеева // Актуальные проблемы социально-экологической и
экономической безопасности поволжского региона: сборник по материалам VI
международной научно-практической конференции/ Мос. гос. ун-т путей
сообщения, Казан. филиал. / под ред. Н.Н. Даяновой, Л.И. Ведихиной. – Казань,
2014. – С. 48-49.
103. Зубрев, Н.И. Предотвращение загрязнения биосферы тяжелыми
металлами при эксплуатации высокоскоростного транспорта [Текст]: монография.
/ Н.И. Зубрев, М.А. Журавлева. – М.: Учебно-методический центр по образованию
на ж.-д. транспорте, 2012. – 272 с.
104. Зубрев, Н.И. Теория и практика защиты окружающей среды [Текст]/
Н.И. Зубрев,
Т.М. Байгулова,
Н.П. Зубрева. / под ред. Н.И. Зубрева – М.:
Желдориздат, 2004. – 392 с.
105. Зырин, Н.Г.
Принципы и методы нормирования (стандартизации)
содержания тяжелых металлов в почве и в системе почва-растение [Текст]/ Н.Г.
Зырин, А.И. Обухов // Бюл. Почвенного ин-та им. В.В, Докучаева.– М., 1983. –
Вып. 35. – С. 7-11.
106. Иванова,
Е.А.
Эксплуатация
и
утилизация
никель-кадмиевых
аккумуляторов [Текст]/ Е.А. Теплякова, В.М. Бельков// Вестник ВНИИЖТ. –
2011. – №4. – С. 32-34.
107. Иващенко,
К.В.
Микробный
компонент
конструктозёмов
рекреационной, селитебной и промышленной зон северо-востока Московской
области [Текст]/ К.В. Иващенко, В.И. Васенёв// Материалы Международного
молодежного научного форума «ЛОМОНОСОВ-2012» / [Электронный ресурс] —
М.: МАКС Пресс, 2012. http://lomonosov-msu.ru/rus/archive.html
108. Ильин, В.Б. Оценка существующих экологических нормативов
содержания тяжелых металлов в почве [Текст] / Б.Б. Ильин // Агрохимия. – 2000.
– №9. – С. 74- 80.
169
109. Инструкция
по
инженерно-геологическим
и
геоэкологическим
изысканиям в г. Москве [Текст]: утв. Москомархитектурой от 11.03.2004 №5. –
М.: ГУП «НИАЦ», 2004. – 44 с.
110. Каверина,
Н.В.
Геоэкологическая
оценка
воздействия
железнодорожного транспорта на экосистемы прилегающих территорий [Текст]:
дис. …канд. геогр. наук: 25.00.36/ Каверина Наталья Викторовна. – Воронеж,
Воронежский государственный университет, 2004. – 209 с.
111. Казанцев,
И.В.
Влияние
лесных
насаждений
вблизи
железнодорожного полотна на почвы [Текст]/ И.В. Казанцев, П.П. Пурыгин //
Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта. Материалы 2
международной конференции. – Самара, 2005. – С. 303-304.
112. Казанцев, И.В. Влияние подвижного состава на содержание тяжелых
металлов в почвах и растениях полосы отвода железных дорог [Текст] / И.В.
Казанцев, Ю.П. Зарубин, П.П. Пурыгин // Вестник СамГУ. – Естественнонаучная
серия. – 2007.– №2(52) – С. 172-179.
113. Казеев, К.Ш. Биология почв России [Текст]/ К.Ш. Казеев, С.И.
Колесников, В.Ф. Вальков. – Рос. на Дону, Изд-во ЦВВР, 2004. – 335 с.
114. Канцельсон,
пульмонотоксичности и
Б.А.
Экспериментальные
данные
к
оценке
резорбтивной токсичности частиц магнетита (Fe 3 O 4 )
нано и микрометрового диапазона [Текст]/ Б.А. Канцельсон, Л.И. Привалова, С.В.
Кузьмин [и др.] // Токсикологический вестник. – 2010. – №2. – С.17-24.
115. Каплина, С.П. Содержание тяжелых металлов в почвенном покрове на
территории средних городов севера Московской области и их влияния на
здоровье населения [Текст]/ С.П. Каплина, И.З. Каманина// Фундаментальные
исследования. – 2011. – № 7. – С. 71-75.
116. Капцов,
В.А.
Производственно-профессиональный
риск
железнодорожников [Текст]/ В.А. Капцов, А.П. Мезенцев, В.Б. Панкова. – М.:
ООО «Реинформ», 2002. – 350 с.
117. Карлслоу, Г. Теплопроводность твёрдых тел [Текст]/ Г. Карлсроу, Д.
Егер: Пер. с англ./ под ред. А.А. Померанцева. – М.: Наука, 1964.– 487 с.
170
118. Карминский, В.Д. Экологические проблемы и энергосбережение
[Текст]/ В.Д. Карминский, В.И. Колесников, Ю.А. Жданов, В.М. Гарин. – М.:
Маршрут, 2004. – 592 с.
119. Каськов, Ю.Н. Научное обоснование
приоритетных
мер
по
обеспечению
и реализация системы
санитарно-эпидемиологического
благополучия на железнодорожном транспорте в условиях административной
реформы [Текст]: дис. …докт. мед. Наук: 14.02.01/ Каськов Юрий Никитоывич. –
ФГУП ВНИИЖГ Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав
потребителей и благополучия человека. – М.: 2013. – 298 с.
120. Кафаров, В.В. Основы массопередачи [Текст]/ В.В. Кафаров. – М.:
Высшая школа, 1972. – 496 с.
121. Каширский, В.И. Роль и значение статистического зондирования
грунтов в инженерно-геологических и геоэкологических изысканиях под
скоростные железнодорожные магистрали [Текст]/ В.И. Каширский, В.А.
Аксенов, Р.В. Голева // Экологические аспекты эксплуатации транспортной
инфрастуктуры: сборник материалов круглого стола 2 декабря 2013 г. / под ред.
И.В. Карапетянц, В.А. Аксенова. – М.: МИИТ, 2014. – С. 49-61.
122. Кауричев, И.С. Практикум по почвоведению [Текст]: учебное пособие
для студентов с.-х. вузов. / И.С. Кауричев. – М.: Колос, 1980. – 272 с.
123. Коваленко, Л.В. Биологически активные нанопорошки железа [Текст]/
Л.В. Коваленко, Г.Э. Фолманис – М.: Наука, 2006. – 124 с.
124. Колесников, С.И. Моделирование загрязнения чернозема свинцом с
целью установления экологически безопасной концентрации [Текст]/ С.И.
Колесников, М.Г. Жаркова,
К.Ш. Казеев, В.Ф. Вальков // Экология и
промышленность России. – 2009. – №8 – С. 34-36.
125. Ковальский,
В.В.
Биохимические
пути
приспособляемости
организмов к условиям геохимической среды [Текст]/
В.В. Ковальский //
Биологическая роль микроэлементов и их применение в сельском хозяйстве и
медицине. – М.: Наука, 1974.– С. 16-28.
171
126. Кононов, В.Е. Тепловозы. Механическое оборудование. Устройство и
ремонт [Текст]/ В.Е. Кононов, Н.М. Хуторянский, А.В. Скалин. – 2-е изд. – М.:
Желдориздат:Трансинфо, 2005. – 568 с.
127. Коркина, С.В. Источники загрязнения атмосферы и их влияние на
работу изоляции контактной сети [Текст]/ С.В. Коркина, И.В. Серяпова, В.М.
Руцкий, П.П. Пурыгин // Вестник СамГУ. Естественнонаучная серия. – 2004. – №2
(32). – С. 137-144.
128. Корся, В.Б. Методы отбора проб загрязненного балласта [Текст]/ В.Б.
Корся, С.Ю. Теплых, П.А. Горшкалев // Путь и путевое хозяйство. – 2007.– №5. –
С. 10-12.
129. Корся, В.Б. Расход ливневых
сточных вод с железнодорожного
полотна [Текст]/ В.Б. Корся, С.Ю.Теплых, П.А. Горшкалев // Путь и путевое
хозяйство. – 2007. – №7. – С. 18-19.
130. Крейнис,
З.Л.
Техническое
обслуживание
и
ремонт
железнодорожного пути [Текст]: учебник для техникумов и колледжей
железнодорожного транспорта / З.Л. Крейнис, Н.П. Коршикова. – М.: УМК МПС
России, 2001. – 768 с.
131. Крейнис,
З.Л.
Железнодорожный
путь
[Текст]:
учебник
для
техникумов и колледжей ж.-д. транспорта / З.Л. Крейнис, И.В. Федоров. – М.: ИГ
«Вариант», 1999. – 368 с.
132. Колесников, С.И. Моделирование загрязнения чернозема свинцом с
целью установления экологически безопасной концентрации [Текст]/ С.И.
Колесников, М.Г. Жаркова,
К.Ш. Казеев, В.Ф. Вальков // Экология и
промышленность России. – 2009. – №8 – С. 34-36.
133. Крошечкина, И.Ю. Комплексная оценка загрязнений почвы полосы
отвода железнодорожного транспорта и рекомендации по ее восстановлению
[Текст]: автореф. дис. …канд. тех. наук: 03.02.08 / Крошечкина Ирина Юрьевна. 
М., 2013.  24 с.
172
134. Лебедева, О.Ю. Распределение валовых форм тяжелых металлов в
почвах Костромской области [Текст]/ О.Ю. Лебедева, Г.Ф. Фурмин// Общество.
Среда. Развитие. (Terra Humana). – 2010. – №3. – С. 239-242.
135. Левин, С.В.
Микробиологическая диагностика загрязнения почв
тяжелыми металлами [Текст]: дис. …канд. биол. наук: 03.00.07 / Левин Сергей
Викторович. – М.: МГУ, 1983. – 145 с.
136. Личко,
В.И.
Ферментативная
активность
как
индикатор
экологического состояния почв [Текст]: дис. …канд. биол. наук:03.00.27 / Личко
Валентина Ивановна. – Пущино, 1998 – 101 с.
137. Лорман, Л.М. Больше внимания моторно-осевым подшипникам
[Текст]/ Л.М. Лорман // Локомотив. – 2004. – № 11. – С.21-25.
138. Лысюк, В.С. Причины и механизм схода колеса с рельса. Проблема
износа колес и рельсов [Текст]/ В.С. Лысюк. – 2-е изд., перер. и доп.– М.:
Транспорт, 2002. – 215с.
139. Лурье,
Ю.Ю.
Аналитическая
химия
промышленных
сточных
вод[Текст]/ Ю.Ю. Лурье. – М.: Химия, 1984. – 448 с.
140. Макаров, А.О. Оценка экологического состояния почв некоторых
железнодорожных объектов ЦАО г. Москвы [Текст]: дис. ...канд. биол. наук:
03.02.13, 03.02.08 / Макаров Андрей Олегович.  М.: МГУ, 2014.  282 с.
141. Марфенина,
О.Е.
Антропогенные
изменения
комплексов
микроскопических грибов в почвах [Текст]: дис. …докт. биол. наук: 03.00.07 /
Марфенина Ольга Евгеньевна. – М.: МГУ, 1999. – 294 с.
142. Матвеев
Ю.М.,
Прохоров
А.Н.
Проблемы
экологического
нормирования содержания химических соединений в почвах различных типов
[Текст]/ Ю.М. Матвеев, А.Н. Прохоров // Проблемы антропологического
почвообразования: тезисы докладов международной конференции. – М.:
Почвенный институт им. ВВ. Докучаева, 1997. – Т.3. – С. 53 - 56
143. Мельниченко,
О.
В.
Способ
восстановления
моторно-осевых
подшипников локомотивов [Текст]: Патент на изобретение №:2386058 / О. В.
173
Мельниченко, Т.Н. Мельниченко, С.А. Горбаток // ИрГУПС, 27.05.2008.
http://bankpatentov.ru/node/495218
144. Методика спектрального анализа минерального сырья методом
вдувания порошка в плазму дуги трехфазного тока [Текст]./ 107-01.00115-08-2012
от 29.11.2012 ТПИ 4.35.Х.2007 Отраслевой реестр методик
допущенных
(рекомендованных) к применению при лабораторно-аналитическом обеспечении
ГРР на ТПИ.– М., ФГУП ВИМС, 2013. – 155 с.
145. Методические указания по оценке городских почв при разработке
градостроительной и архитектурно-строительной документации [Текст]. – М.:
НИиПИ экологии города, Изд.второе., 2003. – 43 с.
146. Минеев, В.Г. Агрохимия. [Текст] – М.: Изд. МГУ, 2004. – 480 с.
147. Мишарин, А.С. Об актуальности генеральной схемы развития сети
железных дорог ОАО «РЖД» на период до 2020 г. (Доклад первого вицепрезидента ОАО «РЖД» А.С. Мишарина) [Текст] / А.С. Мишарин //
Железнодорожный транспорт. – 2013. - №5. - С. 4-11
148. Мозгрин, В.С. Совместный проект ВНИИЖТ и ИФА РАН по
созданию специализированного вагона-лаборатории для оценки экологического
состояния окружающей среды и земель отвода железнодорожного транспорта
[Текст]/ В.С. Мозгрин, А.М. Грисенко // Роль ВНИИЖТ в развитии
эффективности работы инфраструктуры и подвижного состава ОАО «РЖД» (к
первой годовщине образования ОАО «РЖД»), ВНИИЖТ – железным дорогам
2003-2004.: сборник. докладов научно-практической конференции.  М., 30
ноября 2004. – С.125-127
149. МУ 2.1.7.730-99. Гигиеническая оценка качества почвы населенных
мест [Текст]. –.М : Минздрав России, 2004. – 39 с.
150. Надеин, А.Ф. Выбросы железнодорожного транспорта и загрязнение
прилегающих территорий [Текст]/ А.Ф. Надеин, С. Н. Тарханов // Экология и
промышленность России. – 2007. – №11. – С.52-53.
151. Никитина, М.В. Формы нахождения тяжёлых металлов в почвах
урболандшатов г. Архангельска // Материалы Международного молодежного
174
научного форума «ЛОМОНОСОВ-2012» / [Электронный ресурс] — М.: МАКС
Пресс, 2012. – http://lomonosov-msu.ru/rus/archive.html.
152. Никифорова, Е.М. Оценка загрязнения тяжёлыми металлами почв
Восточного округа г. Москвы (по данным 1989 – 2010 гг.) [Текст]/ Е.М.
Никифорова, Н.С. Кошелева, Н.С. Касимов // Инженерная геология. – 2011.– № 3.
– С. 34–45.
153. Новиков, В.Н. Экология, урбанизация, жизнь [Текст]/ В.Н. Новиков. –
М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. – 328 с.
154. Новиков,
С.Г.
Экологическая
оценка
загрязнения
тяжелыми
металлами почв урбанизированных территорий по категориям землепользования
(на примере г. Петрозаводска) [Текст]: дис. …канд. биол. наук: 03.02.08 / Новиков
Сергей Геннадьевич. – Петрозаводск, ИЛ КарНЦ РАН, 2014. – 150 с.
155. Овечкина, Ж.В. Гигиена труда и профилактика производственного
травматизма путевых рабочих железнодорожного транспорта [Текст]: дис. …докт.
мед. наук: 14.00.07 / Овечкина Жанна Васильевна. – М.: ФГУП ВНИИЖГ
Роспотребнадзора, 2006.– 209 с.
156. Онищенко,
методологии
оценки
Г.Г.
Концепция
риска,
методов
токсикологических
идентификации
и
исследований,
количественного
определения наноматериалов / Г.Г. Онищенко, Б.Г. Битько, В.И. Покровский,
А.И.Потапов
[2007
Электронный
nanonewsnet.ru/blog/nikst/kontseptsiya
ресурс]:
http://www.
toksikologicheskikh
issledovanii
nanomaterialov.
157. Онищенко, Г.Г. Транспортная гигиена [Текст]/ Г.Г. Онищенко, В.А.
Капцов, М.Ф. Вильк. – М.: ООО Фирма «РЕИНФОР», 2006. – 343 с.
158. Орлов, А.И. Прикладная статистика [Текст]/ А.И. Орлов. – М.:
Издательство «Экзамен», 2004. – 656 с.
159. Орлов, Д.С. Почвенно-экологический мониторинг и охрана почв
[Текст]/ Д.С. Орлов. – М.: Изд-во МГУ, 1994. – 272 с.
160. Основные показатели состояния здоровья населения Московской
области за 2004-2005 гг. [Текст]: сборник / Министерство здравоохранения
175
Московской
области,
Московский
областной
научно-исследовательский
клинический институт им. М.Ф. Владимирского, Медицинский информационноаналитический центр. – М., 2006. – 160 с.
161. Отто, М. Современные методики аналитической химии [Текст]: в 2 т./
М. Отто. – М.: Техносфера, 2003. – Т. 1 – 416 с.
162. Павлова, Е.И. Экология транспорта [Текст]: учеб. для вузов / Е.И.
Павлова. – М.: Транспорт, 2000. – 248 с.
163. Парфенова, Е. А. Экологическая оценка серых лесных почв Среднего
Поволжья в условиях антропогенной нагрузки [Текст]: афтореф. …канд. биол.
наук: 03.02.08 / Парфенова Екатерина Анатольевна. – Пенза ПГТА, 2012. – 24 с.
164. Перельман, А.И. Геохимия ландшафта [Текст]: учеб. пособие /А.И.
Перельман, Н.С. Касимов. – М.: Астрея, 2000. – 768 с.
165. Письмо Минприроды РФ №04-25 от 27.12.93 для Роскомзема № 61–
5678 Определение размеров от загрязнения земель химическими веществами /
Мин. Охр. Окр. Среды и прир. Ресурс., 1993. – 25 с.
166. Положение о системе ведения путевого хозяйства в ОАО «Российские
железные дороги» [Текст].  М.: 2012. – 53 с
167. Поляков, С.Н. Влияние железнодорожной магистрали на загрязнение
почв в районе г. Новосибирска [Текст]/С.Н. Поляков, С.В. Колтунов// Экология
России и сопредельных территорий. Экологический катализ.: материалы VII
международной
эколог.
студ.
конференции
/Новосибирский
гос.
ун-т.
Новосибирск, 2002. – С. 102
168. Постановление Правительства Москвы №514-ПП от 27 июля 2004 г.
№514-ПП «О повышении качества почвогрунтов в городе Москве» (в ред. ППМ
№ 594-ПП от 9 августа 2005 г.).
169. Постановление Правительства Москвы от 09.08.2005 № 594-ПП «О
внесении изменений и дополнений в Постановление Правительства Москвы от 27
июля 2004 г. №514-ПП.
170. Постановление Правительства РФ № 524 от 26 августа 2006 г. «Об
утверждении
Положения
о
лицензировании
деятельности
по
сбору,
176
использовании, обезвреживанию, транспортировке, размещению отходов I – IV
класса опасности»
171. Постановление Правительства РФ от 27 октября 2008 г. № 791 «О
федеральной
целевой
программе
«Национальная
система
химической
и
биологической безопасности Российской Федерации (2009 - 2014 годы)» (с
изменениями и дополнениями)
172. ПНД
Ф
16.1:2.2:2.3:3.36-02.
Методика
измерений
валового
содержания кадмия, кобальта, марганца, меди, никеля, свинца, хрома и цинка в
почвах, донных отложениях, осадках сточных вод и отходах методом пламенной
атомно-абсорбционной спектрометрии [Текст]. – М: ФГУ «ФЦАО», 2002. – 20 с.
173. ПНД Ф 16.1.42-04. Методика выполнения измерений массовой доли
металлов
и
оксидов,
металлов
в
порошковых
пробах
почв
методом
рентгенофлуоресцентного анализа [Текст]. – СПб: ООО «Спектрон», 2004. – 18 с.
174. ПНД Ф 16.1:2.3:3.11-98. Методика выполнения измерения содержания
металлов в твердых объектах (почва, компосты, кеки, осадки сточных вод, пробы
растительного происхождения) методом спектрометрии с индуктивно-связанной
плазмой [Текст]. – М.: Изд-во «Москва», 2005. – 15 с.
175. Правила тяговых расчетов для поездной работы (ПТР) [Текст]. – М.:
Транспорт, 1985. – 287с.
176. Прокудин,
И.В.
Организация
строительства
и
реконструкции
железных дорог [Текст]: учебник для вузов ж.-д. транспорта / И.В. Прокудин, Э.С.
Спиридонов, И,А. Грачев, А.Ф. Колос, С.К. Терлецький; под ред. И.В. Прокудина.
– М.: ГОУ Учебно-методический центр по образованию на ж.-д. транспорте, 2008.
– 736 с.
177. Прохорова, Н.В. Распределение тяжелых металлов в почвенном
покрове лесостепного и степного Поволжья (на примере Самарской области)
[Текст] / Н.В. Прохорова, Н.М. Матвеев. – Самара: Изд-во «Самарский
университет», 1996. – 386 с.
178. РД 52.18.191-89. Методика
выполнения измерений массовой доли
кислоторастворимых форм металлов (меди, свинца, цинка, никеля, кадмия) в
177
пробах почвы атомно-абсорбционным анализом [Текст]. – М.: Гос. комитет СССР
по Гидрометеорологии, 1990. – 32 с.
179. Ревич,
Б.А.
Биогеохимические
методы
оценки
городских
антропоэкологических систем [Текст]/ Б.А. Ревич, Ю.А. Сает // Экология человека:
Основные проблемы.: сборник. научных трудов. – М.: Изд-во «Наука», 1988. – С.
182-189.
180. Ревич, Б.А. Состояние здоровья детского населения промышленных
городов различной территориальной геохимической структурой [Текст]/ Б.А.
Ревич, Ю.А. Сает // Вестник АМН СССР. – 1989. – №8. – С.14-18.
181. Рэуцте, К. Борьба с загрязнением почвы [Текст]/ К. Рэуцте, С. Кырстя.
– М.: Агропромиздат, 1986. – 209 с.
182. СанПин 2.1.7.1287-03. Почва, очистка населенных мест, бытовые и
промышленные отходы, санитарная охрана почв [Текст]. – М.: Минздрав России.
Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава России, 2004. – 16с.
183. Сапожников, С.А. Повышение эффективности работы подвижного
состава и пути за счет реализации технических решений в области транспортного
металловедения
[Текст]/
С.А.
Сапожников//Роль
ВНИИЖТ
в
развитии
эффективности работы инфраструктуры и подвижного состава ОАО «РЖД» (к
первой годовщине образования ОАО «РЖД»), ВНИИЖТ – железным дорогам
2003-2004: сборник докладов научно-практической. конференции. М., 30 ноября
2004. – С. 117-121.
184. Сахарова, А. С. Минимизация негативного воздействия ионов
тяжелых металлов на объектах железнодорожного транспорта [Текст]: автореф.
дис. …канд. тех. наук: 03.02.08 / Сахарова Антонина Сергеевна.  М., 2013.  24 с.
185. Сватовская, Л.Б. Улучшение строительных и геоэкозащитных свойств
минерального сырья и изделий в транспортном строительстве [Текст]/
Л.Б.
Сватовская, М.В. Шершнева, М. Хаммади, М.Ю. Савельева, Т.И. Бойкова
//
Транспортное строительство. – 2013. – №4. – С. 30-32.
186. Скальный, А.В Микроэлементозы человека (диагностика и лечение)
[Текст]/ А.В. Скальный. – М.: Изд-во КМК «Научный мир», 1999. – 96 с.
178
187. Скальный, А.В. Химические элементы и экология человека [Текст]/
А.В. Скальный. – М.: Издательский дом «Оникс-21 век»: Мир, 2004. – 216 с.
188. СНиП 2.03.11-85. Защита строительных конструкций от коррозии
[Текст]. – М : ФГУП ЦПП, 1995. – 56 с.
189. Современные методы анализа и оборудование
в санитарно-
гигиенических исследованиях (научно-практическое руководство) [Текст]/ под.
ред. Онищенко Г.Г., Шестопалова Н.В.– М.: ФГУП «Интерсен», 1999. – 496 с.
190. Сорокин, Н.Д. Действия эколога при отборе проб для количественного
химического анализа [Текст]/ Н.Д.Сорокин // Экология производства. – 2014. –
№1. – С. 30-35
191. Сорокина, Е.А. Оценка опасности отработанного балласта на
окружающую среду [Текст]/ Е.А. Сорокина, Н.И. Зубрев, И.Ю. Крошечкина //
Актуальные проблемы социально-экологической и экономической безопасности
поволжского региона: сборник по материалам VI международной научнопрактической конференции/ Мос. гос. ун-т путей сообщения, Казан. филиал. / под
ред. Н.Н. Даяновой, Л.И. Ведихиной. – Казань, 2014. – С. 50-53.
192. Сошина
Н.Н.
Обеспечение
промышленной
безопасности
на
промышленном транспорте [Текст]/ Н.Н. Сошина// Промышленный транспорт
XXI век. – 2010. – №4. – С.32-34.
193. СП
11-102-97.
Инженерно-экологические
изыскания
для
строительства [Текст]. – М.: Госстрой России, ГУП ЦПП, 2001. – 42 с.
194. Сравнительная
характеристика
регионов
России
по
основным
показателям загрязнения окружающей среды в 1995 г. / Общественный
экологический Internet-проект EcoLife. // http://www.eclife.ru.
195. Стратегические направления научно-технического развития ОАО
«Российские железные дороги» на период до 2015 г («Белая книга» ОАО «РЖД»),
утвержденные 31.08.2007г приказом № 964
196. Строганова
М.Н.
Городские
почвы:
генезис,
систематика
и
экологическое значение (на примере г. Москы) [Текст]: дис. …докт. биол. наук:
03.00.27/ Строганова Марина Николаевна. – М.: МГУ, 1998. – 71 с.
179
197. Теплякова, Е. А. Загрязнение земель инфраструктуры [Текст]/ Е.А.
Теплякова, В.М. Бельков // Путь и путевое хозяйство. – 2013, №7. – С.2-4.
198. Технические
указания
по
локализации
и
снижению
уровня
загрязнения тяжелыми металлами земель полос отвода железных дорог
лесомелиоративными мероприятиями [Текст] – М.: МПС РФ, 1993. – 32 с.
199. Титова, В.И. Рекомендации по оценке экологического состояния почв
как компонента окружающей среды [Текст]/ В.И. Титова, Е.В. Дабахова, М.В.
Дабахов. – Н.Новгород: НГСХА: Изд-во ВВАГС, 2004. – 68 с.
200. Тишкина, М. В. Анализ экологического состояния природной среды
вдоль железнодорожных линий Северо-Запада России: (При перевозках полезных
ископаемых) [Текст]: автореф. дис. …канд. тех. наук: 25.00.36 / Тишкина Мария
Валентиновна – С.-Петерб. гос. горный ин-т им. Г. В. Плеханова (техн. ун-т). –
СПб.: 2003. – 24 с.
201. Требования по обеспечению предприятиями путевого хозяйства
экологической безопасности на железнодорожных перегонах [Текст]/ ВНИИЖТ:
утв. Департаментом пути и сооружений МПС России, 2000. – 37 с.
202. ТУ 38.301.04-21-96. Масло осевое всесезонное [Текст]. – М.:
Стандартинформ, 1996. – 18 с.
203. Тушканов, Б.А. Электровоз ВЛ85. Руководство по эксплуатации
[Текст]/ Б.А.Тушканов, Н.Г. Пушкарев, Л.А. Позднякова и др. – М.: Транспорт,
1995. – 480 с.
204. Усов,
В.Д.
Исследования
запыленности
воздуха
в
рабочих
помещениях [Текст]/ В.Д. Усов, Н.Б. Егоров. – Томск: Изд-во ТПУ, 2004. – 10 с.
205. Федорова, А.И. Загрязнение поверхностных горизонтов почв г.
Воронежа тяжелыми металлами [Текст]/ А.И. Федорова/ под ред. А.И. Федоровой,
Е.В. Шунелько // Вестник Воронеж. Ун-та. Сер. География и геоэкология, 2003. 
№1. – С. 74-82.
206. Ферсман, А. Е. Геохимия [Текст]: в 4 т./А.Е. Ферсман. – Л:
Геохимиздат, 1934. – Т.1.– 328 с.
180
207. Хргиан, А.Ж. Физика атмосферы [Текст]/ А.Ж. Хргиан. – Л.: Наука,
1969. – 645 с.
208. Худолей,
В.В.
Канцерогены:
характеристика,
закономерности,
механизмы действия [Текст]/ В.В. Худолей. – СПб.: НИИ химии СПбГУ, 1999. –
419 с.
209. Чернуха, А.Д. Экологические требования к железнодорожным
пассажирским составам дальнего следования [Текст]/А.Д. Чернуха // Экономика
железных дорог. – 2011.– №9. – С. 72-79.
210. Черных,
Н.А.,
Сидоренко
С.С.
Экологический
мониторинг
токсикантов в биосфере [Текст]: монография./ Н.А. Черных, С.С. Сидоренко. –
М.: Изд-во РУДН, 2003. – 560 с.
211. Чураев, Н.В. Физико-химия процессов массопереноса в пористых
средах [Текст]/ Н.В. Чураев. – М.: Химия, 1990 – 272 с.
212. Шервуд, Т. Массопередача [Текст]/ Т. Шервуд, Р. Пигфорд, Ч. Уилки;
пер. с англ. – М.: Химия, 1982. – 696 с.
213. Штефан, В.К. Тяжелые металлы и экология [Текст]/ В.К. Штефан, В.
В. Штефан – М.: МАЭН, 1997г. – 80 с.
214. Экологическая стратегия ОАО «РЖД» на период до 2015 г. и
перспективу до 2030 г, утверждена распоряжением ОАО «РЖД» № 293р от 13
февраля 2009 года.
215. Юрин, В.М. Основы ксенобиологии [Текст]: учеб. пособие./ В.М.
Юрин. – Минск: Новое знание, 2002. – 267 с.
216. Яковлева, Т. Г. Железнодорожный путь [Текст]/ Т.Г. Яковлева, Н.И.
Карпущенко, С.И. Клинов, Н.Н. Путря, Н.В. Смирнов; под ред. Т. Г. Яковлевой. –
М.: Транспорт. 1999. – 405 с.
217. Яковлев, А.С. Управление качеством городских почв [Текст]: метод.
пособие / А.С. Яковлев, Т.В. Решетина, А.П. Сизов, Т.В. Прокофьева, Т.С.
Луковская, Т.М. Самухина, М.В. Евдокимова; под общ. ред. С.А. Шобы, А.С.
Яковлева. – М.: МАКС Пресс, 2010. – 96 с.
181
218. Янин, Е.П. Особенности накопления тяжелых металлов в волосах
детей в условиях промышленного города [Текст]/ Е.П. Янин // Экологическая
экспертиза. – 2011.– №4. – С.112-116.
219. Янин, Е.П. Промышленная пыль в городской среде (геохимические
особенности и экологическая оценка) [Текст]/ Е.П. Янин. – М.: ИМГРЭ, 2003. –
82с.
220. Abd-Elfattah, A., Wada K., Adsorption of lead, copper, zinc, cobalt and
cadmium by soils that differ in cation-exchange materials, J. Soil Sci., 32, 271, 1981.
221. Acoustics-Attenuation of Sound During Propagation Outdoors. Part 1.
Calculation of the Absorption of Sound By the Atmosphere: ISO 9613-1:1993. Geneva,Switzerland: International Organization for Standardization, 1993.
222. Birke M., Rauch U. Urban Geochemistry in the Berlin Metropolitan Area //
Environmental Geochemistry and Health. 2000. V. 22. P. 233-248.
223. Bockheim J.G Nature and properties of highly disturbed urban
soils.Philadelphia. 1974, Pa. Paper presented before Div. S-5, Soil Sci. Soc. Am.
Annual Meeting, Chicago. IL.
224. Clarke, F.W. & Washington, H.S.: «The Composition of the Earth’s
Crust». U.S. Dep. Interior, Geol. Surv. 770 (1924), 518.
225. Craul P.G. Urban soils in landscape design. New York: Macmillan, 1992.–
396 p.
226. Fujiwara, K., Futura, N. Sound Shielding Efficiency of a Barrier with a
Cylinder at the Edge // Noise Control Engineering Journal - 1991. – Vol. 37. - №1.
227. Gadde, R. R., Laitinen H. A., Studies of heavy metal adsorption by hydrous
iron and manganese oxides, Anal. Chem., 46, 2022, 1974.
228. Goldschmidt, V.M.: «Geochemische Verteilungsgesetze der Elemente, IX.
Die Mengenverhältnisse der Elemente und Atomarten». Skrifter Norske VidenskapsAkad. Oslo, I. Mat.-naturw. C1. No.4, 1937 (1938).
229. Crnkovic D., Ristic M., Antonovic D. Distribution of heavy metals and
Arsenic in soils of Belgrade (Serbia and Montenegro) // Soil & Sediment
Contamination. 2006. V. 15. P. 581-589.
182
230. De Vries W. and Bakker D.J. Manual for calculating critical loads of
heavymetals for terrestrial ecosystems. DLO Winand Staring Centre, Report 166, The
Netherlands, 1998. - 144 pp.
231. Hendriks R.W. Field Evaluation of Acoustical Performance of Parallel
Highway Noise Barriers Along Route 99 in Sacramento, California: Report No.
FHWA/CA/TL-91/01. - Sacramento, С A: California Department of Transportation,
1991. - January.
232. Imperato M., Adamo P., Naimo D., Arenzo M., Stanzione D., Violante P.
Spatial distribution of heavy metals in urban soils of Naples city (Italy) //
Environmental Pollution. 2003. V. 124. P. 247-256.
233. Kloke A., Richtwerte'80. Orientirungsdaten fur tolerierbare Gesamtgehalte
eintger Elemente in Kulturboden, Mitteilungen - VDLUFA, 1980., H.2.S.9.
234. Krantzrulcker C., Allard B., Schnurer J. Adsorptions off IIb – Metals bu 3
Common Soil Fungi – Comparison and Assessment of Importance for Metal
Distribution in Natural Soil Systems// Soil Boil Biochem 1996. V. 28, №7.- P. 967-975.
235. Linde M., Bengtsson H., Oborn I. Concentrations and pools of heavy
metals in urban soils in Stockholm, Sweden // Water, Air and Soil Pollution: Focus 1,
2001. P. 83-101.
236. Muir D. PM 10 particulates in relation to other atmospheric pollutants //
Environ. Monit. and Assess. – 1998, 52, №1-2 – p.29-42.
237. Posch M., de Smet P.A.M., Hettelingh J-P., and Downing R.J.
(Eds.). Calculation and Mapping of Critical Thresholds in Europe. Status Report
1999. Coordination Center for Effects, RIVM Report No.259101009. - Bilthoven,
the Netherlands, 1999.165 pp.
238. Radojevic
M.
and
Bashkin
V.N.
Practical
environmental
analysis. Cambridge , UK : RSC, 1999. - 466 pp.
239. Savelli G., Mhlstein P. // Revue Ginirale des Chemins de Fer. 1998, № 5,
P. 25-29.
183
240. Shi Bin, Tang Chao-Sheng, Gao Lei, Liu Chun, Wang Bao-Jun.
Observation and analysis of the urban heat island effect on soil in Nanjing, China //
Environmental Earth Sciences. 2012, Vol. 67 Issue 1, P. 215-229.
241. Taylor, S.R. (1964). Abundance of chemical elements in the continental
crust; a new table. Geochimica et Cosmochimica Acta 28(8): 1.273-1.285. doi:
10.1016/0016-7037(64)90129-2.
242. Thuy H.T.T., Tobschall H.J., An P.V. Distribution of heavy metals in urban
soils – a case study of Danang-Hoian Area (Vietnam) // Environmental Geology. 2000,
april. V. 39 (6). P. 603-610.
243. Thornton I. Metal content of soil and dust // Sci. Total Environ. - 1988, 75,
№1 – p. 21-39.
244. Thornton I., Davies D.J.A., Watt J.M., Quinn M.J. Lead exposure in young
children from dust and soil in the United Kingdom // Environ. Health Perspect., 1990, 89 – p. 55-60.
245. Schwar M.J.R., Moorcroft J.S., Laxen D.P.H. et al. Baseline metal-in-dust
concentrations in greater London // Sci. Total Environ. - 1988, 68 – p. 25-43.
246. Shi G., Chen Z., Xu S., Zhang J., Wang L., Bi C., Teng J. Potentially Toxic
Metal Contamination of Urban Soils and Roadside Dust in Shanghai, China. //
Environmental Pollution. 2008, Vol. 156, No. 2, pp. 251-260.
247. Vink A.P.A. Landscape ecology and land use. London and NewYork:Macmillan, 1983. 264 p.
248. Yamagami Y., Meguro T., Mizino N. The effect of Cd, Cu and Zn on the
growth of rise plant // Annual Rep. Environ Protect., Hokkaido Pret. / Agric. Exp.
Station I, 1975 – S. 122-135.
249. Zander C.-Z. Metal-ceramic braking clamps on powerful locomotives
Glasers Annalen – 2001, №4 – S. 157-165.
184
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Показатели опасности тяжелых металлов
Таблица А.1 – Основные показатели опасности тяжелых металлов [24, 34, 96, 100, 103, 186, 187, 215]
Металл и
класс
опасности
Никель
2-й класс
Свинец
1-й класс
Кадмий
1-й класс
Действие на организм
Концентрации
Взаимодействие с молекулами
организма и окружающей среды
Его избыток проявляется в виде аллергических реакций
(дерматит, ринит и пр.), анемии, повышенной возбудимости
центральной и вегетативной нервной системы. На территориях
с повышенным содержанием никеля в почве у людей и
животных
развиваются
коньюктивиты
и
дерматиты.
Проявления его воздействия протекают скрытно, т.к.
накапливается годами, поступая перорально (с пищей и
пылью), ингаляционно и перкутанно. Является канцерогеном,
обладает
сенсибилизирующим,
эмбриотропным
и
тератогенным действием. Вызывает фиброгенное воздействие
на легкие.
При концентрации свинца в крови 50 - 60 мкг/100 мл в
поведении человека появляются признаки депрессии,
агрессивности, а также ухудшения общего самочувствия.
Канцерогенным и аллергенным действием не обладает,
вызывает фиброгенное воздействие на легкие.
Попадая в организм с воздухом, вызывает нарушение работы
почек,
является
аллергеном,
канцерогеном,
обладает
сенсибилизирующим,
эмбриотропным и тератогенным
действием [34]. Вызывает фиброгенное воздействие на легкие,
при вдыхании паров или кадмийсодержащей пыли происходит
отек легких, озноб, слабость, головная боль, тошнота, рвота.
Никель, исходя из
характеристики
класса опасности по
ГОСТ
12.1.007-76
относится
к
веществам 1-го класса
опасности [34], при
концентрации
5003
1000 мкг/м
риск
смертности от рака
легких.
В крови человека не
должна
превышать
15 мкг/100 мл, у
беременных и детей –
7 мкг/100 мл.
Доза 15-30 мг у
человека
вызывает
рвоту,
боли,
судороги, по данным
ВОЗ летальная доза
составляет 350-3500
мг
Воздействует на ДНК и РНК –
обладает
цитотоксическим,
мутагенным
и
канцерогенным
действиями
при
хронической
интоксикации через легкие, почки,
кожу.
Может оставаться в поверхностных
слоях грунта в малоподвижных
формах (комплекс «ФК - свинец» в
соотношении 1:1) в слабощелочных
условиях длительное время.
Конкурирует с цинком, тормозя
действие
цинксодержащих
ферментов,
что
приводит
протеинурии, остеомаляции, раку
предстательной железы, деформации
с возрастом костей (заболевание
«итай-итай») и к переломам
185
Продолжение таблицы А.1
Медь
2-й класс
Цинк
1-й класс
Кобальт
2-й класс
Олово
Молибден
2-й класс
Хром
2-й класс
Цирконий
Соединяется с (–SH) и ( –NH 2 )
группами белков, образуя хелаты,
поэтому
белки
становятся
нерастворимыми
и
теряют
ферментативеую активность.
Суточная
потребность
меди
составляет 1-2 мг, его дефицит
отрицательно
влияет
на
кроветворение.
хроническом
поступлении
больших При
Является активатором ферментов,
вызывает фиброгенное В
усваивание
железа,
воздействие на легкие, при отравлении вызывает кишечные количествах вызывает подавляется
кровотечения, «литейная лихорадка» при сварке – озноб, рвоту (150 мг для вследствие чего развивается анемия.
мужчины)
повышение температуры, слабость, отдышка.
Вызывает полицитемию и гиперлипемию, фиброгенное
Доза
0,25
мг Инактивирует ферменты, реагируя с
(–SH) группами белков, вызывает
воздействие на легкие, нарушение обоняния.
воздействует
на
раздражение слизистых
функции гемоглобина
Длительное (в течение 15-20 лет) воздействие пыли почвы с Доза 2 г вызывает Действует на центральную нервную
увеличенным его содержанием
способствует увеличению симптомы: сильные систему, оказывает влияние на
и
тошнота, активность флавиновых ферментов
заболеваний пневмоканиозом (фиброгенное воздействие на боли
атаксия, судороги.
легкие).
хроническом
отравлении
Вызывает фиброгенное воздействие на легкие. Относится к Более 15 мг в день - При
молибденом значительно снижается
«металлам жизни», содействует утилизации железа, выводу из хронические
организма мочевой кислоты, входит в состав многих отравления, более 50 медь в организме, что приводит к
мг – летальный исход. снижению кроветворения,
ферментов.
хром
при
Наиболее токсичен шестивалентный хром, оказывает 0,1-0,2 мг/м3
CrO 3 Шестивалентный
в
клетку
общетоксическое, аллергенное, канцерогенное и мутагенное острое раздражение проникновении
восстанавливается до ионов Cr+3,
действие, «цементные» дерматиты
и экземы, острые носоглотки,
отравления возможны только при ингаляционном воздействии бронхиты.
который
менее
токсичен,
3
тумана хромовой кислоты при концентрации 20 мг/м .
накапливается в печени и костях.
В виде пыли вызывает фиброгенное воздействие на легкие, Опасность относится Его пыль обладает способностью
повышенную утомляемость, головные боли, потливость, к 6 мг/м3 для паров самовоспламеняться на воздухе.
хронические риниты, бронхиты, боли в области сердца.
металлического Zr .
Регулирует кроветворение (синтез гемоглобина, производство
эритроцитов),
формирование
соединительной
ткани.
Повышенное содержание способствует развитию острых и
хронических воспалительных заболеваний почек, печени,
бронхиальной астмы, инфаркта миокарда, тяжелых дерматитов,
гастритов,
язвенных
болезней,
злокачественных
новообразований и нарушений функций мозга, вызывает
фиброгенное воздействие на легкие.
Доза более 50 мкг/кг
вызывает появление
симптомов
–
металлический вкус
во рту, неукротимая
рвота, боли в животе.
Летальная доза – 10
мг/кг.
186
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
Физико-химические свойства почвогрунтов придорожных территорий
Таблица Б.1 – рН водной вытяжки почогрунтов отрезка ж.-д. линии
Покровское-Стрешнево – Ленинградская (II путь)
Расстояние от
начала платф.
Покровское –
Стрешнево, м
рН
вытяжки
почвогрунта
Расстояние от
начала платф.
Покровское –
Стрешнево, м
рН
вытяжки
почвогрунта
Расстояние от
начала платф.
Покровское –
Стрешнево, м
рН
вытяжки
почвогрунта
0
7,8
250
7,9
500
7,6
50
7,7
300
7,9
550
7,5
100
7,8
350
7,8
600
7,7
150
7,7
400
7,8
650
7,3
200
7,9
450
7,8
700
7,7
Таблица Б.2 – Физико-химические свойства почвогрунтов отрезка
ж.-д.
линии Покровское-Стрешнево – Ленинградская (I путь)
Расстояние от Расстоначала платф. яние от
оси I
Покровское –
Стрешнево, м пути, м
0
Гранулометрический состав
почвогрунта
Степень
ГидролиСумма
рН
насыщентическая
обменных
вытяности
оснований, кислотность,
жки
почво- мг-экв/100 г мг-экв/100 г основаниигрунта почвогрунта почво-грунта ями, %
3
Супесь
7,7
114,84
0,72
99,37
50
Средний суглинок
7,8
91,87
2,32
97,54
100
Легкий суглинок
6,1
14,25
8,51
62,60
50
3
Супесь
7,8
129,44
0,69
99,47
100
3
Супесь
7,8
140,60
0,77
99,46
50
Средний суглинок
7,3
85,07
1,01
98,83
100
Легкий суглинок
7,3
101,07
0,85
99,17
150
3
Супесь
7,8
132,78
0,91
99,32
200
3
Супесь
7,6
134,54
1,23
99,09
50
Средний суглинок
7,5
80,20
1,44
98,24
100
Легкий суглинок
6,5
17,60
8,24
68,11
Супесь
7,9
103,33
0,46
99,56
250
3
187
Продолжение таблицы Б.2
300
3
Супесь
7,9
137,39
0,36
99,75
50
Легкий суглинок
7,1
95, 84
2,57
97,38
100
Легкий суглинок
6,5
18,55
8,40
68,80
3
Супесь
7,7
112,37
0,86
99,24
50
Тяжелый суглинок
7,9
134,88
0,59
99,56
400
3
Супесь
7,5
102, 57
1,21
98,83
450
3
Супесь
7,8
127,26
0,83
99,35
50
Тяжелый суглинок
7,7
49,00
2,84
94,52
500
3
Супесь
7,5
135,55
0,56
99,59
550
3
Супесь
7,7
148,48
0,35
99,76
50
Средний суглинок
7,2
82,56
1,43
98,30
100
Тяжелый суглинок
7,6
94,58
1,69
98,25
350
600
3
Супесь
7,6
141,68
0,71
99,50
650
3
Супесь
7,5
98,67
0,34
99,66
50
Тяжелый суглинок
7,6
96,82
0,91
99,07
100
Средний суглинок
7,3
67,28
3,78
94,68
150
Легкий суглинок
5,9
9,34
8,47
52,44
Супесь
7,7
125,72
0,38
99,70
700
3
Таблица Б.3 – Физико-химические свойства почвогрунтов отрезка
ж.-д.
линии Красный Балтиец – Гражданская (3 м от оси I пути)
Сумма обменных
pH
Расстояние от Гранулометрический
оснований,
состав почвогрунта вытяплатф.
мг-экв /100 г
жки
Красный
почвогрунта
почвоБалтиец, м
грунта
Гидролитическая
кислотность,
мг-экв/100 г
почвогрунта
Степень
насыщенности
основаниями, %
0
Супесь
8,0
167,60
0,71
99,57
100
Супесь
7,7
135,72
0,35
99,73
200
Легкий суглинок
7,8
43,83
0,53
98,80
300
Супесь
7,9
155,62
0,43
99,72
400
Супесь
7,8
139,09
0,35
99,75
500
Супесь
7,8
126,59
0,69
99,46
600
Легкий суглинок
7,8
176,02
0,35
99,80
188
Продолжение таблицы Б.3
700
Супесь
7,8
129,36
0,59
99,55
800
Легкий суглинок
7,7
161,12
0,53
99,67
900
Супесь
7,7
108,61
0,87
99,21
1000
Супесь
7,7
69,75
0,71
99,00
1100
Супесь
7,6
89,38
1,02
98,88
1200
Супесь
7,5
128,07
0,35
99,72
1400
Супесь
7,7
80,44
0,71
99,13
1600
Супесь
7,7
148,48
0,35
99,76
1800
Супесь
7,8
158,20
0,35
99,78
Таблица Б.4 – Физико-химические свойства почвогрунтов отрезка ж.-д.
линии Красный Балтиец – Гражданская и на расстоянии от оси I пути
рН
вытяжки
почвогрунта
Сумма
обменных
оснований
мг-экв /100 г
почвогрунта
3
Супесь
7,8
-
-
-
50
Легкий суглинок
6,7
18,65
8,42
68,90
100
Средний суглинок
5,8
6,14
8,07
43,21
200
Средний суглинок
5,0
3,53
15,88
18,20
3
Супесь
7,7
-
-
-
50
Средний суглинок
5,7
6,00
10,59
36,17
100
Средний суглинок
5,2
5,73
11,91
32,48
200
Легкий суглинок
5,3
6,28
14,80
29,79
3
Супесь
7,9
137,38
50
Тяжелый суглинок
7,8
49,86
0,84
98,34
100
Тяжелый суглинок
7,1
41,02
2,90
93,40
3
Супесь
7,6
141,68
0,71
99,50
50
Легкий суглинок
5,1
-
7,8
-
100
Легкий суглинок
5,4
6,00
6,38
48,46
200
Легкий суглинок
6,0
14,25
8,51
62,60
Расстоние от
оси I
пути, м
1300
1500
1700
1900
Степень
Гидролинасыщентическая
ности
кислотность,
мг-экв /100 г основапочвогрунта ниями, %
Гранулометрический состав
почвогрунта
Расстояние
от платф.
Красный
Балтиец
0,35
99,74
189
ПРИЛОЖЕНИЕ В
Расположение железнодорожных и промышленных объектов
Таблица В.1 - Список предприятий и гаражных комплексов, расположенных
вдоль отрезка ж.-д. линии Калитники – Москворечье (Курское направление)
№
1
2
3
Предприятие
Комбинат Мосавтотранс
Эндокринный завод
Таганский ОРПО (овощная база на территории промзоны №25
Волгоградский проспект)
4 ЖБИ-6 (завод железобетонных изделий и конструкций)
6 ОАО Первый Автокомбинат
7 Завод экспериментальных машин
8 Мосжиркомбинат
10 АЗЛК
12 ОАО «Полиграфический комплекс «Пушкинская площадь» в промзоне
№26 «Южный порт»
15 Московский энергомеханический завод
16 Локомотивное депо Люблино (ТЧ-2 МСК);
17 Вагоноремонтное депо Люблино
19 Деревообрабатывающий комбинат ОАО Заречье
21 Люблинский литейно-механический завод в промзоне №58 «ЛюблиноПерерва»
22 Опытный завод ЖБИ-15
23 Локомотивное (моторостроительное) депо Перерва
24 завод «Спортзнак»
25 завод «Электроприбор»
27 Люблинская база «Мосстройснаб»
28 Бетонный завод
29 ГУП Мостеплоэнерго
30 Курьяновское плодовоовощное объединение
31 Московский завод полиметаллов
№№ 5, 9, 11, 12, 13, 14, 18, 20, 26 ГСК (гаражи) и автостоянки
190
1
2
3
5 4
67 8
9
10
11
12 13
14
15
16 17
18
19
20
2221
23 24
25
28
30
31
26
29 27
Рисунок В.1 – Расположение предприятий вдоль отрезка ж.-д. линии
Калитники – Москворечье Курского направления МЖД
191
Таблица
В.2
–
Список
предприятий
и
гаражных
комплексов,
расположенных вдоль отрезка ж.-д. линии Семеновский путепровод – Косино
(Казанское направление МЖД)
№
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
Предприятие
Территория бывшего завода «Мосгипропривод» - помещения сдаются в
аренду.
Промзона – ФГУП завод «Салют» - производство авиадвигателей
Сортировочная ж/д станция Перово - 4
Локомотивное депо ст. Москва-Сортировочная ТЧ-6МСК
Опытный шинный завод НИИ Шинной Промышленности
Московский завод «Вперед» и ОКБ «Кристалл» - производство запасных
частей к вертолётам
ФГУП ВМО РФ «403 Военный завод» - бывшая войсковая часть,
помещения используются как склады
ФГУП ГосНИИ органической химии и технологии - разработка хим.
технологий для применения в народном хозяйстве, уничтожение хим.
оружия и др. опасных материалов
Московский опытно-промышленный завод ВНИИ НП – НИИ по
переработке нефти, исследование нефти, разработка присадок к нефти,
исследование в области разработки и испытаний моторных топлив
№ 10.ФГУП «Центральный институт авиационного моторостроения
(ЦИАМ) им. П.И. Баранова
ТЭЦ-11 им. Уфаева (Мосэнерго)
ОАО Завод холодильного машиностроения «Компрессор»
ФГУП «НИИ космического приборостроения»
НИИ прикладной механики им. академика В.И. Кузнецова – создание,
отработка, производство и испытания гироскопических приборов
Московский завод электромеханической аппаратуры (МЗЭМА) – выпуск
электромеханической
аппаратуры,
производство
трансформаторов,
электродвигателей, электростанций
Территория бывшего завода «Энергофрезер»
Ж/д сортировочная станция Перово
Локомотиво-ремонтный завод «Московский» (МРЛЗ)
ГУП Мосавтотранс–Автокомбинат №10, Автобаза №2 – перевозка светлых
нефтепродуктов, сжиженного газа, противогололёдных реагентов
Завод «Станкоагрегат» (на территории промзоны «Карачарово») – часть в
аренде, часть выпускает оборудование для расснаряжения боеприпасов с
ОВ
ДОК-3 (деревообрабатывающий комбинат)
Погрузочная площадка ст. Перово + автостоянка – перевозка негабаритных
грузов
192
Продолжение таблицы В.2
23
24
25
26
27
28
29
30
31
Машиностроительный завод опытных конструкций (МЗОК) – выпуск
спецавтотехники (кузова, бункеры и контейнеры)
ГСК – 5, автостоянка №14
Автостояночный кооператив №125 «Первой маёвки»
ГСК МГСА – 109
ЗАО «Завод ремонтный электроподвижного состава метрополитена
«ЗРЭПС» - филиал Выхино и институт «Мосметропроект»
ФГУП «НИИ электронной и ионной оптики» ГУП НПО «Орион»
Электродепо «Выхино» московского метрополитена ТЧ-11
Гаражи
ГСК «Выхино»
193
2
1
А
3
10
9
6
4
7
5
8
11
12
13
15
14
8
17 1
16
19
20
22
В
21
23
24
25
26
26
28
27
29
30
31
Рисунок В.2 – Расположение предприятий вдоль отрезка ж.-д. линии Семеновский путепровод – Косино
Казанского направления МЖД (А – МК МЖД, В – Вешняковский путепровод)
194
Московская окружная
железная дорога (МК МЖД)
Сортировочная
станция Перово
МЛРЗ
Горьковское
направление МЖД
Курское
направление МЖД
Рисунок В.3 – Расположение сортировочной станции Перово и пересечение железнодорожных магистралей
195
МК МЖД
Ос
тап
ов
ск
ий п
ро
езд
Курское
направление МЖД
Рисунок В.4 – Промышленная зона Остаповского проезда и пересечение Курского направления МЖД с МК МЖД
196
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
Основные зоны загрязнения почвогрунтов вдоль железной дороги
Таблица Г.1 – Основные зоны загрязнения придорожных территорий вдоль отрезка ж.-д. линии Калитники –
Москворечье Курского направления МЖД
Расстояние от точки отсчета (Нижегородской улицы), суммарный
показатель Z C зон загрязнения и категория почвогрунта
3м
50 м
100 м
150 м
200 м
1
2
3
4
5
0-1,5 км
0-0,4 км
0-2км
Zc=10-23
Z C =20,4
Z C =11-23
Kс Cu =2-8,
Kс Pb =1,5-3,5,
Kс Ni =5-20,
Kс Co =2-3,5
Kс Cr =2-10
«умеренно
опасная»
«умеренно
опасная»
1,7 км
1,5-2 км
Z C =52
Z C =10-22
Кс Ni =37,5
«опасная»
2,3-2,9 км
Z C =43-58
Кс Ni =20-38,
Кс Cr =8-12,
Кс Sn =5,
Кс Cu =4-8
«опасная»
-
Примечания. Улица,
магистраль и другие
объекты города.
6
7
-
между Нижегородской ул. и
платформой Калитники
платформа Калитники,
автокомбинат,
Эндокринный завод и Таганская овощная
база.
если учитывать содержание
серебра, превышающее в 65
раз фон, тогда
почва
относится
к
«опасной»
категории
Железобетонный завод ЖБИ-6, гаражи,
Эндокринный завод. Содержание Cu, Cr, Sn
соотносится с загрязнением почвогрунтов от
железной дороги, а Mo, Zn и Pb – за счет
работы расположенных рядом предприятий
ОАО
Первый
автокомбинат,
Завод
экспериментальных машин
пересечение с МК МЖД
«умеренно
опасная».
-
1,0-1,4 км
Z C =8-29
Кс Mo =33,3
«умеренно
опасная»
Kс Cu = 10
Kс Zn =4
Kс Pb = 2-3
Kс Мо =8-13
Kс Cr =5
Kс Sn =2,5
«умеренно
опасная»
Наличие предприятия
-
-
-
-
-
-
начало Остаповского проезда,
где расположено большое
количество
металлообрабатывающих
предприятий
197
Продолжение таблицы Г.1
1
-
2
4
4,1км
3,5-4км
3,5-4,5км
Z C =47,7
Z C =58-123
Z C =15-67
Kс Cr =7,5
Kс Cu =8;
«опасная»
4,5-5км
3
Kс Cr = 75
медь, никель,
кобальт
«опасная»
5
6
7
-
В
районе платформы Текстильщики,
Гаражный комплекс ГСК «Сигнал»
АЗЛК со стороны I пути
Повышенное
содержание
молибдена и олова
Kс Cu =10;
Kс Ni = 15;
Kс Cr = 38;
Kс Mo =20
«опасная»
-
-
-
-
Полиграфический комплекс «Пушкинская
площадь» в промзоне №26 «Южный порт»
кривой участок железной дороги и к главному
ходу присоединяются подъездные пути от
предприятий со стороны Остаповского
проезда и Московского Южного Порта
-
-
-
-
платформа Люблино, северная горловина
сортировочной
станции
ЛюблиноСортировочное
-
-
Платформа Люблино, на расстоянии 0,5-0,7
км от платформы находится Московский
энергомеханический завод (Z C =98,3).
Здесь разветвляются
станционные пути
сортировочной
станции
ЛюблиноСортировочное.
-
6,8-7,2 км
Московский
энергомеханический
завод,
разветвление
деповских
путей
для
обслуживания
Локомотивного
депо
«Люблино» и Вагоноремонтного депо.
Z C =86 -143
Кс Ni =20-30,
Кс Cr =50-100,
Кс Sn =8, Кс Cu =810, Кс Мо =7-13
«чрезвычайно
опасная»
5,6-6,0км
Z C =66-132
Кс Ni =30-50,
Кс Cu =6-12,
Кс Cо =13-16
Кс Cr =6-10
Kс Мо =33,3-100
«чрезвычайно
опасная»
6,5-7,1км
Z C =25-48
Кс Ni =25,
Кс Cr =4-6,
Кс Cu =6-8, Кс Cо =
5-8
«опасная»
6,1-6,7км
6-6,5км
Z C =40-98
Z C = 37-130
Kс Ni =25-63;
Kс Cr =19;Kс Sn =5
Kс Co =17
Kс Мо =13,3
«опасная»
-
Kс Ni = 75,
Kс Co =25,
Kс Cr = 25
«опасная» и
«чрезвычайно
опасная»
Z C = 31-42,8
Kс Ni = 20-25;
Kс Cr = 12,5
«опасная»
проходит
загруженная
Люблинская
ул.
и
протяженная зона гаражей
вдоль железной дороги
молибден и олово
198
Продолжение таблицы Г.1
1
7,5-8,4км
2
-
Z C =63-109
6
7
-
-
у платформы Депо, где радом располагаются
Локомотивное
депо
Люблино,
Вагоноремонтное депо, гаражи и Люблинский
литейно-механический
завод,
а
также
большое количество деповских путей для
маневрирования локомотивов.
отнесение
к
категории
«опасная» происходит за счет
присутствия
повышенного
содержания в почве свинца и
цинка
-
-
-
Станция Перерва, Локомотивное (Моторостроительное) депо Перерва,
Люблинский литейно-механический завод, завод Электроприбор. В этом месте
расположены большое количество деповских путей, которые сближаются для
выхода из станции Люблино-Сортировочное на главные пути: два для
грузовых и два для пассажирских поездов. В эту же зону подходят подъездные
пути, обслуживающие Опытный завод ЖБИ-15 и завод Электроприбор
9,5-10,3км
-
-
Завод
Электроприбор,
Локомотивное
(Моторостроительное) Депо Перерва. В этом
месте
происходит
сужение
площади
деповских путей, и подходят подъездные пути
к заводам.
-
-
между станциями Перерва и Москворечье,
рядом с Люблинской базой Мосстройснаб,
здесь
проходят
подъездные
пути
Курьяновского
плодовоовощного
объединения.
7-8,2км
4
Z C =26-39
Кс Ni =25-75,
Кс Cr =10-19,
Кс Cu =10-16,
Кс Cо = 5-13,
Кс Pb = 3,8
«опасная»
-
5
3
медь, цинк,
Kс Pb = 2-7,5;
Кс Ni =20-30;
Kс Cr = 10-25;
«опасная»
8,3-9,1км
Z C =68-81
Kс Cu =80,Kс Zn =3
Kс Pb = 3-5;
Kс Ni =25-38;
Kс Co =5-13;
Kс Cr =5-13
«опасная»
9,5 км
-
Z C =57
Кс Ni =38, К Cr =8,
Кс Cu =4,
Кс Cо = 7,
Кс Pb = 3
«опасная»
Z C =52-80
10,5-11,1км
Z C =44-68
Kс Pb = 7,5,
Kс Cu =6, Kс Ni =50,
Kс Co =10;
Kс Cr =7,5;
Kс Sn =3,5-5
«опасная»
Kс Cu =6-10;
Kс Ni = 30-50
«опасная»
11,5км
Z C =14-29
медь, хром
никель,
Kс Sn = 3,3
«допустимая»
и «умеренно
опасная»
На расстоянии 3, 50, 100 и 150
м из-за наличия кадмия Kс Cd =
17-50 почву можно отнести к
категории «опасная»
199
Таблица Г.2 – Основные зоны загрязнения придорожных территорий вдоль отрезка ж.-д. линии Семеновский
путепровод – Косино Казанского направления МЖД
Расстояние от точки отсчета (Семеновский путепровод), суммарный
показатель Z C зон загрязнения и категория почвогрунта
3м
50 м
100 м
150 м
200 м
1
2
3
4
5
0-0,5 км
0,4-0,6 км
Z C =74
Z C =14-20,5
Кс Cu =10;
Кс Ni =37,5;
Кс Co =16,7;
Кс Cr =10,
Кс Pb =1,5
«опасная»
0,5-1км
2,1-2,4 км
Z C =126-152
Кс Ni =75-100;
Кс Cr = 15-19;
Кс Co =33; К Sn =6,7
«чрезвычайно
опасная»
6
-
Кс Cu =2-6;
Кс Ni =3; Кс Cr =2
«умеренно
опасная»
-
-
-
Z C =96-190
Кс Ni =100-125,
Кс Cu =10-12;
Кс Cr = 18-25,
Кс Co =21-33;
Кс Sn =6,7;
Кс Zn =3; Кс Pb =3,8;
Кс Мо =5
«чрезвычайно
опасная»
Наличие предприятия
0,7-1,4 км
Z C =66-72
Кс Zn =25;
Кс Sn =10-33;
Кс Cu =10-20;
Кс W =8;
Кс Pb =6-10
«опасная»
1,4-2,2 км
Улица, магистраль и
другие объекты города.
Примечания
7
Пересечение с Семеновским
путепроводом через железную
дорогу, где рядом
расположена территория
бывшего завода
«Мосгипропривод»
территория Семеновской промзоны №20, в
которую входит территория бывшего завода
«Мосгипропривод» и ФГУП завод «Салют»
напротив горловины Сортировочной станции
Перово-4
Здесь обнаружено высокое
содержание вольфрама для 3 м
(К W =100-120), который на
остальной территории участка
только в 2,5 раза больше
фона.
Территория Сортировочной станции Перово4. Пробы также отбирались со стороны
территории Московского опытнопромышленного завода ВНИИ НП. Напротив
находится Московский машиностроительный
завод «Вперед» и ОКБ «Кристалл»
Платформа Сортировочная и
перегон между платформами
Сортировочная и Новая
Самое большое содержание
меди К Cu =12-24 для 3м.
Для 50м самое большое
содержание кобальта и цинка
Z C =108-193
Кс Ni =62,5-125;
Кс Cu =3-12;
Кс Co =17-42;
Кс Cr =10-25;
Кс Sn =3-10;
Кс W =10
«чрезвычайно
опасная»
-
-
-
200
Продолжение таблицы Г.2
1
3,2-3,5 км
2
-
Z C =79-110
3,4-4,1 км
4
-
5
-
Z C =18-41
Кс Ni =62-75,
Кс Cu =4-6, Кс Cr =
25, Кс Co =12-17
«опасная»
3,5-3,9км
3
Кс Ni =15;
К Cr =7,5
Кс Cu =4-12
«опасная»
пересечение с МКМЖД
-
-
-
С одной стороны МК МЖД находятся ОАО
Завод холодильного машиностроения
«Компрессор», с другой территория бывшего
Завода «Энергофрезер»
-
-
-
-
Сортировочная станция Перово,
Локомотиво-ремонтный завод «Московский»
(МРЛЗ) Московской железной дороги ГУП
Мосавтотранс–Автокомбинат №10, Автобаза
№2, Завод «Станкоагрегат» (на территории
промзоны «Карачарово»)
-
-
-
посередине между платформами Фрезер и
Перово рядом с заводом «Станкоагрегат»
Кс Ni =100,
Кс Cu =8 Кс Cr =19,
Кс Co =17, Кс Sn =2
«чрезвычайно
опасная»
Z C =68-108
Кс Ni =50-75,
Кс Cu =6-8,
Кс Cr =10-25,
Кс Co =8-10
Кс Pb =2
«опасная»
-
7
после платформы Новая,
перед платформой Фрезер, где
путепровод Казанского
направления проходит над
путями МК МЖД. На 50м от
колеи самое большое
содержание свинца К Pb =5.
-
Z C =134
4,5-5,5 км
6
территория ФГУП «Российско-научно
исследовательский институт космического
приборостроения» – ГП концерна
«Росавиакосмос» и Московского завода
электромеханической аппаратуры (МЗЭМА).
Выбросы ТЭЦ-11 им. Уфаева (Мосэнерго)
5,5-5,8 км
Z C =32-75
Кс Ni =37-50;
Кс Cu =4-10;
Кс Cr =15;
Кс Co =12,5; Кс Sn
=5 «опасная»
-
Для 50м К Cd =150-300
здесь переводит почву в
категорию
«чрезвычайно
опасная».
201
Продолжение таблицы Г.2
1
2
3
7,5-7,8 км
7,3-7,7 км
7,9-8,5 км
Z C =51-84
Z C =86-137
Z C =73-112
4
-
Кс Ni =75-100;
Кс Cu =12;
Кс Cr =19;
Кс Co =17; Кс Sn
=7
«чрезвычайно
опасная»
-
8,3-8,5 км
8,5-9 км
Z C =47-95
Zc=73-180
Кс Ni =75;Кс Cu =6
; Кс Cr =15;
Кс Co =21;
«опасная»
9-10 км
10-10,5 км
Z C =71-127
Кс Ni =75, Кс Cu =4;
Кс Cr = 25-38;
Кс Co =10-17;
«опасная»
11,4-11,6 км 11,3-12км
Z C =157-162
Кс Ni =100;
Кс Cu =4-6; Кс Cr =
25; Кс Co =25-33;
Кс Sn =2; Кс Pb =3,8
«чрезвычайно
опасная»
Z C =117-162
Кс Ni =37-100;
Кс Cu =10;
Кс Cr =19-38;
Кс Co =8-33; Кс Sn
=3,3;Кс Pb =2,5
«опасная»
7
напротив завода через
железную дорогу расположена
лесопарковая зона Кусково.
-
со стороны парка находится Автостояночный
кооператив №125 «Первой маёвки»
Рядом с пересечением ул.
Паперника сверху железной
дороги по Вишняковскому
путепроводу
-
-
-
-
располагается ряд гаражных кооперативов
ГСК МГСА-109 по разные стороны железной
дороги между платформами Вешняки и
Выхино
ЗАО «Завод ремонтный электроподвижного
состава метрополитена «ЗРЭПС» - филиал
Выхино и институт «Мосметропроект», а
также Электродепо «Выхино» московского
метрополитена ТЧ-11.
-
-
-
-
-
Z C =126-167
Кс Ni =75-100;
Кс Cu =6-8;
Кс Cr =25-31;
Кс Co =25-33;
Кс Sn =3; Кс Pb
=3,8
«чрезвычайно
опасная»
Кс Ni =50-100;
Кс Cu =3-4;
Кс Cr =15-37;
Кс Co =13-42;
Кс Pb = 1,5-3,8;
чрезвычайно
опасная»
6
между платформами Плющево и Вишняки
рядом с Машиностроительным заводом
опытных конструкций (МЗОК) и ГСК – 5 с
автостоянкой №14
Кс Ni =50-75;
Кс Cu =4-12;
Кс Co =13-17;
Кс Cr =12-25;
Кс Pb =3,8
«опасная»
Кс Ni =25-50;
Кс Cu =6; Кс Cr =
10-12,5; Кс Co =17
«опасная»
-
5
-
-
Между платформой Выхино и
МКАД
МКАД сверху пересекает
Казанское направление МЖД
по путепроводу
Концентрация свинца, цинка
и
вольфрама
в
почве
находится на уровне фонового
содержания.
202
ПРИЛОЖЕНИЕ Д
Изменение содержания металлов в почвогрунтах вдоль отрезков железной дороги
Суммарный показатель загрязнения
почвогрунтов тяжелыми металлами, Zc
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
1
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
Расстояние, км
6,5
7
7,5
3м
8
50 м
8,5
100 м
9
9,5
10
10,5
11
Москворечье, № 31
№ 25
№ 18, 21
№ 19, 20
№ 22
Перерва, № 23, 24
Депо
№ 16
№ 17
№ 15
Люблино
№ 14
№ 13
№ 12
№ 11
Текстильщики, № 10
№9
№6
№7
№8
МК МЖД
№ 4, 5
1,5
№ 27
№ 28
№ 29
№ 30
0,5
№ 26
0
№1
Калитники
0
№2
№3
10
11,5
12 (км)
200 м
Рисунок Д.1 – Суммарный показатель загрязнения почвогрунтов тяжелыми металлами Zc отрезка ж.-д. линии
Калитники – Москворечье на различном расстоянии от главного хода Курского направления МЖД (от оси I или II пути)
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
6,5
Расстояние, км
7
7,5
3м
8
50 м
8,5
9
100 м
9,5
10
10,5
11
11,5
пл. Косино
№ 27
№ 28
№ 29
№ 30
№ 31
МКАД
пл. Выхино
№ 26
№ 26
№ 26
пл. Вешняки
№ 25
№ 23
№ 24
пл. Плющево
№ 21
пл. Перово
№ 22
Горьковское направл.
№ 20
№ 17
№ 18
№ 19
пл. Фрезер, № 16
№ 12, 14
МК МЖД
№ 15
Шоссе Энтузиастов
№ 11
пл. Новая
№ 13
№ 5, 8
№ 4, 7
№ 6, 9, 10
№3
пл. Сортировочная
№2
ул. Госпитальный вал
№1
Суммарный показатель загрязнения
почвогрунтов тяжелыми металлами, Zc
203
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
12 км
200 м
Рисунок Д.2 – Суммарный показатель загрязнения почвогрунтов тяжелыми металлами Zc отрезка ж.-д. линии
Семеновский путепровод – Косино на различном расстоянии от Казанского направления МЖД (от оси I или II пути)
204
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
6,5
Расстояние, км
Рисунок
7
7,5
3м
50 м
8
100 м
8,5
9
9,5
10
10,5
11
Москворечье, № 31
№ 25
№ 18, 21
№ 19, 20
№ 22
Перерва, № 23, 24
Депо
№ 16
№ 17
№ 15
Люблино
№ 14
№ 13
№ 11
№9
№6
№7
№8
МОЖД
№ 4, 5
№2
№3
1,5
№ 27
№ 28
№ 29
№ 30
0,5
№ 26
0
№1
Калитники
0
№ 12
1
Текстильщики, № 10
Коэффициент концентрации кадмия, Kc
11
11,5
12(к
200 м
Д.3 – Коэффициенты концентрации кадмия в почвогрунтах отрезка ж.-д. линии
Москворечье на различном расстоянии от от оси I и II пути главного хода Курского направления МЖД
Калитники
–
32
30
28
26
24
22
20
18
16
14
12
10
3
5,5
6
6,5
Расстояние, км
7
7,5
3м
8
50 м
8,5
9
100 м
9,5
10
10,5
11
пл. Косино
№ 27
№ 28
№ 29
№ 30
№ 31
МКАД
пл. Выхино
№ 26
№ 26
№ 26
пл. Вешняки
№ 25
5
№ 23
№ 24
4,5
пл. Плющево
4
№ 21
пл. Перово
№ 22
Горьковское направл.
№ 12, 14
МК МЖД
3,5
№ 20
2,5
№ 15
Шоссе Энтузиастов
№ 11
пл. Новая
№ 13
№ 5, 8
2
№ 17
№ 18
№ 19
1,5
пл. Фрезер, № 16
1
№ 4, 7
0,5
№ 6, 9, 10
0
№3
пл. Сортировочная
2
0
№2
8
6
4
ул. Госпитальный вал
№1
Коэффициент концентрации кадмия, Кс
205
11,5
12 12,5
км
200 м
Рисунок Д.4 – Коэффициенты концентрации кадмия в почвогрунтах отрезка ж.-д. линии Семеновский путепровод
– Косино на различном расстоянии от оси I и II пути главного хода Казанского направления МЖД
206
Коэффициент концентрации никеля, Кс
80
75
70
65
60
55
50
45
40
35
30
25
20
15
10
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
Расстояние, км
Рисунок Д.5 –
6,5
7
7,5
3м
8
50 м
8,5
100 м
9
9,5
10
10,5
11
Москворечье, № 31
№ 25
№ 18, 21
№ 19, 20
№ 22
Перерва, № 23, 24
№ 16
№ 17
Депо
№ 15
№ 14
Люблино
№ 13
№ 12
№ 11
№9
№6
№7
№8
МК МЖД
№ 4, 5
№2
№3
1
№ 27
№ 28
№ 29
№ 30
0,5
№ 26
0
№1
Калитники
0
Текстильщики, № 10
5
11,5
12
200 м
Коэффициенты концентрации никеля в почвогрунтах отрезка ж.-д.
линии Калитники
Москворечье на удалении 3, 50. 100 и 200 м от оси I и II пути главного хода Курского направления МЖД
–
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
Расстояние, км
6,5
7
7,5
3м
8
50 м
– Косино на различном расстоянии от главного хода Казанского направления МЖД
8,5
100 м
9
9,5
10
10,5
11
11,5
пл. Косино
№ 27
№ 28
№ 29
№ 30
№ 31
МКАД
пл. Выхино
№ 26
№ 26
№ 26
пл. Вешняки
№ 25
№ 23
№ 24
пл. Плющево
№ 21
пл. Перово
№ 22
Горьковское направл.
№ 20
№ 17
№ 18
№ 19
пл. Фрезер, № 16
№ 12, 14
МК МЖД
№ 15
Шоссе Энтузиастов
№ 11
пл. Новая
№ 13
№ 5, 8
№ 4, 7
№ 6, 9, 10
№3
пл. Сортировочная
№2
ул. Госпитальный вал
№1
Коэффициент концентрации никеля, Кс
207
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
12
12,5
км
200 м
Рисунок Д.6 – Коэффициенты концентрации никеля в почвогрунтах отрезка ж.-д. линии Семеновский путепровод
208
Коэффициент концентрации свинца, Kc
8
7
6
5
4
3
2
1
1
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
Расстояние, км
Рисунок Д.7
–
6,5
7
3м
7,5
50 м
8
100 м
8,5
9
№ 25
№ 18, 21
№ 19, 20
№ 22
Перерва, №
Депо
№ 16
№ 17
№ 15
Люблино
№ 14
№ 13
№ 12
№ 11
Текстильщики,
№9
№6
№7
№8
МК МЖД
№ 4, 5
1,5
9,5
10
№ 27
№ 28
№ 29
№ 30
0,5
№ 26
0
№2
№3
Калитники
№1
0
10,5
11
11,5
200 м
Коэффициенты концентрации свинца в почвогрунтах отрезка ж.-д. линии Калитники
Москворечье на удалении 3, 50. 100 и 200 м от оси I и II пути главного хода Курского направления МЖД
–
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
6,5
Расстояние, км
7
7,5
3м
8
50 м
8,5
100 м
9
9,5
10
– Косино на различном расстоянии от оси I и II пути главного хода Казанского направления МЖД
10,5
11
11,5
пл. Косино
№ 27
№ 28
№ 29
№ 30
№ 31
МКАД
пл. Выхино
№ 26
№ 26
№ 26
пл. Вешняки
№ 25
№ 23
№ 24
пл. Плющево
№ 21
пл. Перово
№ 22
Горьковское направл.
№ 20
№ 17
№ 18
№ 19
пл. Фрезер, № 16
№ 12, 14
МК МЖД
№ 15
Шоссе Энтузиастов
№ 11
пл. Новая
№ 13
№ 5, 8
№ 4, 7
№ 6, 9, 10
№3
пл. Сортировочная
№2
ул. Госпитальный вал
№1
Коэффициент концентрации свинца, Кс
209
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
12
12,5
км
200 м
Рисунок Д.8 – Коэффициенты концентрации свинца в почвогрунтах отрезка ж.-д. линии Семеновский путепровод