Введение
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Загрязнение окружающей среды предприятиями промышленности и транспортными средствами, вызывающее деградацию среды обитания и наносящее ущерб здоровью населения, остается наиболее острой экологической проблемой, имеющей приоритетное социальное и экономическое значение.
Ужесточение государственного контроля за состоянием окружающей среды связано с ратификацией ряда международных соглашений и участием в долгосрочных программах, предусматривающих интенсивное использование одного из наиболее экологически чистых видов транспорта -железнодорожного (Алексеенко, 2000, 2003; Государственный доклад ..., 2003; Касимов, 2000). В связи с этим, большое значение приобретают исследования, направленные на оценку и минимизацию экологических рисков, обусловленных факторами воздействия различных видов транспорта, выявление роли каждого из них.
Познание закономерностей и особенностей воздействия химических факторов на прижелезнодорожные территории является, несомненно, актуальной проблемой для прогноза будущего состояния почвы и окружающей среды в целом.
Цель исследования. Основной целью работы являлась экогеохимическая оценка воздействия железнодорожного транспорта при длительном функционировании (около 140 лет) и наиболее крупных его узлов на экосистемы прилегающих территорий в условиях Воронежской области и изучение особенностей пространственного распространения поллютантов.
В рамках поставленной цели были выполнены следующие задачи.
1. Исследовано влияние железнодорожного транспорта на содержание двух групп загрязнителей: тяжелых металлов (свинца, кадмия, меди, цинка, хрома, никеля, марганца) и углеводородов (бензола, нефтепродуктов) в почвах и растениях.
5
2. Изучены изменения в природных экосистемах, происходящих под воздействием железнодорожного транспорта, и выявлены взаимосвязи аккумуляции загрязняющих веществ в различных средах.
3. Сформированы базы данных по загрязнению различных участков Юго-Восточной железной дороги (в пределах г. Воронежа по пяти разбросанным по территории города участкам узла и г. Лиски с компактно расположенным узлом в условиях равнинного рельефа).
4. На примере северо-западной части города Лиски и железнодорожного узла созданы карты-схемы валового содержания загрязняющих веществ в почве прилегающих территорий.
5. Определена роль железной дороги в формировании флоры придорожных пространств.
6. Предложены практические меры для снижения экологического риска от железнодорожного транспорта.
. Объекты исследования. Объектами исследования служили территории железнодорожных узлов г.г. Воронеж и Лиски, с прилегающими линейными участками железных дорог, в пределах которых в качестве предмета исследования изучались депонирующие среды прилегающих к железной дороге территорий.
Научная новизна работы определяется тем, что впервые дана эколого-геохимическая оценка степени воздействия крупных участков Юго-Восточной железной дороги. Получены данные об особенностях накопления загрязняющих веществ на прилегающих территориях.
Созданы экогеохимические карты содержания загрязняющих веществ в почвенном покрове Лискинского железнодорожного узла и прилегающих территорий города Лиски.
Установлены корреляционные зависимости распределения тяжелых металлов и углеводородов в депонирующих средах.
Впервые проведено совместное флористическое и геохимическое исследование растительности прижелезнодорожных территорий.
6
Практическая значимость работы. Экогеохимические карты содержания загрязняющих веществ в почвенном покрове Лискинского железнодорожного узла и части города Лиски, а также картосхема суммарного показателя загрязнения, используются для оценки воздействия и при выполнении природоохранных мероприятий на обследованных территориях Юго-Восточной железной дороги.
Комплексная диагностика состояния окружающей среды на различных участках Юго-Восточной железной дороги выявила ряд информативных показателей, по которым целесообразно проводить мониторинговые наблюдения. Совместный анализ загрязнения атмосферы с почвенным и растительным покровом железнодорожных ландшафтов позволил определить корреляционные связи между содержаниями загрязняющих веществ в различных средах. Дана количественная характеристика определенных металлов в растениях, с выделением наиболее чувствительных групп.
Исследования состояния почвенного покрова были включены в план мониторинговых наблюдений на территории Воронежской области. Материалы исследований вошли в доклады: «О состоянии и использовании минерально-сырьевых, водных, лесных ресурсов, состоянии и охране окружающей среды Воронежской области» за 2001 и 2002 годы.
Положения, выносимые на защиту.
1. Экогеохимическое влияние крупных железнодорожных узлов на прилегающую территорию происходит под действием ряда разных химических факторов, что позволяет ранжировать территории с учетом особенностей их хозяйственного использования.
2. Продолжительность работы железнодорожных участков и узлов, наряду с интенсивностью транспортных потоков являются основными факторами, формирующими экогеохимические аномалии на железнодорожном транспорте.
7
3. Влияние крупных железнодорожных узлов и прилегающих к ним участков распространяется за пределы зоны отчуждения, установленной существующими нормативами, превышая их в 1,5 — 2 раза.
4. Особенности инженерного устройства дорожного полотна и накопление поллютантов в прижелезнодорожном пространстве приводят к формированию мезофитной флоры и изменениям в растительных сообществах, связанных с постепенной заменой видов естественных сообществ в сторону нитрофилов.
Организация и методика исследований. Основу диссертации составляют результаты собственных исследований, проведенных автором на Юго-Восточной железной дороге в период с 1999 по 2004 гг.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены и представлены на И(Х) съезде Русского ботанического общества «Проблемы ботаники на рубеже XX-XXI веков», г. Санкт-Петербург; на международной научной конференции «География, общество, окружающая среда: развитие географии в странах Центральной и Восточной Европы», г. Калининград; на V региональной научно-технической конференции «Вопросы региональной экологии», г. Тамбов; на V Всероссийской конференции по анализу объектов окружающей среды «Экоаналитика-2003», г. Санкт-Петербург; на научной конференции «Благополучная среда обитания - залог здоровья населения», г. Воронеж; на международной научной конференции «Современные проблемы загрязнения почв», г. Москва; на международной научной конференции «Черноземы Центральной России: генезис, география, эволюция», г. Воронеж; на ежегодных отчетных научных сессиях ВГУ.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 работ.
Структура и объем работы. Диссертация включает введение, 6 глав, заключение, выводы и приложение. Текстовая часть работы содержит 177 страниц машинописного текста, включая 35 таблиц, 50 рисунков. Список литературы включает 212 источников, в том числе 14 иностранных.
8
Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю д.б.н., проф., А.И. Федоровой, д.г.н., проф. В.И. Федотову, д.г.н., проф. С.А. Куролапу, д.г.н. Григорьевской А.Я., руководителю ВФ ФГУ «СИАК по ЦР» СМ. Сысоеву, коллективу ВФ ФГУ «СИАК по ЦР», студентам и преподавателям кафедры геоэкологии и мониторинга окружающей среды за обстоятельный анализ работы.
ГЛАВА 1. ВЛИЯНИЕ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА НА ПРИЛЕГАЮЩИЕ ПРОСТРАНСТВА
Железнодорожный транспорт, в его современном понимании, зародился вначале XIX века и для многих стран, стал основным видом транспорта, оказав огромное влияние на развитие цивилизации. Не стала исключением и Россия: появление железной дороги было предопределено всем ходом исторического развития страны (интересы развития внутренней и внешней торговли, военно-стратегические соображения, экономика страны в целом).
Железная дорога в настоящее время является одним из наиболее перспективных и развитых видов транспорта во всем мире. На современном этапе, железнодорожный транспорт - одна из стабильных отраслей материального производства, что объясняется надежностью и экономической выгодой. Транспортные магистрали железных дорог не изменялись с момента их строительства, а лишь дополнялись новыми участками и техническими новшествами. Большие перемены происходили с подвижным составом, который изменялся вместе с техническим прогрессом, переходя на новые современные виды топлива и материалы.
Тем не менее, в различных странах в первой половине XX столетия, замедлился темп роста сети, а с 50-х годов общая протяженность железных дорог Мира постепенно начала уменьшаться, что связано с сокращением темпов роста перевозок, более быстрым развитием автомобильного, трубопроводного и воздушного транспорта. Сокращение территорий занимаемых железной дорогой заставляет по-новому рассматривать последствия воздействий транспорта на занимаемые пространства (рис. 1Л.).
Согласно разработанной пятилетней экологической программы, на железнодорожном транспорте осуществляются мероприятия направленные на снижение негативного воздействия на окружающую среду. Несмотря на это, неизменными остаются основные факторы загрязнения прижелезнодорожных территорий.
10
Рис. 1.1. Участок Юго-Восточной железной дороги (ст. Подклетная) через два года после демонтажа дорожного полотна.
11
1.1Железнодорожный транспорт как источник электромагнитного
излучения.
Железнодорожный транспорт занимает ведущее место как загрязнитель окружающей среды электромагнитным излучением (ЭМИ). Электромагнитные поля (ЭМП) возникают в присутствии электрического тока электрифицированных линий железных дорог. Электромагнитное поле определяется как электростатическими взаимодействиями, возникающими между заряженными частицами, так и магнитной составляющей ЭМП. Обе составляющие ЭМП (электростатическая и магнитная) различаются и по степени биологической активности и по устойчивости во внешней среде: электрические поля почти полностью блокируются естественными преградами (особенностями рельефа местности, деревьями, постройками), в то время как магнитные поля способны проникать через них. (Гичев, 1999). Применительно к человеку электрические поля задерживаются поверхностными тканями, однако при уровне ЭМИ в 100 мВт/с*м и выше выявлено отрицательное влияние на здоровье персонала железной дороги (Маслов, 1995). Ишемическая болезнь сердца у машинистов электролокомотивов регистрируется, начиная с 20 - 29 лет, и встречается в 2 раза чаще, чем у машинистов пригородных электропоездов (Анализ..., 1995). Обследование населения одного из районов г. Новосибирска выявило более высокое распространение гипертонической болезни среди населения, постоянно проживающего в домах, расположенных на расстоянии менее 100 м от линий электропередач (Экологические..., 1996).