Экспериментальная оценка показателей водной миграции противогололёдных материалов

Введение. Применение противогололёдных материалов (ПГМ) помимо непосредственного влияния на здоровье человека может воздействовать на него косвенно, ухудшая состояние объектов окружающей среды, в том числе и состояние почвы. По данным литературы, регулярное применение ПГМ вдоль автомобильных дорог приводит к формированию техногенных почвенных аномалий повышенного содержания солей, распределённых по вертикальному и горизонтальному профилям. Высокое солесодержание обусловливает увеличение миграционной способности сопутствующих поллютантов – тяжёлых металлов, переводя их в подвижные формы. Изучение миграционных процессов токсикантов является одной из гигиенически значимых задач нормирования. Таким образом, целью настоящего исследования является изучение влияния суммарной нагрузки противогололёдных материалов на почвы.

Материал и методы. Изучено влияние твёрдого ПГМ нитратной группы, в состав которого входят (NН₂)₂СO, Mg(NO₃)₂ и NH₄NO₃, с различной степенью нагрузки на верхний корнеобитаемый слой дерново-подзолистой и городской почв для установления их поглотительной способности и миграции солей в нижележащие горизонты в модельном эксперименте.

Результаты. Установлено, что в водных фильтратах содержится значительное количество катионов кальция (Ca²⁺) по сравнению с контролем. Процесс вымывания кальция наиболее интенсивно происходит в антропогенно преобразованной городской почве, которая в большей степени подвержена антигололёдной нагрузке.

Заключение. Таким образом, зональная (дерново-подзолистая) почва обладает большей аккумулирующей способностью к компонентам ПГМ и низкой буферной активностью в сравнении с городской почвой. Учитывая специфические особенности почвенных процессов под воздействием компонентов ПГМ, возникает опасность вторичного загрязнения грунтовых вод. В связи с этим система мониторинга качества почв должна учитывать комплексный подход, а профилактические мероприятия по оздоровлению городских почв необходимо планировать, предусматривая неизбежность применения ПГМ в зимний период в целях обеспечения безопасности дорожного движения.

1. Wu J., Kim H. Impacts of road salts on leaching behavior of lead contaminated soil. J Hazard. 2017; 324: 291-7.

2. Cunningham M.A., Snyder E., Yonkin D., Ross M., Elsen T. Accumulation of deicing salts in soils in an urban environment. Urban Ecosyst. 2008; 11: 17-31.

3. World Health Organization. Health effects of particulate matter. Available at: http://www.euro.who.int/__data/assets/pdf_file/0006/189051/Health-effects-of-particulate-matter-final-Eng.pdf

4. Кошелева Н.Е., Кузьминская Н.Ю., Терская Е.В. Засоление и осолонцевание городских почв из-за применения противогололёдных реагентов (на примере Западного административного округа Москвы). Инженерные Изыскания. 2017; 6-7: 64-77.

5. Лысиков А.Б. Влияние противогололедных реагентов на состояние почвы придорожных сосняков Серебряноборского опытного лесничества. Лесоведение. 2017; 6: 446-51.

6. Никифорова Е.М., Кошелева Н.Е., Хайбрахманов Т.С. Экологические последствия применения противогололёдных реагентов для почв восточного административного округа Москвы. Вестник Московского университета. Серия 5. География. 2016; 3: 40-9.

7. Lee S.Z., Chang L., Yang H.H., Chen C.M., Liu M.C. Adsorption characteristics of lead onto soils. J Hazard. 1998; 63 (1): 37-49.

8. Kim E.J., Herrera J.E., Huggins D., Braam J., Koshowski S. Effect of pH on the concentrations of lead and trace contaminants in drinking water: A combined batch, pipe loop and sentinel home study. Water Res. 2011; 45 (9): 2763-74.

9. Stumm W., Morgan J.J. Aquatic Chemistry: Chemical equilibria and rates in natural Waters. New York: Wiley; 1996. 1040 p.

10. Amrhein C., Mosher P.A., Strong J.E., Pacheco P.G. Trace Metal Solubility in Soils and Waters Receiving Deicing Salts. J Environ Qual. 1994; 23 (2): 219-27.

11. Amrhein C., Mosher P.A., Strong J.E. Colloid-Assisted Transport of Trace-Metals in Roadside Soils Receiving Deicing Salts. Soil Sci Soc Am J. 1993; 57 (5): 1212-7.

12. Amrhein C., Strong J.E. The Effect of Deicing Salts on Trace Metal Mobility in Roadside Soils. J Environ Qual. 1990; 19 (4): 765-72.

13. Amrheln C., Strong J.E., Mosher P.A. Effect of Deicing Salts on Metal and Organic Matter Mobilization in Roadside Soils. Environ Sci Technol. 1992; 26 (4): 703-9.

14. Bauske B., Goets D. Effects of Deicing-Salts on Heavy Metal Mobility Zum Einflußvon Streusalzen auf die Beweglichkeit von Schwermetallen. Acta Hydrochim Hydrobiol. 1993; 21 (1): 38-42.

15. Warren L.A., Zimmerman A.P. The influence of temperature and NaCl on cadmium, copper and zinc partitioning among suspended particulate and dissolved phases in an urban river. Water Res. 1994; 28 (9): 1921-31.

16. Bäckström M., Karlsson S., Bäckman L., Folkeson L., Lind B. Mobilisation of heavy metals by deicing salts in a roadside environment. Water Res. 2004; 38 (3): 720-32.

17. Interlandi S.J., Crockett C.S. Recent water quality trends in the Schuylkill River, Pennsylvania, USA: a preliminary assessment of the relative influences of climate, river discharge and suburban development. Water Res. 2003; 37 (8): 1737-48.

18. Maxe L. Sources of major chemical constituents in surface water and groundwater of southern Sweden. Nord Hydrol. 2001; 32 (2): 34-115.

19. Jones B., Snodgrass J.W., Ownby D.R. Relative Toxicity of NaCl and Road Deicing Salt to Developing Amphibians. Copeia. 2015; 103 (1): 72-7.

20. Silver P., Rupprecht S.M., Stauffer M.F. Temperature-Dependent Effects of Road Deicing Salt on Chironomid Larvae. Wetlands. 2009; 29: 942-51.

21. Li F., Wu G., Hu S., Fan Z., Gao Q. Growth Behavior and Physiological Characteristics of Chlorella vulgaris in the Presence of Deicing Salt. Procedia Environ Sci. 2013; 18: 20-5.

22. Кадыров Д.Э., Лихачев А.Н., Хомяков Д.М., Щигрива М.М. Действие жидких противогололёдных реагентов на состав микробиоты дерново-подзолистой почвы в условиях мегаполиса. Вестник Российской военно-медицинской академии. 2008; 23 (3): 343

23. Mamilov A., Oliver M.D., Inubushi K. Microbial eco-physiology of degrading Aral sea wetlands: Consequences for C-cycling. J Soil Sci Plant Nutr. 2004; 50 (6): 839-42.

24. Yuan B.C., Li Z.Z., Liu H., Gao M., Zhang Y.Y. Microbial biomass and activity in salt affected soils under arid conditions. Appl Soil Ecol. 2007; 35 (2): 319-28.

25. Герасимов А.О., Чугунова М.В. Влияние загрязнения дерново-подзолистой почвы противогололёдными реагентами на высшие растения и почвенные микроорганизмы. Экология и промышленность России. 2015; 19 (4): 59-63

26. Craig S., Zhu W. Impacts of Deicing Salt and Nitrogen Addition on Soil Nitrogen and Carbon Cycling in a Roadside Ecosystem. Water Air Soil Poll. 2018; 229 (6): 187.

27. Černohlávková J., Hofman J., Bartoš T., Sanka M., Anděl P. Effects of road deicing salts on soil microorganisms. Plant Soil Environ. 2008; 54 (11): 479-85.

28. Denby B.R., Ketzel M., Ellermann T., Stojiljkovic A., Kupiainen K., Niemi J.V. et al. Road salt emissions: A comparison of measurements and modelling using the NORTRIP road dust emission model. Atmos Environ. 2016; 141: 508-22.

29. Ducret-Stich R.E., Tsai M.Y., Thimmaiah D., Künzli N., Hopke P.K., Phuleria P.C. PM10 source apportionment in a Swiss Alpine valley impacted by highway traffic. Environ Sci Pollut Res. 2013; 20 (9): 6496-508.

30. Малышева А.Г., Шелепова О.В., Водянова М.А., Донерьян Л.Г., Ушакова О.В., Юдин С.М. Эколого-гигиенические проблемы применения противогололёдных реагентов в условиях крупного мегаполиса (на примере территории города Москвы). Гигиена и санитария. 2018; 97 (11): 1032-7.

31. Крятов И.А., Тонкопий Н.И., Водянова М.А., Русаков Н.В., Донерьян Л.Г., Евсеева И.С. и соавт. Методические подходы к обоснованию гигиенических требований к применению противогололёдных материалов. Гигиена и санитария. 2014; 93 (6): 52-4.

32. Ворончихина Е.А., Щукин А.В., Щукина Н.И. К оценке геохимического состояния урбоэкосистемы Перми в связи с использованием противогололёдных реагентов. Географический вестник. 2014; 29 (2): 78-94.

33. Рахманин Ю.А., Бобровницкий И.П., Синицына О.О. Научные основы формирования нового профилактического направления - медицина окружающей среды. Материалы XII Всероссийского съезда гигиенистов и санитарных врачей. Москва, 17-18 ноября 2017 г. М.; 2017: 27-30.