Расчет ущерба от изъятия полосы отвода автодороги из сельскохозяйственного производства

Содержание Введение Глава 1. Автотранспорт как источник загрязнения окружающей среды (обзор литературы)

1.1 Распределение выбросов автотранспорта в окружающей среде

1.2 Факторы, влияющие на распространение отработавших газов

1.3 Механизм трансформации загрязнений в окружающей среде

1.4 Влияние транспортных загрязнений на окружающую среду

1.5 Влияние компонентов отработавших газов на придорожные участки

1.6 Влияние компонентов отработавших газов на здоровье человека

1.7 Нормирование выбросов загрязняющих веществ при эксплуатации транспорта Глава 2. Место, условия и методики проведения исследований

2.1 Место проведения исследования

2.1.1 Природно — климатическая характеристика района

2.1.2 Агроэкологическая характеристика хозяйства

2.1.3 Характеристика хозяйственной деятельности предприятия

2.2 Методики проведения исследования Глава 3. Результаты исследований и их обсуждение

3.1 Влияние ветра на распространение ОГ ДВС

3.2 Характеристика интенсивности движения автомобильного транспорта

3.3 Характеристика выбросов автомобильного транспорта

3.4 Агрохимический анализ исследуемых почв

3.5 Изучение фитотоксичности почвенных образцов придорожных участков

3.6 Результаты исследования талых вод придорожных участков

3.7 Изучение фитотоксичности талых вод придорожных участков Глава 4. Расчет ущерба от изъятия полосы отвода автодороги из сельскохозяйственного производства Выводы Библиографический список Приложение

Введение

Вследствие загрязнения окружающей среды вредными веществами отработавших газов двигателей внутреннего сгорания зоной экологического бедствия становятся промышленные и сельскохозяйственные регионы. Проблема дальнейшего снижения вредных выбросов двигателей все более обостряется ввиду непрерывного увеличения парка эксплуатируемых автотранспортных средств, уплотнения автотранспортных потоков, нестабильности показателей самих мероприятий по снижению вредных веществ в процессе эксплуатации. В денежном исчислении величина ежегодного экологического ущерба (загрязнение атмосферы, шум, воздействие на климат) от функционирования автотранспортного комплекса Российской Федерации достигает 2−3% валового национального продукта (Салова Т.Ю., 2004).

По вопросу о влиянии выбросов автотранспорта на растения различных групп существует единое мнение — непосредственная близость автодороги отрицательно влияет на компоненты агрофитоценоза. Загрязнение окружающей среды токсичными компонентами отработавших газов приводит к большим экономическим потерям в хозяйстве, так как токсичные вещества вызывают нарушения роста растений, ухудшение качества кормов и потерям в животноводстве.

По территории СХП «Семёновский» Очёрского района проходит автодорога федерального значения «Волга» М-7. В течение суток по этой дороге проезжает большое количество грузового и легкового автотранспорта, который является источником постоянного загрязнения окружающей среды отработавшими газами двигателем внутреннего сгорания.

Цель данной работы — изучить влияние автомобильного транспорта на загрязнение придорожных участков автодороги «Волга» М-7 на территории СХП «Семёновский» Очёрского района Пермского края.

Задачи работы:

* исследовать интенсивность автомобильного транспорта автодороги М — 7 «Волга»;

* рассчитать объемы выбросов автотранспорта;

* определить агрохимические показатели почв придорожных участков с учетом расстояния от автодороги;

* исследовать фитотоксичность почвы придорожных участков на всхожесть, длину и массу редиса сорта Ранний красный;

* исследовать талые воды придорожных участков автодороги «Волга» М-7 на содержание компонентов выбросов автотранспорта;

* исследовать фитотоксичность талых вод придорожных участков по всхожести, длину и массу проростков редиса сорта Ранний красный;

* определить ущерб от изъятия полосы отвода автодороги М — 7 «Волга» из сельскохозяйственного использования.

1. Выбросы автомобильного транспорта как источник загрязнения окружающей среды (обзор литературы) Проблема чистоты атмосферного воздуха не нова. Она возникла с появлением промышленности и транспорта. В течение практически двух столетий задымление воздуха носило местный характер. Однако быстрый и повсеместный рост промышленности и транспорта в ХХ столетии привел к такому увеличению объемов и токсичности выбросов, которые уже не могут быть «растворены» в атмосфере до безвредных для природной среды и человека концентраций. Вследствие деятельности человека в атмосферу поступают углекислый газ и угарный газ, метан, аммиак, промышленная пыль, сернистый ангидрид, окислы азота (NO2, NO и N2O), сажа (Луканин В.Н., 2001).

1.1 Характеристики и особенности образования выбросов автотранспорта Принцип работы автомобильных двигателей основан на превращении химической энергии жидких и газообразных топлив нефтяного происхождения в тепловую, а затем — в механическую энергию. Жидкие топлива в основном состоят из углеводородов, газообразные, наряду с углеводородами, содержат негорючие газы, такие как азот и углекислый газ. При сгорании топлива в цилиндрах двигателей образуются нетоксичные (водяной пар, углекислый газ) и токсичные вещества. Последние являются продуктами сгорания или побочных реакций, протекающих при высоких температурах. К ним относятся окись углерода СО, углеводороды CxHy, окислы азота (NО и NО2) обычно обозначаемые NОX. Кроме перечисленных веществ, вредное воздействие на организм человека оказывают выделяемые при работе двигателей соединения свинца, канцерогенные вещества, сажа и альдегиды (Гарин В.М., 2003).

Химический состав выбросов зависит от вида и качества топлива, технологии производства, способа сжигания в двигателе и его технического состояния.

Основным токсичным компонентом отработавших газов двигателей внутреннего сгорания (далее ОГ ДВС), выделяющихся при работе бензиновых двигателей, является окись углерода. Она образуется при неполном окислении углерода топлива из-за недостатка кислорода во всем объеме цилиндра двигателя или в отдельных его частях. Основным источником токсичных веществ, выделяющихся при работе дизелей, являются картерные газы. Картерные газы дизеля содержат значительно меньшее количество углеводородов по сравнению с бензиновым двигателем в связи с тем, что в дизеле сжимается чистый воздух, а прорвавшиеся в процессе расширения газы содержат небольшое количество углеводородных соединений, являющихся источником загрязнений атмосферы (Гарин В.М., 2003).

В связи с тем, что работа ДВС осуществляется по разомкнутому циклу, выброс в окружающую среду отработавших газов является неотъемлемым условием их работы. Токсичность отработавших газов во многом определяется полнотой сгорания топлива и интенсивностью тепловыделения, при этом, как показал анализ многочисленных исследований, решающее влияние на процесс сгорания оказывают изменения параметров топливной аппаратуры.

По мнению Ю. Ф. Гутаревича (1989), наиболее неблагоприятными режимами работы являются малые скорости и «холостой ход» двигателя, когда в атмосферу выбрасываются загрязняющие вещества в количествах, значительно превышающих выброс на нагрузочных режимах. Техническое состояние двигателя непосредственно влияет на экологические показатели выбросов. Отработавшие газы бензинового двигателя с неправильно отрегулированными зажиганием и карбюратором содержат оксид углерода в количестве, превышающем норму в 2−3 раза.

Ю. Г. Фельдман (1975) ОГ ДВС объединил в группы по химическому составу и свойствам, а также по характеру воздействия на организм человека.

Первая группа. В нее входят нетоксичные вещества: азот, кислород, водяной пар, углекислый газ и другие естественные компоненты атмосферного воздуха. В этой группе заслуживает внимания углекислый газ (СО2), содержание которого в отработавших газах в настоящее время не нормируется, однако вопрос об этом ставится в связи с особой ролью СО2 в «парниковом эффекте».

Вторая группа. К этой группе относят только одно вещество — оксид углерода, или угарный газ (СО). Окись углерода образуется в цилиндре двигателя в качестве промежуточного продукта превращения и разложения альдегидов. Недостаток кислорода является основной причиной повышенных выбросов окиси углерода.

Третья группа. В ее составе оксиды азота, главным образом NО — оксид азота и NО2 — диоксид азота. Окислы азота образуются в результате термической обратимой реакции окисления азота воздуха под действием высокой температуры и давления в цилиндрах двигателя. Из общего количества окислов азота в выхлопных газах бензиновых двигателей содержится 98−99% окиси азота и только 1 -2% диоксида азота, в выхлопных газах дизелей — примерно 90% и 10% соответственно.

Четвертая группа. В эту наиболее многочисленную по составу группу входят различные углеводороды, то есть соединения типа СxНy. В отработавших газах содержатся углеводороды различных гомологических рядов: алканы, алкены, алкадиены, цикланы, а также ароматические соединения. Ю. Г. Фельдман (1975) определил, что механизм образования этих продуктов можно свести в следующим стадиям. В первой стадии сложные углеводороды, из которых состоит топливо, под действием термических процессов разлагаются на ряд простых углеводородов и свободных радикалов. Во второй стадии в условиях недостатка кислорода атомы отщепляются от образовавшихся продуктов. Полученные соединения объединяются между собой во все более сложные циклические, а затем в полициклические структуры. Таким образом, на данном этапе возникает ряд полициклических ароматических углеводородов, в том числе бенз (а)пирен.

Пятая группа. Ее составляют альдегиды — органические соединения, содержащую альдегидную группу, связанную с углеводородным радикалом. Ю. Г. Фельдман (1975) и В. Н. Луканин (2001) установили, что из суммы альдегидов в выхлопных газах содержится 60% формальдегида, 32% алифатических альдегидов и 3% ароматических альдегидов (акролеин, уксусный альдегид, ацетальдегид и др.). Наибольшее количество альдегидов образуется на режимах холостого хода и малых нагрузках, когда температуры сгорания в двигателе невысокие.

Шестая группа. В нее входят сажа и другие дисперсные частицы (продукты износа двигателей, аэрозоли, масла, нагар и др.). В. Н. Луканин (2001) отмечает, что сажа является продуктом крегинга и не полного сгорания топлива, содержит большое количество адсорбированных углеводородов (в частности бенз (а)пирен), поэтому сажа опасна как активный переносчик канцерогенных веществ.

Седьмая группа. Представляет собой сернистые соединения — такие неорганические газы как, сернистый ангидрид, сероводород, которые появляются в составе ОГ двигателей, если используется топливо с повышенным содержанием серы. Значительно больше серы присутствует в дизельных топливах по сравнению с другими видами топлив, используемых на транспорте. Наличие серы усиливает токсичность отработавших газов дизелей и является причиной появления в них вредных сернистых соединений.

Восьмая группа. Компоненты этой группы — свинец и его соединения встречаются в отработавших газах карбюраторных автомобилей только при использовании этилированного бензина, имеющего в своем составе присадку, повышающее октановое число. В состав этиловой жидкости входит антидетонатор — тетраэтилсвинец. При сгорании этилированного бензина выноситель способствует удалению свинца и его оксидов из камеры сгорания, превращая их в парообразное состояние. Они вместе с отработавшими газами выбрасываются в окружающее пространство и оседают вблизи дорог. Накопление свинца в придорожной полосе приводит к загрязнению экосистем и делает близлежащие почвы непригодными к сельскохозяйственному использованию. Добавление к бензину присадки Р-9 делает его высокотоксичным. Разные марки бензина имеют различное процентное содержание присадки. Чтобы различать марки этилированного бензина, их окрашивают, добавляя в присадку разноцветные красители. Неэтилированный бензин поставляется без окрашивания.

В развитых странах мира применение этилированного бензина ограничивается или уже полностью прекращено не только по причине высокой токсичности присадки Р-9, но и из-за его несовместимости с каталитическими нейтрализаторами отработавших газов.

Таблица 1

Некоторые показатели физико-химических свойств автомобильных бензинов (ГОСТ 2084 — 77 и ОСТ 38.01.9 — 75)

выброс автотранспорт почвенный придорожный Исследованиями Д. Ж. Берини, Л. К. Калвини и др.(1989) в образцах почвы и снега, отобранных вдоль автотрасс были обнаружены следующие металлы: стронций, железо, марганец, свинец, медь, цинк, кадмий, кобальт, никель и хром.

Таким образом, в состав отработавших газов двигателей внутреннего сгорания входят около 300 компонентов, к наиболее токсичным по отношению к живым организмам относят угарный газ, окислы азота, углеводороды, альдегиды, диоксид серы и тяжелые металлы.

1.2 Факторы, влияющие на распространение выбросов автотранспорта Вопрос о влиянии факторов, способствующих распространению ОГ ДВС, был изучен В. Н. Луканиным (2001). Им было установлено, что уровень приземной концентрации вредных веществ в атмосфере от автотранспорта при одном и том же массовом выбросе может существенно меняться в атмосфере в зависимости от техногенных и природно-климатических факторов.

Техногенные факторы: интенсивность и объем выброса ОГ, размер территорий, на которой осуществляются загрязнения, уровень освоения территории.

Природно-климатические факторы: характеристика циркуляционного режима, термическая устойчивость атмосферы, атмосферное давление, влажность воздуха, температурный режим, температурные инверсии и их повторяемость и продолжительность: скорость ветра, повторяемость застоев воздуха и слабых ветров, продолжительность туманов, рельеф местности, геологическое строение и гидрогеология района, почвенно-растительные условия (тип почв, водопроницаемость, пористость, гранулометрический состав, эродированность почвенного покрова, состояние растительности, состав древесных пород, возраст, бонитет), фоновое значение показателей загрязнения природных компонентов атмосферы, состояние животного мира, в том числе ихтиофауны.

В природной среде непрерывно меняются температура воздуха, скорость, сила и направление ветра, поэтому распространение энергетических и ингредиентных загрязнений происходит в постоянно изменяющихся условиях. Неблагоприятна следующая синоптическая ситуация — антициклон с безградиентным полем изобар в межгорных замкнутых котловинах. Процессы разложения токсических веществ в высоких широтах при малых значениях солнечной радиации замедляются. Осадки и высокие температуры, наоборот способствуют интенсивному разложению токсичных веществ.

В Москве, например, неблагоприятные по условиям загрязнения воздуха метеорологические условия, связанные с застоями воздухами и инверсиями, создаются летом, преимущественно в ночные часы при слабых северных и восточных ветрах.

Рассеивание отработавших газов зависит от направления и скорости ветра. В. Н. Луканиным (2001) установлена зависимость изменения концентрации оксидов азота от расстояния от дороги и направления ветра: при ветре, имеющем направление параллельно дороге наибольшая концентрация оксида азота наблюдалась на самой дороге и в пределах 10 м от нее и распространение его на более дальние расстояние происходит в меньших концентрациях по сравнению с концентрацией на самой дороге, если же ветер перпендикулярен дороге, то рассеивание оксида азота происходит на большие расстояния.

Более высокая температура у поверхности земли в дневное время заставляет воздух подниматься вверх, что приводит к дополнительной турбулентности. Ночью температура у поверхности земли более низкая поэтому турбулентность уменьшается, поэтому рассеивание отработавших газов уменьшается.

Способность земной поверхности поглощать или излучать теплоту влияет на вертикальное распределение температуры в приземном слое атмосферы и приводит к температурной инверсии. Повышение температуры воздуха с высотой приводит к тому, что вредные выбросы не могут подниматься выше определенного потолка. В инверсионных условиях ослабляется турбулентный обмен, ухудшаются условия рассеивания вредных выбросов в приземном слое атмосферы. Для приземной инверсии особое значение имеет повторяемость высот верхней границы, для приподнятой инверсии — повторяемость нижней границы (Луканин В.Н., 2001).

Сочетание природных факторов, определяющих возможный уровень загрязнения атмосферы, характеризуется метеорологическим и климатическим потенциалом загрязнения атмосферы, а также высотой слоя перемешивания, повторяемостью приземных и приподнятых инверсий, их мощностью, интенсивностью, повторяемостью застоев воздуха, штилевых слоев до различных высот.

Падение концентраций вредных веществ в атмосфере происходит не только вследствие разбавления выбросов воздухом, но и из-за постепенного самоочищения атмосферы. В процессе самоочищения атмосферы происходит:

1) седиментация, т. е. выпадение выбросов с низкой реакционной способностью (твердых частиц, аэрозолей) под действием силы тяжести;

2) нейтрализация и связывание газообразных выбросов в открытой атмосфере под действием солнечной радиации или компонентами биоты.

Химические элементы и соединения, содержащиеся в атмосфере, поглощают часть соединений серы, азота, углерода. Гнилостные бактерии, содержащиеся в почве, разлагают органические остатки, возвращая СОз в атмосферу.

Изучением вопроса о распределении выпадений выбросов автотранспорта занимались такие исследователи как Д. Ж. Бериня и Л. К. Калвиня (1989). Своими исследованиями они установили, что распределение выпадений выбросов зависит от физических и химических свойств частиц, метеорологических условий, топографии местности в придорожной полосе, интенсивности движения транспорта и прочих факторов. При изучении распространения выпадений выбросов вдоль автодорог в Латвии ими были определено, что наиболее загрязненной частью оказалась самая близкая к автодороге зона; общая масса выпадений, так и массы выпадений всех исследованных металлов (кроме цинка) уменьшается с увеличением расстояния от полотна дороги. Максимум массы выпадений цинка наблюдается на расстоянии 50 м от полотна. Количество выпадений на расстоянии 100 м от полотна дороги близко к фоновому. Удельный вес в выбросах составили железо, кобальт, затем хром, свинец, марганец, стронций и еще меньше медь, цинк, кадмий. Около половины цинка и кадмия выпадает в полосе от 50 до 100 м от дороги.

Исследованиями Д. Ж. Берини, А. Я. Берзини (1981) установлено, что загрязнение почв тяжелыми металлами в придорожной полосе связано с продолжительностью эксплуатации дорог; загрязненность почв, расположенных около автодорог со сравнительно коротким сроком эксплуатации, можно определить только по содержанию цинка. Также ими определено, что в каждом кг 0−5 сантиметрового слоя почвы 7- 16 — метровой придорожной зоны содержится до 600 — 1000 мг железа, 20 мг цинка, 10 мг свинца и 0,20 мг кадмия.

По мере увеличения расстояния от полотна дороги изменяется химический состав почвы — уменьшается концентрация загрязняющих веществ в поверхностном слое. Этот процесс является суммарным и определяется, главным образом, поступлением веществ из атмосферы, выносом их с урожаем, лизиметрическими, дренажными и поверхностными водами.

При таянии снега весной происходит некоторое перераспределение компонентов выпадений ОГ в биогеоценозе как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении. Распределение металлов в биогеоценозе зависит от растворимости из соединений. Изучением данного вопроса занимались Д. Ж. Бериня и Л. В. Калвиня (1989). Полученные ими результаты дают некоторое представление о суммарной растворимости соединений металлов. Так, 20−40% стронция, 45−60% соединений кобальта, магния, никеля, цинка и более 70% свинца, марганца, меди, хрома и железа в выпадениях находятся в труднорастворимой форме. Легкорастворимые фракции оказались в наибольших количествах в зоне до 15 м от полотна дороги. Легкорастворимая фракция некоторых элементов (сера, цинк, железо) имеет тенденцию оседать не у самой дороги, а на некотором расстоянии от нее. Легкорастворимые соединения через листья адсорбируются в растения, вступают в обменные реакции с почвенно-поглощающим комплексом, а труднорастворимые — остаются на поверхности растений и почвы.

В.И. Артамоновым (1968) наиболее глубоко изучен вопрос о влиянии растений на распространение ОГ ДВС. Различные биоценозы играют неодинаковую роль в очистке атмосферы от вредных примесей. Один гектар леса производит газообмен в 3−10 раз более интенсивно, чем полевые культуры, занимающие аналогичную площадь.

В. И. Артамонов (1968) установил, что интенсивность усвоения углекислого газа различными лесными породами неодинакова. Если принять скорость усвоения этого газа единицей площади елового насаждения за 100%, то такая же площадь лиственничного леса усваивает 120%, соснового — 160%, липового -250%, дубового 450%, тополиного — 700%.

Таким образом, на распространение отработавших газов двигателей внутреннего сгорания влияют природные и техногенные факторы. К наиболее приоритетным природным факторам относят: климатические, почвенные орографические и растительный покров. Снижение концентрации вредных выбросов автотранспорта в атмосфере происходит в процессе их рассеивания, седиментации, нейтрализации и связывания под действием абиотических факторов и биоты. Наиболее загрязненным компонентами ОГ являются участки близко прилегающие к автодороге. Осевшие на почву соединения тяжелых металлов локализуется в 5−10 см слое почвы. Весной при таянии снега, в котором аккумулировались компоненты ОГ, их миграция происходит в вертикальном и горизонтальном направлениях. При вертикальной миграции водорастворимые компоненты ОГ попадают в грунтовые воды.

1.3 Механизмы трансформации выбросов автотранспорта в окружающей среде В. И. Артамоновым (1968) была выявлена роль растений в детоксикации вредных загрязнителей окружающей среды. Способность растений очищать атмосферу от вредных примесей определяется прежде всего тем, насколько интенсивно они их поглощают. В. И. Артамонов (1968) предполагает, что опушенность листьев растений, с одной стороны, способствует удалению пыли из атмосферы, а с другой стороны — тормозит поглощение газов.

Растения осуществляют детоксикацию вредных веществ различными способами. Некоторые из них связываются цитоплазмой растительных клеток и становятся благодаря этому неактивными. Другие подвергаются превращениям в растениях до нетоксических продуктов, которые иногда включаются в метаболизм растительных клеток и используются для нужд растений. Обнаруживается также, что корневые системы растений выделяют некоторые вредные вещества, поглощенные надземной частью растений, например серосодержащие соединения.

В. И. Артамонов (1968) отмечает важнейшее значение зеленых растений, которое заключается в том, что они осуществляют процесс утилизации углекислого газа. Это происходит благодаря физиологическому процессу, свойственный только автотрофным организмам — фотосинтезу. О масштабах этого процесса свидетельствует тот факт, что за год растения связывают в форме органических веществ около 6−7% углекислого газа содержащегося в атмосфере Земли.

Некоторые растения отличаются высокой газопоглотительной способность и одновременно являются устойчивыми к сернистому газу. Движущей силой поглощения двуокиси серы является диффузия молекул через устьица. Чем сильнее опушены листья, тем меньше они поглощают сернистого газа. Поступление этого фитотоксиканта зависит от влажности воздуха и насыщенности листьев водой. Если листья увлажнены, то они поглощают сернистый газ в несколько раз быстрее по сравнению с сухими листьями. Влажность воздуха также оказывает влияние на этот процесс. При относительной влажности воздуха 75% растения фасоли поглощали сернистый газ в 2−3 раза интенсивнее, чем растения произрастающие при влажности 35%. Кроме того, скорость поглощения зависит от освещения. На свету листья вяза поглощали серу на 1/3 быстрее, чем в темноте. Поглощение сернистого газа имеет связь с температурой: при температуре 32° растения фасоли более интенсивно поглощали этот газ по сравнению с температурой 13°.

Поглощенная листьями двуокись серы окисляется до сульфатов, благодаря чему токсичность ее резко снижается. Сульфатная сера включается в обменные реакции, протекающие в листьях, частично может накапливаться в растениях без возникновения функциональных нарушений. Если скорость поступления двуокиси серы соответствует скорости превращения ее растениями, влияние этого соединения на них не велико. Корневая система растений может выводить соединения серы в почву.

Двуокись азота может поглощаться корнями и зелеными побегами растений. Усвоение и превращение NO2 листьями растением происходит с высокой скоростью. Восстановленный листьями и корнями азот включается затем в аминокислоты. Другие окислы азота легко растворяются в воде, содержащийся в воздухе, а затем усваиваются растениями.

Листья некоторых растений способны усваивать угарный газ. Усвоение и превращение его происходит как на свету, так и в темноте, однако на свету эти процессы осуществляются значительно быстрее. В результате первичного окисления из окиси углерода образуется углекислый газ, который потребляется растениями в ходе фотосинтеза.

Высшие растения участвуют в детоксикации бенз (а)пирена и альдегидов. Они усваивают бенз (а)пирен корнями и листьями, превращая его в различные соединения с открытой цепью. А альдегиды претерпевают в них химические превращения, в результате которых углерод этих соединений включаются в состав органических кислот и аминокислот.

Моря и океаны также играют огромную роль в связывании углекислого газа из атмосферы. В. И. Артамонов (1968) в своей работе описывает каким образом происходит этот процесс: газы лучше растворяются в холодной воде, чем в теплой. По этой причине углекислый газ интенсивно поглощается в холодных областях, и осаждается в виде карбонатов.

Особое внимание В. И. Артамонов (1968) уделял роли почвенных бактерий в детоксикации угарного газа и бенз (а)пирена. Наибольшую СО-связывающую активность проявляют богатые органикой почвы. Активность почвы возрастает с повышением температуры, достигая максимума при 30°. Температура выше 40° способствует выделению СО. Микроорганизмы почвы разрушают бенз (а)пирен и превращают его в различные химические соединения.

1.4 Влияние выбросов автотранспорта на окружающую среду В. Н. Луканин (2001), Д. С. Орлов (2002) и другие исследователи отмечают влияние выбросов автотранспорта на общепланетарном, региональном и локальном уровне. Такие автотранспортные загрязнители как диоксид углерода, оксиды азота являются общепланетарными «парниковыми» газами. Механизм возникновения «парникового эффекта» заключается в следующем: солнечная радиация, достигающая поверхности Земли, частично абсорбируется ею, а частично отражается. Некоторая часть этой энергии поглощается «парниковыми» газами, парами воды и не проходит в космическое пространство. Тем самым нарушается глобальный энергетический баланс планеты.

Физико-химические трансформации на локальных территориях. Такие вредные вещества, как оксид углерода, углеводороды, оксиды азота и серы, распространяются в атмосфере под воздействием диффузии, других процессов и вступают в процессы физико-химического взаимодействия между собой и с компонентами.атмосферы.

Некоторые процессы химических преобразований начинаются непосредственно с момента поступления выбросов в атмосферу, другие — при появлении для этого благоприятных условий — необходимых реагентов, солнечного излучения, других факторов.

Монооксид углерода в атмосфере может окисляться до диоксида углерода при наличии примесей — окислителей (кислород, озон), оксидных соединений и свободных радикалов.

Углеводороды в атмосфере подвергаются различным превращениям (окислению, полимеризации), взаимодействуя с другими загрязнениями прежде всего под действием солнечной радиации. В результате этих реакций образуются пироксиды. Свободные радикалы, соединения с оксидами азота и серы.

В свободной атмосфере диоксид серы через некоторое время окисляется до SO3 или вступает во взаимодействие с другими соединениями, в частности углеводородами, в свободной атмосфере при фотохимических и каталитических реакциях. Конечным продуктом является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде.

Кислотные осадки попадают на поверхность в виде кислотных дождей, снега, тумана, росы, образуются из оксидов серы и оксидов азота.

Соединения азота, поступающие в атмосферу от объектов транспорта, представлены в основном оксидом и диоксидом азота. При воздействии солнечного света оксид азота интенсивно окисляется до диоксида азота. Механизм дальнейших превращений диоксида азота определяется его способностью поглощать ультрафиолетовые лучи и диссоциировать на оксид азота и атомарный кислород в процессах фотохимического смога.

Фотохимический смог — это смесь химических веществ, состоящая из оксидантов, в основном озона, смешанного с другими окислителями, включая пероксиацетилнитрат (ПАН), и образующийся при воздействии солнечного света из двух компонентов автомобильных выбросов — оксида азота и углеводородов. В летние дни (с температурой воздуха более 300К, при отсутствии ветра и интенсивной солнечной радиации) озон начинает генерироваться в атмосфере. Первоначальная реакция при образовании смога — взаимодействие света с диоксидом азота.

В результате взаимодействия атомарного кислорода с молекулярным и третьим неактивным веществом, например, молекулярный азот образуется озон, который связывается с оксидом азота, замыкая цикл без образования оксиданта.

При наличии в воздухе олефиновых углеводородов озон и атомарный кислород взаимодействуют с ними, образуя радикалы. Образовавшиеся радикалы (RCH2), другие вещества, способные к окислению, реагируют с компонентами атмосферы по цепному механизму, образуя в свою очередь, водороди кислородсодержащие, а также нестабильные, с высокой реакционной способностью, пероксиацетиловые (RC (O)O2) радикалы, являющиеся предшественниками ПАН. Конечные реакции образования оксидантов развиваются одновременно несколькими путями. Формирование смога и образование оксиданта обычно останавливается при прекращении солнечной радиации.

По мнению С. Д. Орлова (2002), попавшие в почву ТМ, накапливаются в почвенной толще, особенно в верхних гумусовых горизонтах. В целом на характер перераспределения тяжелых металлов в профиле почв оказывает влияние комплекс почвенных факторов: гранулометрический состав почв, реакция среды, содержание органического вещества, катионообменная способность.

Гранулометрический состав оказывает непосредственное влияние на закрепление тяжелых металлов и их высвобождение, почвы тяжелого гранулометрического состава прочнее связывают металлы и поэтому последние меньше попадают в растения или грунтовые воды.

Поглощение тяжелых металлов почвами существенно зависит от реакции среды, а также от состава анионов почвенного раствора. Было обнаружено, что в кислой среде преимущественно сорбируются свинец, цинк, медь, в щелочной — кадмий и кобальт.

Тяжелые металлы способны образовывать сложные комплексные соединения с органическим веществом почвы, поэтому в почвах с высоким содержанием гумуса они менее доступны для поглощения.

Катионообменная способность зависит от минералогического состава илистой фракции, а также от количества органического вещества. Чем выше емкость катионного обмена, тем больше тяжелых металлов удерживает почва и тем меньше тяжелых металлов поступает в растения и живые организмы.

Избыток влаги в почве способствует переходу тяжелых металлов в низшие степени окисления и в более растворимые формы. Анаэробные условия повышают доступность тяжелых металлов растениям. Поэтому дренажные системы, регулирующие водный режим, способствуют преобладанию окисленных форм тяжелых металлов и тем самым снижению их миграционной способности.

Таким образом, компоненты отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, попадая в окружающую среду, подвергаются трансформации под действием абиотических факторов. Они могут распадаться на более простые соединения или взаимодействуя между собой образовывать новые токсичные вещества. Также в трансформации ОГ участвуют растения и почвенные бактерии, которые включают токсичные компоненты ОГ ДВС в свой метаболизм.

1.5 Влияние компонентов ОГ ДВС на придорожные участки Оценка последствий воздействия автотранспорта на придорожные участки включает в себя исследование механизмов распространения загрязнителей в окружающей среде, описанных выше, а также миграции в экосистемах (по пищевым цепям), реакции живых организмов и сообществ на эти воздействия.

Компоненты отработавших газов влияют на растения, почву, микроорганизмы, животных и человека. Как отмечает В. Г. Каплин (2006), у семенных растений под влиянием газообразных токсических веществ происходят биохимические, физиологические и морфологические микроскопические изменения на молекулярном, субклеточном, клеточном уровнях и макроскопические изменения на организменном уровне. При сильных воздействиях токсикантов у растений возникают нарушения физиологических процессов и состояния напряжений — стрессы. Стрессовые реакции организмов выражаются прежде всего в происходящих в клетках биохимических изменениях, направленных на преодоление действия ксенобиотиков. При этом происходят изменения в обмене органических веществ клетки (аминокислот, белков, ферментов, углеводов, липидов, нуклеиновых кислот, гормонов, витаминов). С ростом загрязнения газодымовыми выбросами происходят значительные изменения состава углеводов, жирных кислот, в частности увеличивается концентрация моносахаридов, линолевой и линоленовой кислот. Чтобы повлиять на физиолого-биохимические реакции в клетке, стрессор в активной форме должен проникнуть через ее пламалемму. Первым пунктом воздействия содержащихся в воздухе загрязняющих неорганических и органических соединений на растения являются устьица и кутикула листьев.

В своих исследованиях С. Ф. Негруцкий (1981) выявил, что проникновение атмосферных загрязнителей в листья растения определяется градиентом их концентрации между атмосферой и листом и ограничивается устьичным сопротивлением, толщиной и целостностью кутикулы, проницаемостью протоплазмы для ионов загрязнителя и скоростью их связывания в клетке, а также коэффициентом молярной диффузии и удельной растворимостью загрязнителя.

В.Г. Каплин (2006) отмечает, что под влиянием стрессоров у высших растений происходит уменьшение содержания хлорофилла, грануляция цитоплазмы, разрушение хлоропластов, образование в них кристаллических включений, набухание тилакоидов, подавление фотосинтеза, угнетение фотолиза воды и транспорта электронов от фотосистемы II к фотосистеме I, флуоресценция хлоропластов (спонтанное излучение света).

При газообразном загрязнении происходит уменьшение размеров клеток эпидермиса листьев, толщины годичных колец и их выпадение; увеличение клеток смоляных ходов у сосны, числа устьиц, толщины кутикулы, густоты опушения; отслаивание протоплазмы от клеточной стенки (плазмолиз). В областях, не загрязненных выхлопными газами, клетки хвои дают выпуклый, а в условиях загрязненного воздуха — вогнутый плазмолиз.

Макроскопические реакции семенных растений на различные стрессоры, включая газообразные неорганические соединения, проявляются прежде всего изменении окраски листьев, к которым относятся хлорозы, пожелтение, побурение, побронзовение, посеребрение листьев, впечатление пропитанности листьев водой.

Покраснение листьев у смородины отмечено под влиянием SО2. У табака посеребрение поверхности листьев происходит под действием озона. Побурение, побронзовение, посеребрение листьев, создание впечатления пропитанности листьев водой представляют собой первые стадии тяжелых некротических повреждений у лиственных и хвойных деревьев.

На популяционном уровне влияние ОГ ДВС проявляется в изменении численности и возрастного состава популяций растений, ухудшении возобновления, а на биоценотическом — в снижении продуктивности, видового разнообразия, устойчивости фитоценозов.

По вопросу о влиянии выбросов автотранспорта на растения различных групп существует единое мнение — непосредственная близость автодороги отрицательно влияет на компоненты агрофитоценоза. В. А. Большаков (1994) рассмотрел влияние отдельных газовых компонентов на растения. Он считает, что диоксид серы является фотосинтезным ядом для растений. Молекулярные механизмы нарушения фотосинтеза под его влиянием характеризуются уменьшением парциального давления углекислого газа в клетках из-за снижения его растворимости в подкисленной воде, конкуренцией диоксида серы и диоксида углерода при поступлении в клетку и в хлоропласты, возрастанием сопротивления устьиц диффузии диоксида углерода при поступлении в клетку и в хлоропласты, возрастанием сопротивления нециклического фотосинтезного фосфолрилирования. Диоксид серы нарушает также процессы дыхания и транспорта органических веществ.

При быстром проникновении в лист больших количеств токсиканта возникает некроз листьев. Такого рода повреждения появляются в том случае, если поступление в растения диоксида серы превышает их обеззараживающую способность. При небольших концентрациях диоксида серы в воздухе растения растут и развиваются нормально, но после повышения порогового значения, разного для различных растений, замедляется рост, повреждаются листья, что приводит к снижению урожая. В условиях загрязнения воздуха диоксидом серы у растений тормозятся процессы созревания пыльцы, повреждаются рыльца пестиков в цветках плодовых культур. Главную опасность представляет хроническое воздействие низких концентраций диоксида серы, распространяющихся на больших территориях. Токсичной для растений является концентрация 20 мкг/ м3.

М. Трешоу (1988) установил, что культуры произрастающие в условиях повышенной влажности более чувствительны к загрязнению диоксидом серы, чем культуры, произрастающие в засушливых областях.

В.А.Большаков (1994) считает, что диоксид азота в 1,5 -5 раз менее токсичен, чем диоксид серы. Главной ареной его действия является азотный метаболизм. Даже в концентрации 0,01 мг/ м диоксид азота вызывает уменьшение содержания белкового азота, тогда как количество небелкового увеличивается. Характерный признак действия на растения этого фитотоксиканта — периферическое повреждение листьев, скручивание их вовнутрь, некроз и отмирание листовых пластинок. Диоксид азота в концентрациях 0,08 мг/куб. м и больше задерживает рост и развитие овощных культур, снижает их урожайность и товарный вид.

Оксид углерода сравнительно малотоксичен для растений, поскольку они обладают способностью окислять его до углекислого газа и связывать его в фотосинтетическом цикле. Отрицательное влияние окиси углерода на растения проявляется при сравнительно высоких концентрациях — более 1% .

Доказано, что окись углерода вызывает уменьшение проницаемости клеточных мембран. Возможно, поэтому процесс поглощения растениями минеральных солей под влиянием угарного газа подавляется. Среди ферментов клетки воздействию окиси углерода наиболее подвержена цитохромоксидаза. В высоких концентрациях СО вызывает быстрое исчезновение в растениях фосфорных эфиров сахаров, нарушает сопряженность окисления и фосфориллирования, индуцирует замедление роста, эпинастию листьев, усиливает корнеобразование.

Среди растений самыми чувствительными к общему загрязнению воздуха являются лишайники. К следующей группе чувствительных растений относятся мхи и голосеменные, в частности хвойные (ель, сосна), затем идут цветковые растения. Древесные цветковые менее устойчивы к загрязнению по сравнению с многолетними и особенно однолетними травами. Это в значительной степени связано с размерами и продолжительностью жизни зеленых частей растений. При небольших размерах лишайники живут десятки лет, хвоя сосны — до 5 — 6, ели — 15 — 16 лет. Листопадные древесные растения ежегодно с наступлением неблагоприятного периода года сбрасывают листья, а вместе с ними и значительное количество накопленных за сезон вегетации загрязняющих веществ. У многолетних трав ежегодно происходит возобновление и отмирание большей части надземных органов. Это повышает их устойчивость к токсикантам.

Среди зерновых злаковых культур к загрязнению атмосферы наиболее устойчивы рожь, затем ячмень, озимая пшеница и яровая пшеница. Крестоцветные культуры более устойчивы, чем бобовые. Дикорастущие растения обладают более высокой выживаемостью в условиях загрязненного воздуха, чем культурные (Каплин В.Г., 2006).

Загрязнение ОГ ДВС вегетативной массы сельскохозяйственных культур на полях отмечается в 100 м от полотна дороги. И только на расстоянии 150 м от автострады концентрация соединений тяжелых металлов в вегетативной массе приближается к контролю. Попадая в почву, металлы способны аккумулироваться растениями и с растительной пищей попадать в организм животных и человека. При этом те количества металлов, которые не приносят вреда растениям, могут пагубно отразиться на здоровье человека.

Н.А.Черных (1995) отмечает, что степень накопления ТМ сельскохозяйственными культурами зависит от свойств самих элементов, так и от свойств почвы и физиологических особенностей растений. На неокультуренных и слабоокультуренных почвах растения накапливают гораздо большее количество ТМ, чем на хорошо окультуренных. На почвах, загрязненных тяжелыми металлами, наблюдалось значительное снижение урожайности: зерновых культур на 20−30%, сахарной свеклы на 35%, бобовых на 45%, картофеля на 47%.

В своих исследованиях Н. А. Черных (1995) установил, что высокие концентрации кадмия, свинца и меди приводят к дисбалансу компонентов питания в растениях и отрицательно влияют на синтез и функции многих биологически активных соединений — ферментов, витаминов, гормонов. Высокие концентрации ТМ вызывали снижение содержания в растениях провитамина, А — каротина и витамина С. Содержание каротина в большей степени подвержено негативному действию ТМ: значимое падение его содержания отмечали при дозе кадмия 10 мг/кг, свинца — 125 мг/кг, меди — 60 мг/кг.

Л. М. Кузнецова, Е. Б. Зубарева (1997) своими исследованиями установили, что депрессия урожая происходит, когда содержания кадмия в почве становится более 5 мг/кг. При более низкой концентрации (в пределах 2 мг/кг) отмечается только тенденция снижения урожая. Накопление же этого элемента в зерне и соломе выше санитарных норм происходит, если уровень его в почве равен 0,2 мг/кг. Загрязнение почвы свинцом до 250−700 мг/кг отрицательно влияет на урожай пшеницы, что приводит к увеличению его содержания в зерне и соломе, которое, однако, не превышает допустимой нормы. Самое высокое содержание свинца в зерне и соломе, превышающие ПДК и МДУ, когда его концентрация в почве выше 1000 мг/кг.

В растениях может аккумулироваться значительное количество свинца, зависящее от продолжительности воздействия воздуха, содержащего соединения свинца, что создает дополнительную опасность для животных и людей. Исследованиями О. Т. Ведины (1989), доказано, что в близи автотрассы в зерне ячменя аккумулируются соединения цинка. Исследуя способность бобовых культур аккумулировать цинк в зоне автомобильных дорог, ими было установлено, что средняя концентрация металла в непосредственной близости от автотрассы составляет 32,09 мг/кг воздушно-сухой массы. При удалении от трассы концентрация уменьшалась. Наибольшее накопление цинка на расстоянии 10 м от дороги наблюдалось в люцерне. А листья табака и сахарной свеклы этот металл почти не накапливали.

И. В. Тимофеева (1989) считает, что компоненты ОГ влияют на рост растений: на фазе кущения растения ячменя и овса, посевы которых располагались в непосредственной близости (7 и 15 м) от автодороги, были на 14,9 — 53,0% короче контрольных растений (100 м); на скорость прохождения этапов онтогенеза у зерновых культур: фаза полных всходов у растений, произраставших в непосредственной близости от автодороги, наступала на 2−3 дня позже, чем у контрольных, но III — V этапы у опытных вариантов были на 2−5 дней короче, что сказалось на таком показателе, как озерненность колоса, который у опытных вариантов был ниже на 9,5 — 26,5%. Рост растений в непосредственной близости от автодорог приводил к стойкому снижению продуктивности ячменя и овса и ухудшению качества зерна.

Р. И. Первунина (1983), изучая оценку доступности окиси кадмия для ячменя на дерново-подзолистой почве, установила, что окись кадмия, сравнительно малорастворимое химическое соединение, внесенная в кислую дерново-подзолистую почву оказалась легкодоступной для ячменя; внесение больших доз NPK на кислых дерново-подзолистых почвах без изменения рН не уменьшает поглощения кадмия растением, а, наоборот, способствует этому процессу.

Р. И. Первуниной (1983) установлено, что наибольшее количество кадмия обнаруживается в листьях, меньше — в стебле и незначительное — в зерновках.

А. В. Староверовой (1998) установлено, что свинец может снижать подвижность в почвах других ионов. Так высокие концентрации свинца в почвах могут существенно подавлять рост растений и вызывать хлороз, обусловленный нарушением поступления железа. Поступая в растения, тяжелые металлы распределяются в органах и тканях весьма неравномерно. Так в корнеплодах моркови и свеклы содержание свинца и других тяжелых металлов убывает от кончика до головки. Наибольше содержание свинца в корнеплодах наблюдается в центральном цилиндре. Наибольшее количество свинца в репродуктивных органах зерновых культур. Гречихи и подсолнечника сосредоточено в зародыше зерновки, плода и семени. Для зеленых культур характерное более высокое содержание свинца в черешках, чем в листовых пластинках. Растения салата отличаются наиболее высоким содержанием свинца в корнях, тогда как растения петрушки и хрена — наименьшим. В картофеле наибольшее содержание свинца наблюдается в периферийной части мякоти, а в капусте — в кочерыге. Распространение этого металла в капусте белокочанной имеет сортовую специфику. Так, ранний сорт капусты Июньская накапливает в кочерыге и средних листьях свинца больше, чем сорт № 1.

Таким образом, отработавшие газы внутреннего сгорания влияют на культуры, являющиеся основным компонентом агроэкосистем. Воздействие отработавших газов в конечном счете приводит к снижению продуктивности экосистем, ухудшению товарного вида и качества сельскохозяйственной продукции. Некоторые компоненты ОГ способны накапливаться в растениях, что создает дополнительную опасность для здоровья человека и животных.

1.6 Влияние компонентов ОГ ДВС на здоровье человека Активный процесс развития промышленности и транспорта привел к значительному загрязнению атмосферного воздуха населенных мест, что в свою очередь обусловило рост заболеваемости, снижение возможности адаптационных систем и физического развития населения, особенно детей. Многие населенные пункты находятся в непосредственной близости от автодорог, а это значит, что действие ОГ ДВС влияет на здоровье человека.

Исследованиями установлено достоверное влияние сернистого ангидрида и двуокиси азота на болезни глаз, взвешенных веществ — на возникновение острого тонзиллита, окиси углерода — на острый бронхит и пневмонию, зависимость аллергических заболеваний кожи от концентрации взвешенных веществ (Трушкина Л.Ю., 2003).

В.Ф.Протасов (2000) считает, что опасность воздействия загрязненного атмосферного воздуха на здоровье населения обусловлена объективным действием следующих факторов:

— разнообразием загрязнений;

— возможностью массированного воздействия, так как акт дыхания является непрерывным и человек за сутки вдыхает до 20 тысяч литров воздуха;

— непосредственным доступом загрязнителей во внутреннюю среду организма;

— трудностью защиты от ксенобиотиков.

По данным выборочного обследования 33 городов России (Протасов В.Ф., 2000), в городах с повышенным уровнем загрязнения среднее число заболеваний органов дыхания увеличивается на 41%, сердечно — сосудистой системы — на 132%, болезней кожи на 176% и число злокачественных новообразований — на 35%.

К основным токсикантам, поступающими в организм человека, и имеющим высокую токсичность относится: газообразные неорганические соединения (оксиды углерода, оксиды азота, озон и другие); тяжелые металлы (свинец, кадмий, цинк, медь); полициклические ароматические углеводороды; диоксины.

Углекислый газ (СО2) возбуждает дыхательный центр, при повышении концентрации до 3−4% в воздухе у человека наблюдается головная боль, шум в ушах, замедление пульса, 10% содержание СО2 в воздухе может привести к потере сознания и смерти.

Монооксид углерода представляет опасность для человека прежде всего потому, что он может связываться с гемоглобином крови. Содержание СО-гемоглобина превышающее 2,0%, считается вредным для здоровья человека.

По действию на организм человека окислы азота в десять раз опаснее окиси углерода. Окислы азота раздражают слизистые оболочки глаз, носа, рта. Вторичная реакция на воздействие оксидов азота проявляется в образовании в человеческом организме нитритов и всасывании их в кровь. Это вызывает превращение гемоглобина в метагемоглобин, что приводит к нарушению сердечной деятельности.

Полициклические ароматические углеводороды при попадании в организм человека под действием ферментов образуют эпоксисоединение, реагирующие с гуанином, что препятствует синтезу ДНК, вызывает нарушение или приводит к возникновению мутаций, способствующих развитию раковых заболеваний, в том числе таких видов рака, как карциномы и саркомы.

У человека больше всего кадмий накапливается в печени и почках, что приводит к развитию почечной недостаточности. К характерным болезням вызываемым кадмием, относятся также гипертония и ишемическая болезнь сердца. Избыток кадмия в среде вызывает у человека болезнь Итаи-Итаи. При хронической интоксикации кадмием наблюдаются головные боли, сухость во рту, нарушение обоняния, тошнота, головокружение, раздражительность, боли в костях и суставах, поражение печени, появление каймы на зубах. Накопление кадмия в организме человека в избыточных количествах способствует кожным заболеваниям, появлению злокачественных новообразований. Кадмий может вызывать потерю организмом кальция, накапливаясь в почках и деформацию костей и переломы.

Свинец у человека вызывает изменения в нервной системе, проявляющиеся в головной боли, головокружениях, повышенной утомляемости, раздражительности, нарушении сна, ухудшении памяти. Поражение периферической нервной системы выражается в так называемых свинцовых параличах, приводящих к параличу мышц рук и ног. Дефицит Са, Р, Fe, Си, Mg, неполноценное питание приводят к увеличению всасывания свинца в кровь. У позвоночных животных свыше 90% всосавшегося свинца фиксируется в костях, а также во внутренних органах.

Острое отравление свинцом обычно проявляется в виде желудочнокишечных расстройств. Вслед за потерей аппетита, диспепсией, запорами могут последовать приступы колик с интенсивными пароксизмальными болями в животе.

Таким образом, наибольшую опасность для здоровья человека представляют тяжелые металлы, мутагенные, канцерогенные и другие вещества содержащиеся в атмосферном воздухе, крайне опасно если они содержатся в концентрациях превышающих ПДК.

На основании приведенных данных можно сделать вывод, что отработавшие газы двигателей внутреннего сгорания влияют на культуры, являющиеся основным компонентом агроэкосистем. Воздействие отработавших газов в конечном счете приводит к снижению продуктивности экосистем, ухудшению товарного вида и качества сельскохозяйственной продукции. Некоторые компоненты ОГ способны накапливаться в растениях, что создает дополнительную опасность для здоровья человека и животных.

2. Экспериментальная часть

2.1 Место проведения исследования СХП «Семёновский» расположен в восточной части Очёрского района, который относится к западной зоне Пермского края. Административный и хозяйственный центр находится в д. Семёново, в 3 км от районного центра — г. Очёр. Сообщение с городом Очёр осуществляется по автодороге с асфальтовым покрытием. Внутри хозяйства связь между населенными пунктами, производственными центрами и севооборотными массивами осуществляется по асфальтовым и грунтовым дорогам. Полевые дороги в хорошем состоянии.

Исследования проведены в 2009 — 2010 гг. Местом проведения исследования является участок, расположенный вдоль автодороги М — 7 «Волга» (приложение 1). Дорога, проходящая по территории предприятия, имеет протяженность 2 км. Вдоль дороги располагается полоса отвода, имеющую ширину 50 м. Полоса отвода используется хозяйством в качестве сенокоса. Далее полосы отвода находятся сельскохозяйственные угодья: поля, сенокосы и пастбища. Согласно розе ветров в течение года наибольший массоперенос ОГ ДВС происходит в сторону расположения сельскохозяйственных угодий предприятия, поэтому они являются объектом исследования.

2.1.1 Природно-климатическая характеристика района Природно-климатические факторы необходимо характеризовать, так как они являются факторами распространения и трансформации ОГ ДВС.

Территория предприятия входит в зону умеренно — континентального климата, который характеризуется холодной продолжительной зимой и коротким теплым летом.

Лето умеренно теплое. Среднегодовая температура самого теплого месяца июля +17,8°С; абсолютный максимум +36°С. Зима холодная, среднегодовая температура самого холодного месяца января -15°С, абсолютный минимум составляет -47°С. Среднегодовая температура воздуха +1,4°С. Сумма положительных температур выше 5 °C равна 2100−2350° (158−168 дней), выше 10° С — 1700−1900° (110−119 дней), выше 15 °C — 1150−1500° (68−84 дня). Суммы температур получили широкое применение как показатель, условно характеризующий количество тепла в данной местности за определенный период. Суммы активных температур складываются из среднесуточных температур выше 10 °C. Они служат показателем обеспеченности теплом периода активной вегетации сельскохозяйственных культур.

Для выражения потребностей растений в тепле применяются также суммы эффективных температур. Это суммы среднесуточных температур, отсчитанных от биологического минимума, при котором развиваются растения данной культуры. Суммы активных и эффективных температур имеют экологическое значение, выражая связь растений со средой обитания. Переход среднесуточных температур воздуха через 10° весной в среднем приходится на вторую декаду мая, в среднем около 23 мая, осенью на начало второй декады сентября, в среднем 19 сентября. Длительность периода с температурой выше 10 °C соответствует периоду активной вегетации и в среднем составляет 119 дней. Заморозки прекращаются в третьей декаде мая, в отдельных случаях в конце апреля или в начале июня. Средняя продолжительность безморозного периода по району 119 дней, начинается он 20−25 мая и заканчивается 13−18 сентября (Шкляев А. С., 1969).

Очёрский район относится к зоне достаточного увлажнения. Суммарное количество осадков превышает испарение. За год выпадает 474 мм осадков, причем 263 мм (больше половины) приходится на вегетационный период. ГТК по Селянинову на большей части территории составляет 1,3 что характеризует ее как хорошо увлажненной. Образование устойчивого снежного покрова наблюдается в первой декаде ноября, разрушение его происходит во второй половине апреля, средняя дата схода снега — 26 апреля. Высота снежного покрова в среднем около 50 см. На дату перехода температуры воздуха через 10° весной в метровом слое почвы содержится 150 мм продуктивной влаги, в слое 0 — 20 см — 35 мм. Полное оттаивание почвы приходиться на начало мая. Наибольшая глубина промерзания наблюдается на глубине почвы 20 см в феврале (- 1,5°), наибольшая положительная температура на глубине пахотного слоя наблюдается в июле (+ 17,0°).

Для характеристики климатических условий Очёрского района, в таблице 2 приведены данные среднемесячных и среднегодовых показателей температуры воздуха и осадков.

Таблица 2

Температура воздуха и количество атмосферных осадков (Гусева М.Н., 1997)

В целом климатические условия благоприятны для сельскохозяйственного производства. Количество тепла и влаги достаточно для возделывания районированных раннеспелых и среднеспелых сортов.

Среднегодовая скорость ветра в Очёрском районе 3,3 м / с. В таблицах 3, 4, 5 представлены данные вероятности направления ветра и число штилей, а также сила ветра и среднемесячная скорость ветра в г. Перми. Как видно из таблицы 5 господствующим направлением ветров является юго-западное. Реже всего наблюдаются ветры северного и северо-западного направлений.

Таблица 3

Вероятность направления ветра и штилей, % (Шкляев А. С., 1969)

Таблица 4

Вероятность силы ветра, % (Шкляев А. С., 1969)

Таблица 5

Среднемесячная скорость ветра, м/с (Шкляев А. С., 1969)

Данные вероятности направления ветра, вероятности силы ветра и среднемесячная скорость будут характеризовать процесс рассеивания ОГ ДВС от источника их образования.

2.1.2 Агроэкологическая характеристика хозяйства Территория хозяйства расположена на Оханско — Воткинском плато, являющимся непосредственным продолжением Верхнекамской возвышенности, на водоразделе рек Очёр — Нытва. Рельеф холмисто — увалистый рассеченный овражно — балочной сетью, склоны разной экспозиции и крутизны. Выровненные плато занимают небольшую площадь. Средний размер пашни составляет 30−50 га, что допускает применение широкозахватных агрегатов.

Почвенный покров входит в Частинско — Очёрский район дерново-среднеи сильноподзолистых почв разного механического состава.

Территория сложена отложениями татарского яруса верхней перми, состоящими из красноцветных известковистых опесчаненных и неопесчаненных глин, мергелей и серых слабоизвестковых песчаников. Верхний пласт отложений представляют опесчаненные и неопесчаненные глины, песчаники и изредка мергель. Почвообразующими породами являются или элювии указанных отложений, или продукты их водной переработки в виде элювиальноделювиальных темно-бурых некарбонатных суглинков и глин. Покровные отложения приурочены к выравненным водораздельным площадям, а на склонах и выравненных террасовидных участках склонов залегают элювии коренных пород.

В районе наибольшее распространение имеют почвы cpeдне-суглинистые дерново-сильнои среднеподзолистые. На втором месте по распространению стоят эти же почвы, но супесчаного и легкосуглинистого механического состава. Встречаются почвы дерново-слабоподзолистые среднесуглинистые. сформировавшиеся на элювии пермских опесчаненных глин. На элювии красноцветных известковистых, но неопесчаненных глин сформировались дерново-бурые, коричнево-бурые и темно-коричневые почвы тяжелого механического состава и на элювии мергеля — дерново-карбонатные почвы. В пониженных элементах рельефа почвы дерново-луговые глееватые и делювиальные (намытые). На крутых склонах залегают пахотнонепригодные сильносмытые почвы (Коротаев Н.Я., 1962).

Почвенный покров хозяйства отличается разнообразием, но преобладают почвы подзолистого типа (около 80%), представленные в основном, дерново-мелкоподзолистыми (53%) и дерново-слабоподзолистыми (21%), реже дерново-неглубокоподзолистыми почвами (6%). Дерново-бурые и дерново-карбонатные занимают около 4% всей площади, как и дерновые намытые и дерновые — всего 1,3%. Остальная территория занята почвами, сформировавшимися по склонам и днищам оврагов и балок — 11%. По механическому составу почвы неоднородны: от глинистых до супесчаных, причем группа почв легкого механического состава занимает около половины всей площади (в основном, супесчаные, реже легко суглинистые). Из тяжелых почв преобладают среднеи тяжелосуглинистые, площадь глинистых невелика.

Почвы характеризуются низким плодородием, содержанием гумуса 1,7 — 2,7%, имеют высокую кислотность (51% пашни сильнокислые), низкое содержание подвижного фосфора и обменного калия (соответственно 88 и 30% площадей пашни).

Из общей площади хозяйства не подвержены эрозии 60% почвы Залегают они на выровненных водоразделах, пологих склонах. Эти почвы нуждаются в обычной агротехнике, регулировании поверхностного стока талых и дождевых вод.

По составу растительности территория хозяйства расположена в лесной зоне, в подзоне смешанных лесов, в районе южнотаежных пихтово-еловых лесов с мелколиственными породами в древесном ярусе. Первичные леса приурочены к пологим склонам, небольшим водоразделам, склонам логов. Залесенность территории 35%. Естественные кормовые угодья расположены в основном на водоразделах, иногда по поймам рек. В зависимости от элементов рельефа и источников водного питания встречаются различные типы лугов — суходольные, низинные, поименные. Среди суходольных, занимающих большую площадь, преобладает крупкозлаково-разнотравная растительность, часто с бобовыми. Низинные луга представлены осоково-крупнозлаково-разнотравной растительностью, пойменные луга — чаще крупнозлаково-разнотравной и осоково-злаково-разнотравной растительностью.

Хозяйство хорошо обеспечено водными ресурсами. Основной водной артерией является р. Очёр, правый приток реки Кама. Ширина реки от 10 до 30 метров. Река на всем протяжении сильно меандрирует, имеет много притоков.

2.1.3 Характеристика хозяйственной деятельности предприятия Основными направлениями деятельности данного предприятия являются производство молока, скотоводство и свиноводство. Анализ структуры товарной продукции показывает, что в течение 2007 — 2009 гг. хозяйство специализировалось на производстве молока, так как в структуре товарной реализации молоко занимало 52 — 64%, мясо КРС — 15 — 22%, свинина — 7 — 9%.

В таблице 6 представлена структура посевных площадей СХП «Семёновский».

Таблица 6

Структура посевных площадей СХП «Семёновский»

Трансформация угодий за эти годы не произошла, нарушенных земель хозяйством не выявлено. Общая площадь посевных площадей в 2009 году составила 3751 га, что на 188 га больше, чем в 2007 году. Эти земли взяты в аренду сроком на 41 год у СХПК «Талицкий».

2.2 Методики проведения исследования При исследовании влияния загрязнения автотранспорта на придорожные участки автодороги М — 7 «Волга» использованы следующие методики.

Определение интенсивности движения автомобильного автотранспорта на автодороге М — 7 «Волга»

Интенсивность автотранспортного потока была определена по методу Бегмы в изложении А. И. Федоровой. Предварительно весь автомобильный поток был распределен на следующие группы: легкий грузовой (сюда относился грузовой автотранспорт с грузоподъемностью до 3,5 т и микроавтобусы), средний грузовой (с грузоподъемностью 3,5 — 12 т), тяжелый грузовой (с грузоподъемностью более 12 т), легковые автомобили, автобусы Подсчет велся в августе 2009 в течение 1 часа (три раза по 20 минут) утром (с 8 до 9 ч), днем (с 13 до 14 ч) и вечером (с 18 до 19 ч). Повторность была 3-х кратная (будничные дни) и 3-х кратная (выходные дни). В процессе опыта учитывались: уклон местности, скорость ветра, влажность воздуха.

Определение количества выбросов автотранспорта Расчет выбросов угарного газа проводился по методике А. И. Федоровой и А. Н. Никольской (1997). При этом учитывали скорость ветра, влажность воздуха, уклон дороги. Используя эти данные, проводился расчет загрязнения воздуха угарным газом по формуле:

КСО (мг/м3) = (0,5 + 0,01N • Кт) • КА • КУ • КС • КВ • КП,, где:

0,05 — фоновое загрязнение атмосферного воздуха нетранспортного происхождения, мг/м3,

N — суммарная интенсивность движения автомобилей на дороге, авт./час;

КТ — коэффициент токсичности автомобилей по выбросам в атмосферный воздух окиси углерода;

КА — коэффициент, учитывающий аэрацию местности;

КУ — коэффициент, учитывающий изменение загрязнения атмосферного воздуха окисью углерода в зависимости от величины продольного уклона;

КС — коэффициент, учитывающий изменения концентрации окиси углерода в зависимости от скорости ветра;

КВ — то же в зависимости от относительной влажности воздуха;

КТ — коэффициент увеличения загрязнения атмосферного воздуха окисью углерода у пересечений.

Коэффициент токсичности автомобилей определяется как средневзвешенный для потока автомобилей по формуле:

КТ =? Pi KTi, где:

Pi — состав автотранспорта в долях единицы,

KTi — определяется по таблице (приложение).

Состав автотранспорта в долях единицы определяется по формуле:

Pi = ni / N, где:

ni — количество автотранспорта i-го типа;

N — общее количество автотранспорта.

Согласно «Методике определения выбросов автотранспорта для проведения сводных расчетов загрязнения атмосферы» (1998) рассчитывалось количество загрязняющих веществ, выбрасываемых автотранспортом, а именно: угарный газ, оксиды азота, оксиды серы, углеводороды, сажа, формальдегид, бенз (а)пирен. При этом учитывали протяженность исследуемого участка дороги и количество автотранспорта по категориям: легкий грузовой, средний грузовой, тяжелый грузовой, автобус, легковой. Используя эти данные, проводился расчет массы загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу автотранспортом по формуле:

где:

L — длина автомагистрали;

Мik — пробеговый выброс i-го вещества автомобилями k-й группы, определяемый по таблице (приложение), г/км в час;

K — количество групп автомобилей;

Gk — фактическая интенсивность движения автотранспорта k-ой группы, авт./час;

KV — поправочный коэффициент, учитывающий скорость движения транспортного потока (км/час), определяемый по таблице (приложение);

1/3600 — коэффициент пересчета «час» в «сек».

Количество выбросов в год рассчитывается по формуле:

Мобщ = МБ + МВ, где:

МБ — количество выбросов за 264 будних дня, т;

МВ — количество выбросов за 101 выходной день, т.

Количество выбросов в будни (выходные) рассчитывается по формуле:

М = Мi • 3600 • 12 • n / 1000 • 1000, где:

Мi — количество выбрасываемого вещества, г/с;

3600 — коэффициент пересчета «сек» в «час»;

12 — коэффициент пересчета на 12 часов в день;

n — количество дней;

1000 • 1000 — коэффициент пересчета «г» в «т».

Агрохимический анализ почвы Почвенные пробы отобраны на расстоянии в 5 м, 20 м, 50 м и 100 м от автодороги М — 7 «Волга». Также один смешанный образец был взят с поля, на которое загрязнение автотранспорта не оказывает влияние. На этих расстояниях были взяты по четыре пробы, каждая проба при этом была взята на удалении 100 м друг от друга. Почвенные образцы для определения агрохимических показателей были взяты на глубину пахотного слоя, масса каждого почвенного образца составила около 300 г. Отбор почвенных образцов произведен в августе 2009 года.

Из агрохимических показателей в почвенных образцах определено: содержание гумуса, рН (КСI), содержание подвижных форм фосфора. Подготовка образцов почвы к химическим анализам и химические анализы почвы проведены по принятым методикам в изложении Л. Н. Александровой (1986).

Содержание гумуса — по методу Тюрина (ГОСТ 26 213). рН солевой вытяжки — по методу ЦИНАО (ГОСТ 26 483) Подвижные соединения фосфора — фотометрическим методом по Кирсанову (ГОСТ 26 207). Химические анализы проведены в химической лаборатории ОСОШ № 1.

Определение фитотоксичности почвы придорожных участков Методика определения фитотоксичности пвчвы предложена С. Д. Орловым (2002). Изучение проведено на растениях редиса сорта Ранний красный.

Варианты опыта: контрольный образец почвы, почвенные образцы которые были отобраны в 5, 20, 50 и 100 м от автодороги. Повторность — 4-х кратная. Были определены следующие показатели: всхожесть, масса и длина редиса.

Опыт проведен на световом стеллаже при поддержании постоянной влажности почвы, равной 70% от полной влагоемкости. Предварительно произведена подготовка проб почвы: измельчение, растирание, перемешивание, удаление корней. В ходе опыта влажность почвы поддерживалась постоянной.

В подготовленные стаканы помещали 100 г почвы, увлажняли почву до 70% от полной влагоемкости и в каждый стакан высевали по 20 семян редиса сорта Ранний красный. На четвертые сутки стаканы помещали на световой стеллаж с освещением в течении 14 часов в сутки. В этих условиях редис выращивали в течение двух недель.

В процессе опыта вели наблюдения по следующим показателям: дата появления всходов и их число на каждые сутки; общую всхожесть (к концу опыта); длину наземной части (высоту растений). По окончанию опыта растения осторожно отделяли от земли, просушивали, стряхивали остатки почвы и измеряли окончательную длину надземной части растений. Затем высушивали растения на воздухе и отдельно взвешивали биомассу надземных частей и корней. Сопоставление этих данных позволяло выявить факт фитотоксичности или стимулирующего действия.

Химический анализ талых вод придорожных участков Отбор снеговых образцов произведен в конце марта 2010 года, образцы взяты на расстоянии 5, 20, 50 и 100 м и 300 м. Для отбора образцов снега использована методика предложенная Дз. Ж. Бериней и Л. В. Берзиней (1989). На каждом определенном расстоянии буром, имеющий размеры 20*20 см, на всю глубину снежного покрова методом «конверта» отобраны по 5 образцов, которые соединены в один. Затем соединенные пробы растоплены и отфильтрованы.

Отфильтрованная вода подвержена химическому анализу. В талой воде определено рН, количество хлоридов. Определение иона хлорида проводено аргенометрическим методом по Мору, рН — методом прямой ионометрии.

Определение фитотоксичности талых вод Изучение фитотоксичности талых вод проведено на растениях редиса сорта Ранний красный.

Варианты опыта: дистиллированная вода, талые воды, снеговые образцы отобранные в 5, 20, 50 м, 100 м от автодороги. Повторность — 4-х кратная. Опыт был заложен в чашках Петри. Определены следующие показатели: энергия прорастания, всхожесть, масса и длина проростков. Энергия прорастания была подсчитана на 4-й день опыта, а все остальные показатели на 7-й день.

3. Результаты исследований и их обсуждение

3.1 Влияние ветра на распространение ОГ ДВС Ветер, как экологический фактор, играет наибольшую роль в распространении ОГ ДВС. Как видно из рисунка 1 преобладающем в Очёрском районе являются ветра юго-западного и западного направления, вероятность которых составляет 24 и 17% соответственно, наименьшую вероятность направления имеют ветра северо-западного и северного направления — 6 и 7% соответственно.

Рис. 1. Вероятность направления ветра в условиях Очёрского района (%).

Если «розу» ветров наложить на карту хозяйства, то будет видно, что из-за сложившегося преобладания ветров перенос ОГ ДВС будет происходить в направлении расположения придорожных участков автодороги М — 7 «Волга», находящиеся на территории хозяйства.

О том насколько далеко или близко будут распространятся компоненты

ОГ от автомобильной дороги говорят данные вероятности силы ветра.

В течение года в Очёрском районе вероятность силы ветра со скоростью от 2 до 5 м /с составляет более 50% (50,1 — 52,9%), со скоростью от 6 до 9 м/с — от 10,2 до 18,7%, а со скоростью 0−1 м/с (штиль) — 26,0−37,8% или 80 дней в году.

Анализ среднемесячных данных скорости ветра в течение года показывает, что наибольшая скорость ветра наблюдается в осенние месяцы: в ноябре 4м/с, в декабре — 3,9 м/с, а наименьшая скорость ветра наблюдается в летний период: в июле — 2,6 м/с, в августе 2,8 м/с. Исходя из этого, можно предположить, что наибольшее рассеивание ОГ ДВС на придорожные участки автодороги М — 7 «Волга"будет происходить в осенне-зимний период, а наименьшее — в весенне-летний период.

3.2 Характеристика интенсивности движения автомобильного транспорта автодороги М- 7 «Волга»

В таблице приложения 2 и 3 приведены средние данные интенсивности движения автомобильного транспорта на автодороге М — 7 «Волга» в выходные и будние дни, а усредненные данные в таблице 7.

Анализ данных показал, что интенсивность движения автотранспорта по автодороге М — 7 «Волга» различна, интенсивность меняется в зависимости от того будний или выходной день и от времени суток.

В будни за 12-и часовой день проезжает 6046 единиц автотранспорта, а выходной — 5009, что в 1,2 раза больше. В среднем за 1 час в будни проезжает 503,8 единиц автотранспорта, а в выходной — 417,4, что в 1,2 раза больше. В будни в среднем за 1 час количество легкого грузового автотранспорта составило 22,3 единицы, а в выходной — 11,4, что в почти в 2 раза больше. Количество среднего грузового автотранспорта в будни увеличилось в 2 раза и составило 4,4 единицы, в выходной — 2,3. Количество тяжелого грузового автотранспорта в будни составило 93,7, а в выходной — 70,1, что в 1,3 раза больше. Также в будни увеличилось количество единиц легкового автотранспорта и составило 367,3, в выходной — 315,4, что в 1,2 раза больше. Количество автобусов в будни составило 16,1 единиц, в выходной — 18,2, что меньше в 1,1 раза.

Таблица 7

Интенсивность движения автотранспорта на автодороге М — 7 «Волга» в будние и выходные дни, авт./час

Интенсивность движения автотранспорта в будни и выходные изменялась течение дня. Наибольшая интенсивность легкого грузового автотранспорта наблюдалась в будние дни утром и вечером, в выходные дни — днем. Интенсивность среднего грузового автотранспорта также наибольшей наблюдалась в будни утром и вечером, а в выходные — утром. Наименьшая интенсивность тяжелого грузового автотранспорта в будни и в выходные наблюдалась утром и возрастала к вечеру. Интенсивность автобусов наибольшей в будни и выходные наблюдалась вечером, в будни увеличивалась утром, в выходные — днем. Интенсивность легкового автотранспорта в будни наибольшей наблюдалась утром и вечером, а в выходные дни наименьшей была утром и увеличивалась к вечеру.

Соотношение количества автомобильного транспорта в будние дни представлено на рисунке 2 .

Рис. 2 Количество автотранспорта в будние дни, (%)

В будние дни наибольший удельный вес в автотранспортном потоке занимает легковой автотранспорт — 72,9%, что составляет 2/3 всего потока автотранспорта. Второе место занимает тяжелый грузовой автотранспорт — 18,6%, далее следуют легкий грузовой автотранспорт — 4,4%, автобусы — 3,2%, средний грузовой — 0,9%.

Соотношение количества автомобильного транспорта в выходные дни представлено на рисунке 3. В выходные дни легковой автотранспорт составляет 75,6%, далее следует тяжелый грузовой — 16,8%, автобусы — 4,4%, легкий грузовой — 2,7%, средний грузовой — 0,6%.

Рис. 3. Количество автотранспорта в выходные дни, (%)

Анализируя полученные данные, можно сделать следующие выводы: в среднем в будние дни поток автотранспорта в 1,2 раза больше, чем в выходные; наибольший удельный вес в автотранспортном потоке в будни и выходные составляет легковой автотранспорт (2/3 от всего потока) и тяжелый грузовой автотранспорт. Соотношение количества автотранспорта говорит о том, какую долю каждый из этих типов автомобилей внесет в загрязнение окружающей среды.

3.3 Характеристика выбросов автомобильного транспорта автодороги М — 7 «Волга»

При расчете загрязнения атмосферного воздуха угарным газом установлено, что исследуемый участок по степени аэрации относится к типу местности класса Е и имеет уклон дороги 2є. Значение влажности воздуха и скорости ветра в момент исследования указаны в таблице приложения 4 и 5. Пример расчета описан в приложении 10.

Концентрация угарного газа в атмосферном воздухе согласно расчетам составила в среднем 3,5 мг/м3 в будние дни и 2,3 мг/м3 в выходные дни, что в будни превышает ПДК с.с. (3 мг/м3) в 1,2 раза, но в выходные дни ПДК с.с. (3 мг/м3) не превышает (приложение 6 и 7). Максимальная концентрация составила 5,68 мг/м3, что превышает ПДК м.р. (5 мг/м3) в 1,1 раза, минимальная концентрация — 1,13 мг/м3, что не превышает ПДК м.р.

Согласно коэффициенту токсичности автомобилей КТi (приложение 8) больше всего загрязняют атмосферный воздух угарным газом автобусы и средний грузовой, меньше легкий грузовой, еще меньше легковой, незначительно загрязняет тяжелый грузовой. Но, поскольку легковые автомобили составляют 2/3 от общего потока, то они являются основными загрязнителями воздуха угарным газом.

Сильное влияние на концентрацию угарного газа оказывает влажность и скорость ветра, поэтому наибольшие концентрации наблюдались при низких скоростях ветра и высокой влажности. Так, при сравнительно невысокой интенсивности движения (362 авт./час), но низкой скорости ветра (2 м/с) и высокой влажности (80%) концентрация угарного газа составила 5,42 мг/м3, что в 1,1 раза превышает ПДКм.р. Минимальные концентрации наблюдались при достаточно высокой интенсивности движения (321 и 457 авт./час), но высокой скорости ветра (4 м/с) и низкой влажности (50%).

Кроме угарного газа автотранспорт выбрасывает в атмосферный воздух и другие загрязняющие вещества. Для расчета использовались средние значения интенсивности автотранспортного потока в будние и выходные дни. Средняя скорость движения на участке автодороги 80 км/час.

На рисунке 4 и 5 показаны пробеговые выбросы автомобильного транспорта на участке в будние и выходные дни. С учетом интенсивности движения 1-ое место по суммарному количеству выбросов занимают легковые автомобили, 2-ое — тяжелый грузовой, 3-е — легкий грузовой, 4-е автобусы и 5-ое средний грузовой (приложение 11, 12).

Анализируя рисунки можно сделать вывод, что легковой автотранспорт больше всего выбрасывает оксида углерода, окислов азота, углеводородов, бенз (а)пирена и если используют этиолированный бензин, то и соединений свинца. Тяжелый грузовой автотранспорт выбрасывает наибольшее количество оксида серы, окислов азота, формальдегида, сажи, бенз (а)пирена и углеводородов. Легкий грузовой автотранспорт больше всего выбрасывает оксида углерода, углеводородов, оксидов азота и бенз (а)пирена. Автобусы выбрасывают большое количество окислов азота, сажи, оксида серы и бенз (а)пирена. Средний грузовой автотранспорт больше всего выбрасывает оксид углерода, углеводороды, окислы азота и бенз (а)пирен.

Рис. 4. Значения пробеговых выбросов автомобилей в будние дни, (%)

Рис. 5. Значения пробеговых выбросов автомобилей в выходные дни, (%)

На рисунке 6 представлен суммарный выброс автотранспорта на участке автодороги М — 7 «Волга». Пример расчета описан в приложении 14.

Рис. 6. Суммарный выброс (т) в год на участке дороги 2 км, %

Автотранспорт проезжая 2-х километровый участок автодороги, выбрасывает следующие загрязняющие вещества (т/год): СО — 40,38 (66%); NOX — 13,28 (21,5%); углеводороды — 7,21 (11,7%); сажа — 0,136 (0,22%); SO2 — 0,70 (1,13%); формальдегид — 0,094 (0,15%); бенз (а)пирен — 0,61 (0,01%); свинец — 0,045 (0,07%) (приложение 11, 12).

Анализируя полученные данные, можно сказать, что в наибольшем количестве транспортом выбрасывается угарный газ, но он является наименее токсичным для окружающей среды, так как он активно утилизируется почвенными организмами и окисленный до углекислого газа поглощается растениями.

3.4 Агрохимический анализ исследуемых почв Результаты химического анализа почв, отобранных на придорожных участках автодороги М — 7 «Волга», представлены в таблице 8.

Таблица 8

Агрохимические показатели почвы

При химическом анализе почв получены следующие результаты: во всех почвах содержание гумуса низкое: в контроле — 2,7%, на участке в 5 м от дороги -2,2%, в 50 м — 2,3%. Относительно низкое содержание гумуса в почве находится на участке в 5 м от дороги по сравнению с другими вариантами, что объясняется интенсивностью действия ОГ ДВС, угнетается рост и развитие растений, что снижает биомассу растений и количество гумуса в почве.

рН (KCI) в контрольных образцах почвы составил 5,3, поэтому эти почвы характеризуются как слабокислые; почва, отобранная на расстоянии в 5 м, 10 м, 50 м и 100 м от дороги также является слабокислой (рН = 4,9 — 5,3) Содержание доступного фосфора в контрольном образце почвы среднее — 118 мг/кг, в почве на участке в 50 м и 100 м от дороги — высокое — 150 и 159 мг/кг соответственно.

Таким образом, характеристика почв по основным агрохимическим показателям говорит о том, что для роста и развития растений оптимальными являются почвы, находящиеся на расстоянии 50 м от дороги. ОГ ДВС не повлияли на изменение агрохимических свойств почв, расположенных на расстоянии 100 м от дороги. Почвы, находящиеся от дороги в 5 м, имеют низкое по сравнению с контролем содержание гумуса.

3.5 Изучение фитотоксичности почвенных образцов придорожных участков Изучение фитотоксичности проведено на редисе сорта Ранний красный. Опыт проводён в течение двух недель. В процессе опыта велись наблюдения по следующим показателям: дата появления всходов и их количество на 3, 5 и 12 день. По окончанию опыта рассчитывалась энергия прорастания и всхожесть семян, данные приведены в таблице 9

Таблица 9

Энергия прорастания и всхожесть семян редиса сорта Ранний красный

Полученные результаты исследования показывают, что наименьшая всхожесть у семян, в варианте опыта взятого в 50 м от дороги и составила 66%, что меньше на 32% по сравнению с контролем. Вероятно, это можно объяснить тем, что соединения ОГ ДВС подавляли всхожесть семян. Наибольшая всхожесть семян наблюдалась в варианте 100 м от дороги и составило 85%, что на 12,5% меньше по сравнению с контролем. В варианте опыта 20 м от дороги всхожесть составила 82,5%, относительно высокую всхожесть в данном варианте можно объяснить тем, что в почве содержится некоторое количество компонентов ОГ ДВС, которое стимулировало прорастание семян.

В таблице 10 представлены результаты исследования влияния фитотоксичности почвы на всхожесть семян редиса сорта Ранний красный.

Таблица 10

Влияние фитотоксичности почвы на всхожесть семян редиса сорта Ранний красный, шт.

Дисперсионный анализ (приложение 15) полученных данных показывает, что варианты опыта 5 м от автодороги и 50 м от автодороги математически доказаны, это подтверждает рассчитанная НСР. Поэтому почва взятая на расстоянии 5 м и 50 м от автодороги повлияла на всхожесть семян редиса. Между вариантом опыта 100 м от автодороги и контролем нет различий, следовательно почва не повлияла на прорастание семян.

В таблице 11 представлены результаты изучения влияния фитотоксичности почвенных образцов на массу редиса сорта Ранний красный.

Таблица 11

Влияние фитотоксичности почв придорожных участков на массу растений редиса сорта Ранний красный, г

Анализ полученных данных показывает, что наибольшая разница с контролем оказалась в варианте в опыте с 5 м от дороги и составила 33,1%. Наименьшая разница с контролем была в варианте опыта в 100 м от дороги и составила 2,9%.

Дисперсионный анализ (приложение 16) полученных результатов выявил, что вариант 5 м от автодороги математически доказан, это подтверждает рассчитанная НСР. Разница между остальными вариантами не доказанана, т. е. нет существенных различий.

В таблице 12 представлены результаты изучения влияния фитотоксичности почвенных образцов на длину проростков редиса сорта Ранний красный.

Анализ полученных данных показывает, что наименьшая разница с контролем оказалась в варианте опыта в 100 м от дороги, и составила 14,5%, а наибольшая разница с контролем наблюдалась в опыте с вариантом 5 м от дороги и составила 34,2% и в опыте с вариантом 50 м от автодороги и составила 23,6%.

Таблица 12

Влияние фитотоксичности почвенных образцов придорожных участков на длину проростков редиса сорта Ранний красный, см

Дисперсионный анализ (приложение 17) полученных данных показывает, что вариант в 5 м и 50 м от дороги математически доказан, это подтверждает рассчитанная НСР. Между остальными вариантами и контролем нет различий.

3.6 Результаты исследований талых вод придорожных участков В таблице 13 представлены результаты исследований талых вод придорожных участков.

Таблица 13

Загрязнение снежного покрова придорожных участков автотранспортом

При исследовании снежного покрова придорожных участков получены следующие результаты: рН талых вод снега, взятого на расстоянии 5, 20 и 50 м более кислая по сравнению с контролем. Так, рН контроля составил 7,2 в 5 м от дороги — 6,5, в 20 м — 6,6, в 50 м — 6,9, в 100 м- 7,4. Таким образом, чем ближе располагается снег к автодороги, тем интенсивнее идет его подкисление.

Содержание хлоридов в талых водах контроля составило 7,6 мг/л. При исследовании содержания хлоридов в талых водах придорожных участках оказалось, что наибольшее его количество обнаружилось в снеге, взятого на расстоянии 5 м от дороги (22,2 мг/л), 20 м — 16,2 мг/л, 50 м — 18,5 100 м — 7,8 мг/л.

Таким образом, перенос хлоридов происходит только на расстоянии до 50 м. Наличие хлоридов в снеге придорожных участков объясняется тем, что в зимний период для предотвращения образования гололеда на дороге используется смесь, содержащая хлорид натрия.

Таким образом, автотранспорт является источником образования хлоридов, которые оседают с осадками неравномерно и большое количество их локализуется на участках, расположенных на расстоянии до 50 м от дороги.

3.7 Определение фитотоксичности талых вод Изучение фитотичности талых вод проведено на семенах редиса сорта Раниий красный.

В таблице 14 представлены результаты всхожести семян редиса сорта Ранний красный.

Таблица 14

Всхожесть семян редиса сорта Ранний красный, %

Данные полученных результатов показывают, что наименьшая всхожесть была у семян, которые проращивались на талых водах снега, взятого в 5 м от дороги и составила 76%, что меньше на 1,6% по сравнению с контролем. Вероятно, это можно объяснить тем, что водорастворимые соединения ОГ ДВС и хлориды подавляли всхожесть семян.

Наибольшая всхожесть семян наблюдалась варианте 20 м от дороги. Относительно высокую всхожесть в данном варианте можно объяснить тем, что в этих талых водах содержится такое количество компонентов ОГ ДВС, которое стимулировало прорастание семян.

В таблице 15 представлены результаты исследования влияния фитотоксичности талых вод на всхожесть семян редиса сорта Ранний красный.

Таблица 15

Влияние фитотоксичности талых вод придорожных участков на всхожесть семян редиса сорта Ранний красный, шт.

В таблице 16 и таблице 17 представлены результаты изучения влияния фитотоксичности талых вод придорожных участков на длину и массу проростков редиса сорта Ранний красный.

Дисперсионный анализ (приложения 19 и 20) полученных результатов выявил, что между вариантами нет существенной разницы, это подтверждает рассчитанная НСР.

Таблица 16

Влияние фитоксичности талых вод придорожных участков на массу проростков редиса сорта Ранний красный, г

Таблица 17

Влияние фитоксичности талых вод придорожных участков на длину проростков редиса сорта Ранний красный, см

Изучив полученные данные, можно сделать вывод, что в снеговом покрове на придорожных участках накапливаются компоненты выбросов ОГ ДВС, которые при таянии снега попадают в почву, растения и в воду, загрязняя их.

4. Расчет ущерба от изъятия полосы отвода автомобильной дороги М — 7 «Волга» из сельскохозяйственного производства Развитие производства на основе интенсивной технологии и экологически неблагоприятные последствия заставляют по-новому сельхозпроизводителей взглянуть на категорию эффективности сельскохозяйственного производства с эколого-экономической позиции.

Определение эколого-экономической эффективности сельскохозяйственного производства осуществляется на основе расчетов показателя экологоэкономического ущерба.

Эколого-экономический ущерб — это выраженные в стоимостной форме фактические или возможные убытки, причиняемые сельскому хозяйству в результате ухудшения качественного состояния природной среды, или дополнительные затраты на компенсацию этих убытков. Эколого-экономический ущерб, наносимый земле, используемой в сельском хозяйстве в качестве основного средства производства, проявляется в стоимостной оценке качественного ухудшения ее состояния, выражающегося прежде всего в снижении почвенного плодородия и потерях продуктивности сельскохозяйственных угодий (Минаков И.А., 2003).

Вдоль автодороги М — 7 «Волга» проходит полоса отвода. Хозяйство использует её в сельскохозяйственном производстве в качестве сенокоса и использует сено на корм скоту. Полоса отвода имеет длину 2 км и ширину 50 м, то есть ее площадь составляет 10 га, при изъятии земли из сельскохозяйственного производства, хозяйство несет убытки.

Размер убытков, рассчитывается на основании Временных методических рекомендаций по расчету размера убытков, причиненного собственникам земельных участков, землепользователям, землевладельцам и арендаторам земельных участков изъятием для государственных или муниципальных нужд или временным занятием земельных участков либо ухудшением качества земель в результате деятельности других лиц, утвержденных Российским земельным кадастром (2004) .

Размер убытков рассчитываются путем сложения размера реального ущерба и размера упущенной выгоды (Рекомендации по расчету стоимости компенсации убытков сельскохозяйственного производства и восстановления плодородия почвы при временном занятии земельных участков для несельскохозяйственных нужд, 2008).

Размер реального ущерба рассчитывается исходя из рыночной стоимости занимаемых земельных участков и площади земельного участка. Реальный ущерб выплачивается в размере 10% рыночной стоимости за каждый год временного занятия земельного участка.

Расчет определения размера реального ущерба проводится по следующей формуле:

Р.У. -С*Р*В*0,1, где Р.У. — реальный ущерб;

С — стоимость сельскохозяйственных угодий, руб./га;

Р — площадь занимаемого земельного участка, га;

В — срок временного занятия земельного участка, лет Средняя кадастровая стоимость земельных участков сельскохозяйственного назначения в Очёрском районе составляет 8 850 000 руб./га (значение определено Постановлением Правительства Пермского края от 08.09.2009 № 610 — п) С = 8 850 000 руб./га Р = 10 га В = 1 год Р.У.= 8 850 000*10*1*0,1 = 8 850 000 рублей Расчет размера упущенной выгоды осуществляется путем дисконтирования будущих неполученных за период восстановления нарушенного производства доходов.

Расчет упущенной выгоды рассчитывается по сельскохозяйственной культуре планируемой к посеву на временно занимаемом или изымаемом земельном участке в соответствии с севооборотом.

У.В. = У* Ц*К*Р, где У.В. — упущенная выгода;

У — средняя урожайность за последние 3 года, ц/га;

Ц — цена одного центнера недополученной продукции, руб.;

К — коэффициент соответствующий продолжительности периода восстановления нарушенного производства.

Р — площадь земельных участков, га.

У = 21,3 ц/га (приложение 21)

Ц = 68,68 руб./ц (приложение 22)

К = 0,9 (приложение 23)

У.В. = 21,3* 68,67*0,9*10 = 13 164 рублей Размер убытков = 8 850 000 + 13 164 = 8 863 164 рублей Таким образом, при изъятии полосы отвода автомобильной дороги М — 7 «Волга» из сельскохозяйственного производства СХП «Семёновский» годовой убыток хозяйства составит 8 863 164 рублей.

Выводы На основании проведенных исследований по изучению влияния выбросов автотранспорта, проведенных в 2009;2010 годах, на придорожные участки территории СХПК «Семёновский» можно сделать следующие выводы:.

1. В Очёрском районе перенос ОГ ДВС происходит в юго-западном и западном направлении. Из-за небольшой скорости и силы ветра оседание компонентов ОГ ДВС происходит вблизи от автодороги.

2. Наибольший вклад в общее автотранспортное загрязнение территории хозяйства вносят легковой и тяжёлый грузовой типы автотранспорта.

3. Почвы, находящиеся от дороги на расстоянии 5 м, имеют низкое по сравнению с контролем содержание гумуса. Существенное снижение всхожести семян редиса сорта Ранний красный произошло при выращивании на почве взятой в 5 м и 20 м от автодороги. Снижение массы проростков редиса произошло при выращивании на почве взятой в 5 м от автодороги, снижение длины проростков редиса произошло при выращивании на почве в 5 м и 50 м от автодороги. ОГ ДВС не повлияли на изменение агрохимических свойств почв, расположенных на расстоянии 100 м от дороги.

4. Талые воды придорожных участков автодороги М — 7 «Волга» на расстоянии до 50 м содержат повышенное содержание хлоридов. Снижение всхожести семян редиса сорта Ранний красный произошло при выращивании их на талых водах снега, взятого на расстоянии в 5 м от дороги.

5. При изъятии полосы отвода автодороги М — 7 «Волга» из сельскохозяйственного производства убыток хозяйства составит 8 863 164 рублей.

Библиографический список

1. Александрова Л. Н. Лабораторно — практические занятия по почвоведению/ Л. Н. Александрова, О. А. Найденова. — Л.: Агропромиздат, 1986 — 295 с.

2. Артамонов В. И. Растения и чистота природной среды / В. И. Артамонов. — М: Наука, 1968. 172 с.

3. Бериня Дз. Ж. / Распределение выпадений выбросов автотранспорта и загрязнение почв придорожной полосы / Дз. Ж. Бериня, Л. К. Калвиня //Воздействие выбросов автотранспорта на природную среду. — Рига: Знатне, 1989.-С. 22−35.

4. Бериня Дз. Ж. Загрязнение растений химическими загрязнителями, содержащимися в выхлопных газах транспортных двигателе, и его влияние на растениеядных беспозвоночных / Дз. Ж. Бериня, А. Я. Берзиня, И. М. Лапиня, В. П. Мелецис // Проблемы фитогигиены и охраны окружающей среды.- Л., 1981 -С. 142−144.

5. Бериня Дз. Ж. Нагрузки выбросов автотранспорта и загрязнение почв придорожной зоны металлами / Дз. Ж. Бериня, Л. В. Карелиня, В. А. Цекулиня// Загрязнение природной среды выбросами автотранспорта. — Рига: Знатне, 1980 -С.16−26.

6. Большаков В. А. Влияние загрязнения воздуха на растительность и почвы// Химия в сельском хозяйстве.-1994.-№ 1.-С.23−26.

7. Временные методические рекомендации по расчету размера убытков, причиненного собственникам земельных участков, землепользователям, землевладельцам и арендаторам земельных участков изъятием для государственных или муниципальных нужд или временным занятием земельных участков либо ухудшением качества земель в результате деятельности других лиц, Росземкадастр, 2004

8. Гусева М. Н. Земля Очёрская. / М. Н. Гусева. — Очёр., 1997 — 128 с.

9. Гутаревич Ю. Ф. Охрана окружающей среды от загрязнения выбросами двигателей / Ю. Ф. Гутаревич. — М.: Урожай, 1989, — 244 с.

10. Каплин В. Г. Основы экотоксикологии / В. Г. Каплин. — М.: КолосС, 2006. — 232 с.

11. Кауричев И. С. Практикум по почвоведению/ И. С. Кауричев. — М.: Агропромиздат, 1986. 336 с.

12. Луканин В. Н. Промышленно-транспортная экология / В. Н. Луканин, Ю. В. Трофименко. -М.: Высшая школа, 2001. 273 с.

13. Минаков И. А. Экономика сельского хозяйства / И. А. Минаков, Л. А. Сабетова, Н. И. Куликов. — М.: КолосС, 2003. — 328 с.

14. Методика определения выбросов автотранспорта для проведения сводных расчетов загрязнения атмосферы. Госкомэкология, 1998

15. Негруцкий С. Ф. Закономерности проникновения химических загрязнителей в организм высшего растения / С. Ф. Негруцкий, В. А. Попов, Ю. Г. Приседский, Е. В. Еремка // Проблемы фитогигиены и охраны окружающей среды.- Л., 1981 -С. 104−107.

16. Орлов Д. С. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении/ Д. С. Орлов, Л. К. Садовникова, И. Н. Лозановская.- М.: Высш.шк., — 2002. — 334 с.

17. Первунина Р. И. Оценка доступности окиси кадмия для ячменя на дерново-подзолистой почве / Р. И. Первунина // Загрязнение атмосферы, почвы, природных вод и растительности. — М.: Гидрометеиздат, 1983. С. 62−68.

18. Постановление Правительства Пермского края от 27.05.2007 г. № 110 — п «Об утверждении минимальных и средних значений удельных показателей кадастровой стоимости земельных участков» в ред. Постановления Правительства Пермского края от 08.08.2009 № 610 — п

19. Рекомендации по расчету стоимости компенсации убытков сельскохозяйственного производства и восстановления плодородия почвы при временном занятии земельных участков для несельскохозяйственных нужд. Пермь, 2008

20. Салова Т. Ю. Основы экологии. Аудит и экспертиза техники и технологии / Т. Ю. Салова, Н. Ю. Громова, В. С. Шкрабак. — СПб.: Издательство «Лань», 2004. — 336с.

21. Слепян Э. И. Проблемы фитогигиены и охрана окружающей среды/ Э. И. Слепян. — Л.: Зоологический институт, 1981, 216 с.

22. Староверова А. В. Влияние техногенных воздействий на природные экологические системы / А. В. Староверова, JI. Б. Ващенко // Агрохимический вестник,-1998. — № 5−6. — С. 37−38.

23. Староверова А. В. Нормирование токсикантов в почвах и продуктах питания/ А. В. Староверова, Л. В. Ващенко // Агрохимический вестник. — 2000. № 2.-С. 7−10.

24. Тарабрин В. П. Фитотоксичность органических и неорганических загрязнителей. /Тарабрин В.П., Кондратюк Е. Н., Башкатов В. Г., и др. — Киев: Наук. думка, 1986. — 216 с.

25. Тимофеева И. В. Влияние выбросов автотранспорта на растения ячменя и овса / И. В. Тимофеева // Воздействие выбросов автотранспорта на окружающую среду. — Рига: Знатне, 1989. — С. 36−47.

26. Титова В. И. Экотоксикология тяжелых металлов/В.И.Титова, М. В. Дабахов, Е. В. Дабахова. — Н. Новгород: НГСХА, 2002. — 135 с.

27. Трешоу М. Загрязнение воздуха и жизнь растений / М. Трешоу. — Л.: Гидрометеоиздат, 1988. — 535 с.

28. Трушкина Л. Ю. Гигиена и экология человека/ Л. Ю. Трушкина, А. Г. Трушкин, Л. М. Демьянова. — Ростов н/Д: Феникс, 2003. — 448 с.

29. Федорова А. И. Практикум по экологии и охране окружающей среды / А. И. Федорова, А. Н. Никольская. — Воронеж, гос. ун-т, 1997. -С. 91.

30. Фельдман Ю. Г. Гигиеническая оценка автотранспорта как источника загрязнения атмосферного воздуха / Ю. Г. Фельдман. — М.: Медицина, 1975

31. Черных Н. А. О качестве растениеводческой продукции при разных уровнях загрязнения почв тяжелыми металлами / Н. А. Черных, И.Н.Черных// Агрохимия- 1995. № 5.-С. 97−101.

32. Черных Н. А. Приемы снижения фитотоксичности тяжелых металлов / Н. А. Черных, М. М. Овчаренко, Л. Л. Поповичева, И.Н.Черных// Агрохимия- 1995. № 9.-С.101−107.

33. Шицкова А. П. Гармония или трагедия? Научно-технический прогресс, природа и человек./А.П.Шицкова, Ю. В. Новиков. — М.: Наука, 1989. 270 с.

34. Шкляев А. С. Климат Пермской области/ А. С. Шкляев, В. А. Балков. — Пермь: Перм. кн. изд-во, 1969. -191 с.