Материал: Комплексные проблемы техносферной безопасности. материалы Международной научно-практической конференции. Колодяжный С.А., Небольсин В.А

ванному дорожному полотну: точки № 2 и 3 располагались на проезжей части, на расстоянии 0,1 м и в 3-5 м от проезжей части, соответственно. Нумерация образцов проб состояла из буквенного обозначения точки опробования и номера точки отбора на площадке (например, А- 2, Д-3). Из проб готовилась водная вытяжка, в которой определялось содержание Cl-, SO42-, HCO3-, CO32-, Ca2+, Mg2+, Na++K+, сухого остатка, а также pH, Eh, электропроводность и солесодержание.

Установлено, что осенью 2016 г. почвы ЮЗАО имели в основном нейтральную или слабощелочную реакцию среды (рис. 1). Минимальное значение (pH = 6,63) было зарегистрировано у почв на Севастопольском проспекте (точка «Г») на дальней от проезжей части точке. Максимальное значение pH почв было зафиксировано в ближней к дороге точке на ул. Профсоюзной. Весной 2017 г. ситуация несколько изменилась - минимальное значение pH отмечено вновь на точке Г, на дальней от проезжей части точке, но показатель pH составил уже 7,45. Максимум был достигнут у МКАД, на дальней от проезжей части точке. Стоит отметить, что весной, в целом, значения pH почв были выше, чем осенью, что говорит о защелачивании почв за счет ПГР. На всех точках была зафиксирована слабощелочная реакция среды. Кроме того, непосредственно на обочинах дорог значение pH почв было, как правило, существенно выше, чем на расстоянии 3-5 м от обочины.

Рис. 1. Динамика изменения pH в почвах в осенний и весенний периоды

Таким образом, подщелачивание почв к весне составило 0,5-1 единиц рН относительно осенних проб, максимальная разница в pH достигается на ближайших к проезжей части точках, что здесь может быть связано с наибольшей аккумуляцией почвами дорожных остатков ПГР. Повышенное значение pH свидетельствует о наличии щелочной агрессивности опробованных почв.

Содержание сухого остатка в водных вытяжках весенних и осенних проб существенно отличается на точках, прилегающих к проезжим частям (рис. 2). Весной во всех пробах зафиксировано увеличение количества сухого остатка почти в 2 раза относительно осенних проб, что говорит о засолении почв. Степень засолѐнности почв с обочины не превышала 0,4

%.

141

Рис. 2. Динамика изменения содержания сухого остатка в пробах в осенне-весенний период

а

б

Рис. 3. Динамика изменения содержания анионов HCO3- (а) и Cl- (б) в почвах в осенне-весенний период

142

Максимальные содержания сухого остатка были зарегистрированы в почвах, находящихся непосредственно на обочинах дорог. За зимний период засолѐнность этих почв увеличивается в 1,5-2 раза. Кроме того, увеличение содержания солей в почвах приводит к уменьшению их электрического сопротивления, что обуславливает рост их коррозионной активности как по отношению к металлам (например, к подземным коммуникациям, кузовам автомобилей), так и к дорожному асфальтовому полотну.

По ионному составу водные вытяжки, как правило, относились к гидрокарбонатно- хлоридно-натриевому классу. Среди катионов преобладал, в особенности осенью, анион HCO3- (рис. 3 а), к которому весной добавился анион хлора (рис. 3 б).

Примечательно, что содержание аниона хлора в весенних пробах увеличилось в первую очередь на точках, находящихся у проезжей части. По всей вероятности, хлор поступает сюда в виде солей натрия и кальция (NaCl и CaCl2), которые и используются в качестве ПГР. Содержание анионов SO42- изменилось за зиму незначительно – максимальное отклонение отмечено на точке «Г-2», где содержание SO42- увеличилось в 1,5 раза с 0,011 % до 0,016 %. В целом же содержание SO42- в почвах весной увеличилось в среднем в 1,1 раза. Таким образом, в составе водной вытяжки преобладают анионы HCO3- и Cl-. Пиковые изменения содержания анионов приходятся на хлор, содержание которого за зиму выросло в среднем почти в 2,5 раза, а на точках у проезжей части его содержание увеличилось в среднем в 3 раза, что характерно при применении хлорсодержащих ПГР.

Среди катионов преобладают Na++K+, доля которых в вытяжке составляет 87 %. Как можно увидеть на рис. 4, содержание натрия и калия к весне увеличилось, особенно это коснулось точек, располагающихся у проезжей части, где содержание этих катионов выросло более чем в 2 раза. Очевидно, полученные данные обусловлены именно увеличением содержания катиона натрия, так как одним из основных компонентов ПГР является техническая соль - NaCl [5].

Рис. 4. Динамика изменения содержания катионов Na++K+ в почвах в осенне-весенний период

Другим компонентом, входящим в смесь применяемых ПГР в Москве, является CaCl2. Динамику содержания катиона кальция можно увидеть на рис. 5. Наибольшее содержание катиона кальция наблюдаются в придорожной зоне, тогда как с удалением от проезжей части содержание данного катиона уменьшается. Стоит также отметить, прирост ионов кальция за зимний период наблюдается на всех без исключения исследуемых площадках. Что касается катиона магния, то его среднее содержание осталось неизменным, а на некоторых точках (А- 2, В-3, Е-2, Ж-2, Ж-3) было зафиксировано незначительное уменьшение его содержания.

143

Рис. 5. Динамика изменения содержания катионов Ca2+ в почвах в осенне-весенний период

Таким образом, из катионов в почвах, отобранных у обочин автотрасс ЮЗАО, преобладает натрий. За зимний период наибольшему количественному изменению подверглись катионы натрия и кальция, содержание которых выросло в полтора раза, что, безусловно, связано с применением ПГР. Полученные данные позволяют утверждать, что вследствие внесения ПГР происходит подщелачивание, развитие процессов засоления и солонцеватости почв. Это является причиной роста их химической агрессивности, влияющей на трансформацию городских экосистем и снижение экологической безопасности в городе.

Литература

1.Королев В.А. Геологический риск применения антигололѐдных реагентов / В.А. Королев // Геориск. - М.: Изд-во «ООО Геомаркетинг», 2009. - № 1. - С. 42-45.

2.Королев В.А. К итогам круглого стола в Государственной думе Российской Федерации: проблема противогололѐдных реагентов на ближней к дороге точке / В.А. Королев // Инженерные изыскания. - М.: Изд-во «ООО Геомаркетинг», 2015. - № 2. - С. 18-22.

3.Королев В.А., Горняков А.К. Экологическая безопасность городских территорий в связи с применением противогололедных реагентов на ближней к дороге точке / В.А. Королев, А.К. Горняков // Комплексные проблемы техносферной безопасности: материалы III Межд. научно-практической конференции (Воронеж, 11-12 ноября 2016 г.). - Воронеж: Издво «ФГБОУ ВО Воронежский государственный технический университет», 2016. - Т. 1. -

С. 132-135.

4.Королев В.А., Соколов В.Н., Самарин Е.Н. Оценка эколого-геологических последствий применения противогололедных реагентов в г. Москве / В.А. Королев, В.Н. Соколов, Е.Н. Самарин // Инженерная геология. - М.: Изд-во «ООО Геомаркетинг», 2009. - № 1. - С.

34-43.

5.Об утверждении технологии зимней уборки проезжей части магистралей, улиц, проездов и площадей (объектов дорожного хозяйства г. Москвы) с применением противогололедных реагентов и гранитного щебня фракции 2-5 мм / Распоряжение Правительства Москвы от 28 сентября 2011 г. № 05-14-650/1 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.lawsrf.ru/region/documents/764898/

ФГБОУ ВО «Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова»

V.A. Korolev, A.K. Gornyakov

144

ECOLOGICAL SAFETY WHEN APPLICATING ANTI-ICING REAGENTS IN CITIES

For the purpose of an independent study of the effect of anti-icing reagents on urban ecosystems, the soils with residues of the anti-icing reagents was explored on the seven areas that are adjoined to the biggest highways in the South-Western part of Moscow. The results of research show that there is a direct relationship between the soils statistics changes and the addition of the antiicing reagents

Key words: soil contamination, anti-icing reagents, anti-ice covered groundreagents, precipitates with remains of anti-ice- covered ground reagents, Moscow, facilities in the city, ecological safety, salinization of soils, solonetzation of soils

Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «Moscow State University name M.V. Lomonosova»

УДК 504.54, 550.8, 624.131

Д.С. Нестеров, В.А. Королѐв, М.С. Чернов

ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ СОЗДАНИЯ ЗАЩИТНЫХ ЭКРАНОВ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТЕХНОСФЕРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

Рассмотрена возможность применения различных глин в качестве материала для электрокинетического реакционного барьера путѐм регулирования поверхностного заряда глинистых частиц. Даны рекомендации по применению глинистого барьера против различных загрязнителей

Ключевые слова: электрокинетические барьеры; δ-потенциал; точка нулевого заряда; глины;техносферная безо-

пасность

В настоящее время проблема загрязнения окружающей среды стоит наиболее остро. Различные загрязнители с фабрик, свалок, шахт разносятся на огромные расстояния потоками грунтовых вод. Для предотвращения распространения токсикантов применяются в частности электрокинетические барьеры. Принцип их действия основан на создании противоположно направленного водного потока в теле барьера при наложении электрического поля изза развития электроосмотического потока и электромиграции ионов в порах барьера [1-5].

Эффективной технологией является создание комбинированного электрокинетического реакционного барьера. При этом ряд электродов концентрирует и перенаправляет поток подземных вод в сторону полупроницаемого барьера, сложенного из материала, химически активного по отношению к загрязнителю. Это позволяет не только предотвратить распространение токсикантов, но и добиться очистки подземных вод [4].

Одним из нерешѐнных вопросов при создании подобного барьера является выбор материала. Глинистые грунты обладают высокими показателями адсорбционных свойств и сравнительно дѐшевы, что делает их применение в данной области перспективным. Кроме того, при изменении физико-химических факторов свойства глин (электрокинетические, электроповерхностные, адсорбционные и другие свойства) значительно изменяются. В виду этого возможно их применение против различных по природе загрязнителей.

Поэтому целью настоящего исследования было изучение изменения электрокинетических свойств глин различных минеральных типов при их кислотно-щелочной обработке и создание рекомендаций по их применению в качестве материала для защитного электрокинетического барьера.

Объекты и методика исследования. В качестве объектов исследования были использованы Са-формы глин основных минеральных типов: глуховецкого каолина, кембрийской иллитовой глины и махарадзевской монтмориллонитовой глины (асканглины). Образцы каолина были добыты в Украине (с. Глуховцы), иллитовой глины - в Ленинградской области, асканглины - в Грузии (с. Аскания).

По минеральному составу глуховецкий каолин состоит на 75 % из каолинита и содержит значительные примеси кварца (20 %) и иллита (5 %). Кембрийская глина содержит 53 %

145