Эколого-геохимическое исследование распределения тяжёлых металлов в почвах зоны воздействия железной дороги на территории национального парка «Валдайский»

Аннотация

В работе представлены результаты исследования воздействия железнодорожного транспорта на лесные экосистемы национального парка «Валдайский». Ранее комплексных научных исследований влияния железной дороги на особо охраняемых природных территориях не проводилось. Расположение парка в важном транспортном коридоре сказывается на экологическом состоянии природных систем. В отличие от большинства территорий, по которым осуществляется железнодорожное сообщение, выбранный для исследований участок позволяет оценить влияние на окружающую среду железнодорожного транспорта при отсутствии других антропогенных источников воздействия. Определено валовое содержание тяжелых металлов и металлоидов в почвах примыкающего к железной дороге участка и фоновых территорий парка. Анализ валового содержания тяжелых металлов в почвенных пробах, отобранных с шагом 5 м от железнодорожной насыпи, показал превышение предельно допустимых концентраций (ПДК) некоторых элементов на расстоянии 30 м от полотна. Превышение ПДК наблюдается у марганца, никеля, меди, цинка, мышьяка, кадмия и свинца. У насыпи наблюдается высокое содержание таких элементов, как стронций, барий, медь и железо. Расчет количественных показателей загрязнения почв показал, что сильный уровень загрязнения наблюдается у насыпи и на удалении 25 и 30 м от нее. Проведен корреляционный анализ и представлена модель распределения тяжелых металлов и металлоидов. Важным результатом исследования стало выявление роли естественных растительных сообществ в миграции и накоплении загрязняющих веществ. Установлено, что сероольшаник, расположенный на расстоянии 30 м от насыпи, выступает в качестве первого механического барьера, ограничивающего поступление тяжелых металлов. Второй барьер образован ельником кисличником, произрастающим на удалении 43 м от железнодорожного полотна. Эти природные фильтры способствуют снижению интенсивности миграции загрязняющих веществ вглубь лесного массива. Превышение содержание ПДК марганца, никеля, меди, цинка, кадмия в почвах связано с износом объектов железнодорожного транспорта (колёс, рельсов, вагонов). Мышьяк входит в состав фракций дизельных частиц. Повышенное содержание меди связано с железнодорожной смазкой, а бария и стронция свидетельствует о применении на железнодорожной насыпи карбонатного щебня. Полученные результаты вносят вклад в понимание механизмов распространения загрязняющих веществ от линейных транспортных объектов, имеют практическое значение для разработки природоохранных мероприятий и могут быть использованы для нормирования воздействия железнодорожного транспорта в пределах особо охраняемых природных территорий.

Литература

1.               Антипов Б.В. Краткая история применения гербицидов на железных дорогах России // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2012. № 9. C. 42–46.

2.               Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М., 1970. 487 с.

3.               Багдасаров И.Е., Конюшкова М.В., Крюкова Ю.А. и др. Микроэлементы в маршевых почвах Поморского берега Белого моря // Почвоведение. 2024. № 8. С. 1077–1086.

4.               Балакай В.И. Электроосаждение сплава на основе серебра // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2004. № 1. С. 47a–49.

5.               Баринова Л.Д., Забалканская Л.Э. Экологические аспекты развития высокоскоростного железнодорожного транспорта // Тр. международной научно-практической конференции «Транспорт России: проблемы и перспективы – 2014». СПб., 2014. С. 28–33.

6.               Белоновская Е.А., Кренке-мл. А.Н., Тишков А.А. и др. Природная и антропогенная фрагментация растительного покрова Валдайского Поозерья // Известия РАН. Сер. географическая. 2014. № 5. С. 67–82. https://doi.org/10.15356/0373-2444-2014-5-67-82

7.               Белый О., Баринова Л.Д., Забалканская Л.Э. Экологические аспекты устойчивого развития высокоскоростного железнодорожного транспорта. СПб., 2018. 159 с.

8.               Булаев В.Г. Экологическая безопасность тягового подвижного состава. Екатеринбург, 2010. 163 с.

9.               Буторина М.В., Куклин Д.А., Васильев А.П. и др. Риск-ориентированный подход к оценке шума железнодорожного транспорта // Вестн. Ростовского гос-го ун-та путей сообщения. 2019. № 1(73). С. 28–33.

10.            Валдайский национальный парк — официальный сайт (Электронный ресурс). URL: https://www.valdaypark.ru/ (дата обращения: 15.08.2024).

11.            Водяницкий Ю.Н., Ладонин Д.В., Савичев А.Т. Загрязнение почв тяжелыми металлами. М., 2012. 304 с.

12.            Гаврилин И.И., Губарь М.А. Оценка влияния железной дороги на состояние растительности по показателям фитотоксичности почв с использованием тест-объекта «Avena Sativa L.» // Международный научно-исследовательский журнал. 2012. № 7-1(7). С.27-29.

13.            ГОСТ 19791-74. Cмазка железнодорожная ЛЗ-ЦНИИ. Технические условия. М., 1975.

14.            ГОСТ 398—81. Бандажи из углеродистой стали для подвижного состава железных дорог широкой колеи и метрополитена. Технические условия. М., 1981.

15.            ГОСТ 4491-86. Центры колесные литые для подвижного состава железных дорог колеи 1520 мм. Общие технические условия. М., 1986.

16.            ГОСТ 33320-2015. Шпалы железобетонные для железных дорог. Общие технические условия. М., 2019.

17.            ГОСТ 33695-2015. Колодки тормозные чугунные для железнодорожного подвижного состава. Общие технические условия. М., 2022.

18.            ГОСТ Р 51685-2022. Рельсы железнодорожные. Общие технические условия. М., 2023.

19.            Каверина Н.В. Геоэкологическая оценка воздействия железнодорожного транспорта на экосистемы прилегающих территорий: Дис. … канд. геогр. наук. Воронеж, 2004. 23 с.

20.            Казанцев И.В. Экологическая оценка влияния железнодорожного транспорта на содержание тяжелых металлов в почвах и растениях полосы отвода: Дис. … канд. биол. наук. Самара, 2007. 166 с.

21.            Калачева О.А. Выбросы вредных веществ на железнодорожном транспорте // Актуальные проблемы и перспективы развития транспорта, промышленности и экономики России («ТрансПромЭк – 2019»): Тр. международной Научно-практической конференции, Воронеж, 24 октября 2019 года. Воронеж, 2019. С. 45-51.

22.            Карпенко Д.О., Потапов А.В. Способы борьбы с сорной растительностью на пути (опыт Привольской дистанции пути Прив. ж. д.) // Внедрение современных конструкций и передовых технологий в путевое хозяйство. 2016. Т. 9, № 9(9). С. 233–238.

23.            Курской А.Ю., Зеленкова В.Н. Новые данные к флоре железных дорог Белгородской области (по материалам 2019 г.) // Полевой журнал биолога. 2020. Т. 2, № 1. С. 4–13. https://doi.org/10.18413/2658-3453-2020-2-1-4-13

24.            Ладонин Д.В. Фракционно-изотопный состав соединений свинца в почвах заповедника «Кологривский лес» // Почвоведение. 2018. № 8. С. 994–1003. https://doi.org/10.1134/S0032180X18080063

25.            Макаров А.О. Оценка экологического состояния почв некоторых железнодорожных объектов ЦАО г. Москвы: Автореф. дис. … канд. биол. наук. М., 2014. 293 с.

26.            МУ 2.1.7.730-99. Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест. М., 1999.

27.            Никитин Н.А. Влияние железнодорожного транспорта на развитие процессов водной эрозии почв полосы отвода железных дорог в лесостепной зоне низкого Заволжья Самарской области // Самарская Лука: проблемы региональной и глобальной экологии. Самара, 2010. Т. 20, № 3. C. 50–63.

28.            Никифоров В.А. Состав и свойства трущихся деталей из цветных металлов на тепловозах и повышение их качества с учетом структурной самоорганизации: Автореф. дис. … канд. техн. наук. М., 2003. 29 с.

29.            Пащенко Л.В., Потапенко В.И. Загрязнение атмосферы предприятиями железнодорожного транспорта // Сб. научных трудов Донецкого института железнодорожного транспорта. 2017. № 47. С. 40–58.

30.            СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания».

31.            Сафонова Н.М. Вопросы обеспечения контроля нежелательной растительности на железнодорожных путях // Транспорт: наука, образование, производство («Транспорт-2022»): Труды международной научно-практической конференции, Воронеж, 25–27 апреля 2022 года. Воронеж, 2022. 304 с.

32.            Стрикова Т.С. Характерные особенности твердых аэрозолей, комплексное воздействие порошкообразной пыли на окружающую среду // Современные подходы к обеспечению гигиенической, санитарно-эпидемиологической и экологической безопасности на железнодорожном транспорте: Сборник трудов ученых и специалистов транспортной отрасли. М., 2016. С. 127–131.

33.            Jian-Hua Ma, Chun-Jie Chu et al. Heavy metal pollution in soils on railroad side of Zhengzhou-Putian section of Longxi-Haizhou railroad // China Pedosphere 2009.19(1):121–8. https://doi.org/10.1016/S1002-0160(08)60091-0

34.            Klik B., Mazur Z. et al. Soil environmental monitoring of repurposed railway line operated for 75 years: Case study in Northeast Poland // Desalination and Water Treatment. 2025. Vol. 321. P. 100919.

35.            Murray P., Ge Y. Evaluating three trace metal contaminated sites: a field and laboratory investigation // Environmental Pollution. 2000. Vol. 107. P. 127–135. http://dx.doi.org/10.1016/S0269-7491(99)00120-7

36.            Pisarek I., Smieszkoł K. Impacts of railway transportation on the enrichment of heavy metals in hortisols of allotment gardens in the city of Zawadzkie // Journal of Ecological Engineering. 2025. Vol. 26, № 10. https://doi.org/10.12911/22998993/205938

37.            Stojic N., Pucarevic M. Railway transportation as a source of soil pollution // Transportation Research. Part D: Transport and Environment. 2017. Vol. 57. P. 124–129. https://doi.org/10.1016/j.trd.2017.09.024

38.            Wilkomirski B., Galera H. Railway tracks-habitat conditions, contamination, floristic settlement-a review // Environment and Natural Resources Research. 2012. Vol. 2(1). Р. 86. https://doi.org/10.5539/enrr.v2n1p86