Актуальность выбранной темы обусловлена тем, что в настоящее время загрязнение окружающей среды предприятиями промышленности и транспортными средствами остается наиболее острой экологической проблемой, имеющей приоритетное социальное и экономическое значение.
Ключевые слова: железнодорожный транспорт, природная среда, загрязнение, атмосфера, гидросфера, литосфера, биосфера.
The relevance of the chosen topic is due to the fact that at present environmental pollution by industrial enterprises and vehicles remains the most acute environmental problem of priority social and economic importance.
Keywords: railway transport, natural environment, pollution, atmosphere, hydrosphere, lithosphere, biosphere.
Железнодорожный транспорт — технически сложный, круглосуточно работающий комплекс. Строительство, эксплуатация и модернизация железных дорог оказывают значительное влияние на экологическое состояние природно-территориальных комплексов (ландшафтов), сопровождающееся формированием техногенных форм рельефа, развитием или активизацией комплекса экзогенных геологических процессов, изменением подземной и поверхностной гидросферы, изменением геохимического, теплового и других полей.
По мнению ряда исследователей (Кудрин, 1995; Каверина, 2004 и др.), факторы воздействия объектов железнодорожного транспорта на окружающую среду можно классифицировать по следующим признакам:
1) механические (твердые отходы, механическое воздействие на почвы строительных, дорожных, путевых и других машин);
2) физические (тепловые излучения, электрические поля, электромагнитные поля, шум, инфразвук, ультразвук, вибрация, радиация и др.);
3) химические вещества и соединения (нефтепродукты, ПАУ, соли тяжелых металлов, кислоты, щелочи, альдегиды, краски и растворители, органические кислоты и соединения и др.), которые подразделяются на чрезвычайно опасные, высоко опасные, опасные и малоопасные;
4) биологические (формирование флоры полос отвода, микрофлоры почв железнодорожных объектов и прилегающих территорий).
Формы воздействия транспорта на природную среду весьма разнообразны. В целом их можно объединить в две групп:
– транспортные коммуникации, воздействующие на природную среду прямо, постоянно и долговременно;
– транспортные средства, оказывающие кратковременное влияние на природную среду. При этом они вызывают экологические последствия, которые со временем исчезают, но могут и сохраняться очень длительное время.
Воздействие железнодорожного транспорта на состояние окружающей среды складывается из трех основных частей:
– влияние продуктов деятельности железнодорожного транспорта;
– влияние полотна транспортной магистрали;
– влияние перевозимых по дороге грузов.
Влияние линейных сооружений железнодорожного транспорта на природно-территориальные комплексы происходит постоянно и комплексно т. е. на все элементы атмосферы, гидросферы, литосферы и биосферы.
Атмосфера
Под загрязнением атмосферного воздуха понимается увеличение концентрации физических, химических и биологических компонентов сверх того, что не выводит природные системы из состояния равновесия.
Загрязнение атмосферного воздуха — изменение его газового состава, связано с выбросами отработавших газов дизелей тепловозов. Они представляют собой аэрозоль, состоящий из капель воды, топлива, масла, сажи, оксидов углерода, азота, серы и других веществ, многие из которых оказывают канцерогенное, мутагенное и тератогенное действие на живые организмы. Серьезной причиной загрязнения атмосферы, а через нее других сред вредными веществами является распыление сыпучих грузов при их погрузке, выгрузке, транспортировке. Их особенностью является то, что после ликвидации источника загрязнения вредные вещества, попавшие в окружающую среду, остаются и продолжают негативно воздействовать на природные экосистемы при этом для их ликвидации требуются подчас масштабные работы по очистке.
Вредные вещества, попадающие в атмосферу от транспортного комплекса, растворяются в воздухе и переносятся движущимися потоками воздуха на большие расстояния. Рассеивание загрязнений приводит к снижению концентрации вредных веществ в зонах их выброса и одновременному увеличению площадей с загрязненным воздухом.
На характер распространения вредных веществ в атмосфере и величину зон загрязнения оказывают влияние метеорологические условия (горизонтальное и вертикальное движение масс воздуха, его скорость, температура, влажность, дождь, снег, наличие облаков). Кроме метеорологических факторов, на рассеивание загрязнений оказывают влияние рельеф местности, наличие лесов, водоемов, гор.
Загрязнение атмосферного воздуха влияет на возникновение у растений угнетение роста, хлорозы, некрозы, отмирание цветочных почек и даже гибель. Наиболее чувствительные виды растений вытесняются за пределы зоны интенсивного воздействия железнодорожного транспорта.
Электрическая тяга радикально решает вопрос о чистоте атмосферного воздуха в зоне, прилегающей к железной дороге.
Энергетические загрязнения, такие как шум или электромагнитные поля, существуют только во время работы источников этих загрязнений, при выключении источника они пропадают.
Гидросфера
Загрязнение представляет собой качественное истощение вод, основной причиной которого является поступление неочищенных или недостаточно очищенных стоков. При этом до 70 % потребляемой воды расходуется безвозвратно.
Время и дальность переноса определяются величиной годового стока, внутригодовым его распределением, гидротермическими особенностями за теплый период года каждого конкретного водотока, а также зависят от объема и длительности поступления загрязнения.
При непосредственной близости или пересечения водного объекта с железнодорожными путями происходят перенесение и смыв загрязнений, на них расположенных, а также с полосы отвода в поверхностный водный объект.
Вода употребляется во многих технологических процессах железнодорожного хозяйства после использования загрязняется различными примесями и переходит в разряд производственных сточных вод и попадает водоемы.
Многие вещества, в загрязняющих стоках предприятий, токсичны для окружающей среды. Основными загрязнителями являются кислоты, щелочи, фенолы, шестивалентный хром, ПАВы, металлы (концентрация металлов в донном осадке на несколько порядков выше, чем в воде) и другие вещества, многие загрязнители, выбрасываемые в атмосферу, выпадают на поверхность земли и выносятся в реки и озера с дождевыми и талыми водами. Особенно опасным и массовым является загрязнение нефтепродуктами, (следует отметить, что 1м стоков загрязняет более 60м чистой воды). Наряду с физическими и химическими загрязнителями может быть тепловое и микробное загрязнения вод.
Загрязнённые сточные воды попадают в озера и реки и вызывают стремительный рост тины — водорослей, которые «душат» водную флору и фауну, приводят к заболачиванию. Застойные условия в водных системах при низких скоростях течения не способствую выносу загрязнений.
Количество стока поверхностных вод в зимний период сокращается, а с наступлением весны и лета резко возрастает. Обширные пространства равнинных территорий заливают полые воды.
Органические вещества антропогенного происхождения разлагаются аэробными микроорганизмами в русле реки. Вследствие этого вниз по течению реки от мест выброса сточных вод наблюдается снижение уровня кислорода, ухудшающее качество воды и жизнь водной биоты, особенно высококачественной рыбы.
Литосфера
Под загрязнением почвы понимается насыщение ее поверхностных слоев физическими, химическими и биологическими компонентами, которые отрицательно влияют на окружающую природную среду и плодородие почв.
Сооружение земляного полотна железных дорог нарушает естественное равновесие окружающей геологической среды.
Площадь загрязненной территории на предприятиях железнодорожного транспорта составляет 10–30 % их общей площади.
Основная часть загрязняющих веществ поступает в почвы при перевозке грузов, их рассеивании или утечке на путь и междупутье с грузовых вагонов (при эксплуатации все типы вагонов оказывают отрицательное воздействие на окружающую среду), с атмосферными осадками. Осадки обеспечивают так называемые влажные выпадения, т. е. «вымывание» из воздуха взвешенных поллютантов и их осаждение на почву. Концентрации загрязняющих веществ в дождевой воде могут достигать чрезвычайно высоких значений.
Уровень загрязнения почв придорожной полосы выбросами железнодорожного транспорта зависит от интенсивности движения и состава перевозимых грузов, а также продолжительности эксплуатации дороги. Большая их часть сорбируется и аккумулируется в почвах, остальная — мигрирует с поверхностными и подземными водами. Не малую тревогу вызывает загрязнение почв пестицидами (гербицидами) — средства стимулирования и торможения роста растений, подсушивания растений. Пестициды — это единственный загрязнитель, который сознательно вносится человеком, они обладают способностью накапливаться в окружающей среде, не поддаются биологическому распаду и могут сохраниться в почве, а также в пресной и морской воде в течении многих лет. Обнаружена чрезвычайная способность отдельных пестицидов к распространению и накоплению в живых организмах. Нефтяное загрязнение почв наблюдается в районах транспортировки нефти и применения тепловозной тяги. Промачивание почвы нефтью может достигать 100–200см, что приводит к необратимым изменениям свойств почв.
Наиболее опасное из загрязнений почвы — загрязнение тяжелыми металлами, которое может быть обусловлено выбросами тепловозов. Большая часть тяжелых металлов в почве закрепляется в верхних гумусовых горизонтах. К тяжелым металлам относятся химические элементы с атомной массой более 40. Не все тяжелые металлы токсичны, так как в эту группу входят: Cu, Zn, Mo, Co, Mn, получившие название микроэлементов и имеющие большое биологическое значение в жизни животных, растений и микроорганизмов. Поэтому микроэлементы и тяжелые металлы — понятия, которые относятся к одним и тем же элементам, основанные скорее на их содержании в объектах окружающей среды. Справедливо использовать понятие «тяжелые металлы», когда речь идет об опасных для живых организмов концентрациях, и говорить о нем же как о микроэлементе тогда, когда он находится в почве, воде, растениях и организмах в малых концентрациях.
Деградация природных экосистем может происходить в течение длительного периода, когда загрязняющие вещества попадают в среду в малых количествах и постепенно накапливаются в почвах и грунтах.
Биосфера
Чувствительным индикатором загрязнения окружающей среды выступает растительный покров, аккумулирующий поллютанты, как из почвы, так и из атмосферы. Растения являются, своего рода, экраном на пути осаждения атмосферных выпадений. Одновременно загрязняющие вещества могут поступать с водой из почвы.
Вмешательство технических средств на этапах строительства и реконструкции дорожного полотна приводит к нарушению целостности почвенного покрова, уничтожению древесно-кустарникового яруса и т. д. Сплошная вырубка леса под железную дорогу приводит к полному обезлесиванию, что провоцирует гибель тенелюбивых растений и интенсивное развитие светолюбивых.
Часто железные дороги, шпалы и рельсы имеют насыпи или наоборот расположены ниже общего уровня земли. Это создает искусственный барьер для экосистемы, разделяющий её на части. В результате растения не имеют возможности разрастаться естественным путем, животные не могут переходить с одной стороны на другую.
Растения выполняют важную барьерную роль на пути миграции тяжелых металлов кроме почвенного покрова.
Действие загрязнителей на биоту зависит от их природы, химического состава, концентрации, продолжительности их воздействия, степени аккумуляции, миграции, трансформации. В связи с этим в прижелезнодорожной полосе зачастую наблюдается мутационный процесс, вызываемый как электромагнитными полями, так и рядом тяжелых металлов, углеводородов и других веществ. Действия веществ на живые организмы в зоне воздействия железной дороги происходит в условиях более высоких температур, чем окружающая местность, что вызывает определенные реакции в виде специфических морфозов и ускоренного прохождения фенофаз. Результаты исследований особенностей накопления поллютантов в листьях древесных плодовых растений показывают, что металлы накапливаются в неодинаковых количествах. Разные виды древесных растений имеют свою специфику, определяющую максимальный и минимальный уровень содержания того или иного металла в листьях. Многие вещества способны накапливаться в растениях.
Железные дороги формируют связи между отдельными географическими зонами, создавая дополнительные пути миграции ряда видов растений в новые для себя условия обитания. Это приводит к появлению в зоне влияния дорог адвентивных растений, которые впоследствии, адаптируясь к новым условия, могут образовывать достаточно мощные сообщества, вытесняя аборигенные растения.
Особую роль играют искры от подвижного состава, являясь источником пожаров. Такие пожары нередко способны привести к выгоранию больших площадей и, как следствие, биологических сообществ.
Основным фактором воздействия на флору и фауну является фактор беспокойства, особое место занимает шум, от проходящих поездов и расположенных в непосредственной близости объектов строительства и эксплуатации железнодорожных предприятий шумовой фон возрастет.
Влияние на растительный и животный мир оказывает снятие почвенного покрова, расчистка полосы отвода от кустарников и редколесья, возможные изменения существующего состояния имеющихся в зоне строительства биологических и экологических систем, шум, вибрация, аэрозольные выбросы. Дополнительное занятие земельных угодий в существующей полосе отвода под отсыпку земляного полотна, под строительство объектов инфраструктуры, под строительство и переустройство искусственных сооружений, временное занятие земель под разработку резервов грунта приводит к уничтожению местообитаний животных. Экологическая обстановка, сложившаяся в районах ранее, несколько ухудшится.
Стоит отметить, что не засыпанные траншеи, оставшиеся после сооружения объектов, являются своего рода ловушками для амфибий, рептилий и мелких грызунов. В период строительства происходит появление вблизи бытовок беспризорных собак, что приводит к снижению численности наземно гнездящихся птиц, а также зайцев из-за практически полного уничтожения собаками молодняка. Также возможен рост синантропных видов птиц, в том числе серых ворон, что отрицательно скажется на выживаемости потомства большинства видов птиц в прилегающих угодьях. В связи с увеличением частоты движения поездов птицы вынуждены будут покинуть места обитания, снизив численность.
В результате техногенных воздействий природные ландшафты теряют свою биологическую составляющую, обладая совершенно отличными от природных экосистем характеристиками. Такие техногенные ландшафты могут длительное время отрицательно влиять на ниже расположенные участки (по уклонам), способствуя загрязнению водотоков взвесями, заиливая нерестилища и т. п. Восстановление таких ландшафтов до близкого к природному состоянию происходит в течение длительного периода времени.
Литература:
- Бондаренко, В. В. Природоохранные мероприятия при изыскании и строительстве железных дорог: курс лекций/ В. В. Бондаренко. — Екатеренбург: УрГупс, 2011. — 64с.
- Защита железнодорожного пути и сооружений от неблагоприятных природных явлений. Правила проектирования и строительства. Свод правил. Москва 2016.
- Каверина Н. В. Геоэкологическая оценка воздействия железнодорожного транспорта на экосистемы прилегающих территорий: автореф. дис. канд. геогр. наук. Воронеж, 2004. 28с.
- Казанцев И. В. Экологическая оценка влияния железнодорожного транспорта на содержание тяжелых металлов в почвах и растениях полосы отвода: автореф. дис. канд. биол. наук. Тольятти, 2008. 19с.
