Введение к работе
Актуальность исследований. Анализ работ по изучению загрязнения тяжелыми металлами почв и грунтов в городских условиях позволяет заключить, что несмотря на значительное количество работ, посвященных экологическим проблемам крупных городов, вопросы загрязнения почв и грунтов выбросами автотранспорта вдоль городских автодорог остаются во многих отношениях малоисследованными. В ряде работ рассмотрены вопросы изучения состава, количественного содержания и характера распространения тяжелых металлов в городских почвах и насыпных грунтах. Приводится оценка степени загрязнения городских почв и грунтов в пределах отдельных районов Москвы. В работах Н.В. Крутских (2002) и СБ. Самаева (2002), С.А. Герасимовой и А.С. Курбатовой (2001) рассматриваются вопросы районирования и мелкомасштабного картирования городских вдольтрассовых территорий по степени их загрязненности тяжелыми металлами. Однако следует указать, что только в единичных работах (Б.П. Ахтырцев и др. (1997), Г.А.Гольц (2002), Б.В. Солоуха (2000)) частично затрагиваются особенности распространения тяжелых металлов в почвах и подстилающих их грунтах на придорожных городских участках в зависимости от условий их накопления. В частности, практически отсутствуют исследования, отражающие зависимость состава, концентраций и динамики накопления тяжелых металлов в почвах и грунтах от характера рельефа придорожных территорий, степени их озеленения, наличия препятствий в виде разновысотных строений на пути воздушного переноса автомобильных выбросов, внутридворовых ландшафтов, наличия открытых внутридворовых автостоянок и т.д. Крайне слабо изучена зависимость состава и содержания тяжелых металлов от гранулометрического и минералогического состава почв и подстилающих их приповерхностных грунтовых толщ, как депонирующей среды. Становится совершенно очевидным, что существующие методики изучения вдольтрассовых участков при городском планировании неприемлемы для городских условий и могут
быть использованы вдоль дорог только за пределами застроенных участков города вдоль автотрасс на загородных и незастроенных территориях лесного или сельскохозяйственного назначения. Кроме того, существующие методики инженерно-экологических изысканий совершенно не учитывают при выборе пробных площадок характер и степень застроенности придорожных участков, рельеф территории, степень озеленения в пределах изучаемого участка придорожных городских территорий и, что еще более важно с нашей точки зрения, состав и свойства слагающих приповерхностную толщу грунтов.
Таким образом, актуальность диссертации обусловлена необходимостью изучения формирования загрязнений тяжелыми металлами поверхностной грунтовой толщи вблизи автомагистралей, а также динамики ее загрязнения, как одной из составляющих биотопов городских экосистем.
Целью работы является изучение особенностей формирования загрязнений поверхностной грунтовой толщи соединениями тяжелых металлов (Pb, Zn, Cd, Ni, Си, Mn, Hg) вблизи крупных автомагистралей (на примере г.Москвы), а также выявление зависимостей концентраций изучаемых поллютантов от характеристик грунтов, слагающих участки придорожных городских ландшафтов для разработки методики геоэкологического мониторинга загрязнения почв и подстилающих грунтов под влиянием выбросов автомобильного транспорта.
1. Основные задачи исследований: Разработка методики
исследований динамики накопления тяжелых металлов в поверхностной
грунтовой толще, проводимых при инженерно-экологических изысканиях для
строительства и эксплуатации городских территорий в примагистральной части
автодорог;
2. Оценка содержания и распространения соединений тяжелых
металлов в поверхностной грунтовой толще в зависимости от условий
источника загрязнений воздушной среды (при переносе с автомагистралей на
примере г. Москвы);
-
Изучение содержания и распространения соединений тяжелых металлов в поверхностной грунтовой толще четвертичных отложений в зависимости от литологического состава породы (на примере г. Москвы);
-
Разработка рекомендаций по определению содержания соединений тяжелых металлов в грунтах примагистральных зон автодорог при проведении инженерно-экологических изысканий на городских территориях.
Научная новизна
-
Полученные в работе данные по распределениям и нахождению тяжелых металлов в поверхностной грунтовой толще четвертичных отложений дополняют существующие представления о механизмах миграции и концентрации загрязняющих веществ в биотопах в зависимости от автотранспортных выбросов.
-
На основании натурных экспериментальных исследований впервые разработана методика геоэкологического мониторинга динамики загрязнения почв и подстилающих их грунтов тяжелыми металлами, связанной с автомобильными выбросами в городских условиях.
-
Установлены зависимости формирования загрязнений тяжелыми металлами от состава и свойств поверхностной грунтовой толщи в примагистральных зонах (на примере г.Москвы).
-
Результаты работы входят в число новых исследований, отражающих наличие влияния «автотранспортного фактора» на накопление тяжелых металлов в такой составляющей городских биотопов как поверхностная грунтовая толща в примагистральной части автодорог (на примере г. Москвы).
-
В диссертации в дополнение работ по оценке толщи четвертичных отложений как зоны накопления загрязнений тяжелыми металлами показано, что почвенный слой и подстилающая поверхностная грунтовая толща также является депонирующей средой для соединений тяжелых металлов, таких как Pb, Си, Zn, Cd, Ni, Mn, Hg, формирующихся под воздействием автотранспортных выбросов в примагистральной части городских автодорог.
Основные защищаемые положения:
-
Методика исследования динамики накопления соединений тяжелых металлов в поверхностной грунтовой толще вблизи автомагистралей при проведении инженерно-экологических изысканий и организации экологического мониторинга.
-
Зависимости формирования, распределения и динамики накопления тяжелых металлов в поверхностной грунтовой толще четвертичных отложений в зоне интенсивной автотранспортной нагрузки (на примере г. Москвы).
-
Автотранспортные выбросы как негативный геоэкологический фактор загрязнения среды тяжелыми металлами.
-
Депонирующий эффект поверхностной грунтовой толщи относительно соединений тяжелых металлов зависит от ее состава и состояния.
Практическая значимость работы заключается в возможности использования полученных данных при инженерно-экологических изысканиях для строительства, с учетом создания системы мониторинга при дальнейшей эксплуатации примагистральных участков. Разработанная методика предложена для использования при сравнительных анализах загрязнения почв и подстилающих грунтов в зонах автомагистралей на территории г. Москвы при оценке площадок для строительного освоения.
Обоснованность и достоверность результатов диссертации
подтверждается исследованиями большого числа образцов четвертичных грунтов, отобранных лично автором при выполнении научно-производственных работ и научных исследований кафедры Инженерной геологии и геоэкологии ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет». в различных районах г. Москвы и на экспериментальных участках ЮЗАО и ЮАО г.Москвы. Достоверность обеспечена проведением исследований по стандартным методикам и на сертифицированном оборудовании в аттестованных лабораториях
независимого института экспертизы и сертификации, испытательный лабораторный центр, а также сопоставимостью результатов с данными аналогичных исследований в Южном и Юго-Западном округах г. Москвы.
Реализация результатов исследования определена разработанными «Рекомендациями по оценке динамики загрязнения тяжелыми металлами почв и грунтов и принципы организации геоэкологического мониторинга» для включения в нормативно-методические документы территориального уровня при выполнении инженерно-экологических изысканий для строительства.
Публикации
Основные положения и результаты исследования опубликованы с достаточной полнотой в 5 статьях, в том числе в рекомендованных ВАК РФ журналах: «Вестник МГСУ» 2 статьи и «Инженерные изыскания» 1 статья.
Апробация работы
Основные положения и результаты исследований докладывались на научных семинарах кафедры Инженерной геологии и геоэкологии ГОУ ВПО МГСУ, на ХШ-й Международной конференции молодых ученых «Строительство - формирование среды жизнедеятельности» МГСУ Москва апрель 2010г.; на ежегодной конференции молодых ученых ОАО ПНИИИС Москва 2010.
Структура и объем работы
Работа состоит из введения, 6 глав и заключения, изложенных на 149 страницах машинописного текста, содержит 24 таблицы, 42 рисунка и список использованных источников, насчитывающий 161 наименование.
