Статья опубликована в №19 (марта) 2015
Разделы: Экология
Размещена 25.03.2015. Последняя правка: 08.04.2015.
Просмотров - 6418

Влияние противогололедных реагентов на окружающую среду г. Горно-Алтайска

Янкинова Марина Валерьевна

Горно-Алтайский государственный университет

магистрант

Симонова Ольга Ивановна, Горно-Алтайский государственный университет, кандидат биологических наук, доцент, кафедра безопасности жизнедеятельности, анатомии и физиологии

УДК 504.05 

Актуальность 

С ростом городов и увеличением парка автотранспорта возрастает количество применяемых противогололедных реагентов, что, в свою очередь, может приводить к накоплению нежелательных ионов в объектах окружающей среды. Поэтому требуются постоянные мониторинговые исследования по содержанию в объектах окружающей среды компонентов используемых реагентов. 

Введение 

Противогололедные реагенты (ПГР) – твердые (сыпучие) или жидкие (растворы) химические искусственные средства, распределяемые по поверхности дорожного покрытия для борьбы с зимней скользкостью и направленные на поддержание в допустимом состоянии элементов объектов дорожного хозяйства в процессе их эксплуатации в зимний период [4]. 

Оценка вредного воздействия ПГР на природные объекты может быть сделана только исходя из исследования всего комплекса воздействий с учетом состава ПГР, технологии их применения и состояния окружающей среды. 

Цель работы заключалась в определении ионов наиболее вредных для растений солей, таких как сода (Na₂CO₃), хлориды (NaCl, MgCl₂, CaCl₂) и сульфат натрия (Na₂SO₄). 

Объектами исследования выступают снег и почва. 

Предметы исследования – ионы кальция (Ca²⁺ ), хлорид-ионы (Cl¯), сульфат-ионы (SO₄^2-) и нитрат-ионы (NO₃¯). 

Местами отбора проб снега и почвы выступают территории МБОУ «Гимназия №3 г. Горно-Алтайска», расположенная в дали от автострады, и МБОУ «СОШ №8 г. Горно-Алтайска», расположенная около автострады. 

Присутствие в почвах легко – и среднерастворимых соединений играет важную роль. Наиболее вредными солями для окружающей среды, в особенности для растений, являются легкорастворимые соединения: сода (Na₂CO₃), хлориды (NaCl, MgCl₂, CaCl₂) и сульфат натрия (Na₂SO₄). Из среднерастворимых соединений безвредными являются карбонаты кальция (CaCO₃) и магния (MgCO₃), а также сульфат кальция (CaSO₄ - гипс). Негативное влияние на растения оказывает окись железа, а гидраты окиси железа – безвредны. В основном все эти соли встречаются в почвах на обочинах дорог и городских улиц, вследствие применения противогололедных средств (NaCl, KСl) и оседания пыли от эксплуатации дорог и особенно мощного потока автотранспорта, в котором присутствуют продукты сгорания бензина и продукты амортизации самих машин и дорог. 

Эксперимент 

Исследование снегового покрова. Методика определения ионов 

Приготовление водной вытяжки 

Для определения ионов отбираются образцы снегового покрова. Снег оттаивают, затем талую воду отфильтровывают через бумажный фильтр. 

Определение хлорид-иона 

В пробирку берутся 5 мл водной вытяжки, подкисляются азотной кислотой (1-2 капли) для разрушения бикарбонатов, несколько капель азотнокислого серебра, перемешивают. По характеру осадка AgCl судят о содержании хлорид-иона [1, с. 150]. 

Определение сульфат- иона

Фильтрат водной вытяжки в количестве 2 см³ отливают в пробирку, добавляют несколько капель концентрированной соляной кислоты и 1-2 см³ раствора хлористого бария. Раствор в пробирке нагревают до кипения. При наличии сульфатов происходит реакция, и в результате сульфат бария выпадает в виде осадка (белый) [1, с 150]: 

Na₂SO₄ + BaCl₂ = 2NaCl + BaSO₄↓ 

Определение кальция
Фильтрат водной вытяжки в количестве 3 см³ наливают в пробирку, подкисляют 1-2 каплями 10 %-ной соляной кислоты и добавляют 1,5-2 см³ 4 %-ного раствора щавелевокислого аммония (оксалата аммония). При наличии кальция протекает реакция между реагентами, в ходе которой образуется карбонат кальция и хлорид аммония: 

CaCl₂ + (NH₄)₂CO₃ = CaCO₃ + 2NH₄Cl 

Определение нитратов 

В пробирку переносят 2 см³ фильтрата водной вытяжки и по каплям добавляют раствор дифениламина в серной кислоте. При наличии нитратов раствор окрашивается в синий цвет[1, с. 151]. 

Исследование почвы. 

Для борьбы с гололедом на городских улицах очень часто применяется поваренная соль (NaCl). 

Исследование почвы заключалось в количественном определении хлорид-ионов методом осадительного титрования. 

Количественное определение хлорид – ионов (Cl¯) методом осадительного титрования (метод Мора) 

Метод основан на реакции осаждения ионов Сl¯катионами Ag⁺ с образованием малорастворимых галогенидов: Сl¯+ Ag⁺= AgCl↓. [2, с. 487] 

Образец ранее приготовленной почвы (растертой и просеянной) взвешивается (25 г), переносится в коническую колбу на 100 мл, заливается 50 мл дистиллированной воды, взбалтывается и отфильтровывается. Берутся 25 мл водной вытяжки, к нему добавляются 1-2 капли хромата калия (K₂Cr₂O₄) и взбалтывается. Полученный раствор титруется нитратом серебра (AgNO₃), пока раствор не приобретет оранжевую окраску [1, с. 232-233]. 

Результаты определения ионов в снеговом покрове и почве 

В результате исследований по определению ионов Ca²⁺, Cl¯, NO₃¯, SO₄^2- в снеговом покрове были получены следующие данные, которые приведены в таблице 1. 

Места отбора проб снега: 1 – территории МБОУ «Гимназия №3г. Горно-Алтайска», 2 – территория МБОУ «СОШ №8 г. Горно-Алтайска».  

Как видно из таблицы, в снеговом покрове были обнаружены такие ионы, как ионы кальция (Ca²⁺), хлорид – ионы (Cl¯) и нитрат - ионы (NO₃¯), а сульфат - ионов (SO₄^2-) обнаружено не было. 

Содержание в снеговом покрове ионов кальция (Ca²⁺) составило 0,1 – 1 мг на 100 мл вытяжки, хлорид – ионов 0,1 — 1 и 5 — 10 мг на 100 мл вытяжки. 

На титрование раствора водной вытяжки почвы ушло 0,1 и 0,3 мл нитрата серебра (AgNO₃). С помощью приведенного ниже уравнения (1), было установлено количественное содержание хлорид-ионов в образцах почв, взятых с территорий МБОУ «Гимназия №3 г. Горно-Алтайска» и МБОУ «СОШ №8 г. Горно-Алтайска», которые равны: для первого образца — 132,1 мг/кг, для второго — 235,4 мг/кг, что не превышает ПДК хлорид-ионов в почве установленную санитарно-гигиеническими нормативами (360 мг/кг).  

х =( V(AgNO₃)×N(AgNO₃)×M(Cl¯)× 1000 ) / V(водн. выт.) (1) 

х – количественное содержание хлорид-ионов в почве (мг/кг) 

V(AgNO₃) – объем нитрата серебра, ушедшего на титрование (мл), 

N(AgNO₃) – нормальность раствора нитрата серебра, 

M(Cl¯) – молярная масса хлора, 

V (водн. выт.) – объем водной вытяжки (мл). 

Исследование почвы на наличие хлорид-ионов в 2013 году: 

• содержание хлорид-ионов в почве (227,2 мг/кг). 

Исследование снегового покрова. В результате исследований по определению ионов Ca²⁺, Cl¯, NO₃¯, SO₄^2- в снеговом покрове были получены следующие данные, которые приведены в таблице 2. 

Места отбора проб снега: 1 – пл. им. В.И. Ленина (остановка), 2 – район Мебельной фабрики (перекресток), 3 – район Старого Музея (перекресток), 4 – ул. Колхозная, 5 – ул. Трактовая (остановка).  

 

Содержание в снеговом покрове ионов кальция (Ca²⁺) составило 0,1 – 1 мг на 100 мл вытяжки, хлорид – ионов 5 – 10 мг на 100 мл вытяжки. 

Противогололедные реагенты, используемые в г.Горно-Алтайске 

По данным отдела реформирования ЖКХ г. Горно-Алтайска и ООО «Спецавтохозяйство» в г. Горно-Алтайске в зимний период используются песок, для борьбы с гололедицей придомовых территорий, и минеральный концентрат «Галит» марки «А» (техническая соль), для борьбы с гололедицей на автодорогах и тротуарах. 

Также по данным ООО «Спецавтохозяйство», проводились санитарно- гигиенические исследования проб воды, изъятых из р. Майма, в которую вымываются сточные воды города. Санитарно-гигиеническими исследованиями в данном образце было установлено присутствие таких ионов как нитриты (NO₂^¯), нитраты (NO₃¯), сульфаты (SO₄^2-) и хлориды (Сl¯). Кроме присутствия вышеперечисленных ионов, в пробе воды присутствовали следующие вещества: нефтепродукты, БПК₅ , ХПК и растворенный кислород. Концентрации изученных веществ незначительны. Заключение врача-эксперта: «Данная проба по определяемым показателям соответствует требованиям СанПиН 2.1.5.980-00 «Гигиенические требования к охране поверхностных вод», ГН 2.1.5.1315-03 «Предельно допустимые химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования».

К сожалению, оценка влияния ПГР на почвы г. Горно-Алтайска на данный момент не проводится. 

Влияние противогололедных реагентов на почвы г. Москвы 

Оценка влияния ПГМ на почвы города Москвы включает в себя четыре этапа: 

- оценка возможного действия на городские почвы ПГМ, утвержденных к применению в предстоящий зимний период; 

- проведение оценки качества почв перед началом зимнего периода; 

- оценка влияния ПГМ на городские почвы в зимний период (посредством оценки загрязненности снега, накопившегося в течение зимы); 

- определение влияния ПГМ на городские почвы после зимнего периода [3]. 

В Москве создана и функционирует система контроля качества поставляемых противогололедных реагентов. В соответствии с Регламентом проведения входного контроля качества противогололедных материалов, осуществляется отбор проб ПГМ из промышленной партии ПГМ или из емкостей (жидкие реагенты) на базах хранения реагентов в целях установления их соответствия представленным для комплексных исследований образцам, техническим условиям и иным разрешительным документам. Для каждой партии имеется «Протокол испытаний химического состава», выданный Аналитическим испытательным центром ВНИИ минерального сырья имени Н.М. Федоровского – Федеральным научно–методическим центром лабораторных исследований и сертификации минерального сырья (АСИЦ ВИМС) МПР РФ [3]. 

По результатам анализов проб почв, превышений предельно допустимых концентраций по действующим веществам, составляющим основу ПГМ, обнаружено не было [3]. 

Не так обстоят дела с ливневыми стоками. Содержание хлоридов в тающем московском снеге превышает предельно допустимую концентрацию (ПДК) для ливневых стоков в 10, а то и в 25 раз! Почти столько же соли в морской воде. А как она воздействует на металл, наверное, никому объяснять не нужно. Другое дело, что, по заверениям властей, в состав противогололедных реагентов, кроме хлоридов, входят специальные ингибиторы коррозии. Похоже на правду: иначе многие фирмы разорились бы на гарантийном ремонте кузовов. А вот Москве-реке и уцелевшим еще деревьям вдоль обочин и тротуаров придется несладко [5].

По ионам кальция, магния и натрия картина тоже довольно удручающая. ПДК для них не установлен, но эксперты пояснили: проблемы со здоровьем начнутся, когда дороги подсохнут и эти металлы в виде мельчайших частиц пыли попадут нам в легкие. Кашель, першение, аллергия при таком содержании гарантированы. Впрочем, не зря по весне московские дороги и улицы отмывают шампунями – это позволяет хотя бы летом свести к минимуму возможность переноса щелочно-металлической пыли [5]. 

Заключение 

В результате проведенных исследований было установлено, что в снеговом покрове г. Горно-Алтайска присутствуют незначительные количества компонентов противогололедных реагентов, используемых для борьбы с оледенением дорог. 

Содержание хлорид-ионов в почве (132,1 мг/кг и 235,4 мг/кг) не превышает ПДК хлорид-ионов в почве установленную санитарно-гигиеническими нормативами (360 мг/кг). Следовательно, негативного влияния на состояние окружающей среды противогололедные реагенты не имеют.

1. Глинка, Н. Л. Общая химия [Текст] / Н. Л. Глинка; ред. А. И. Ермакова. – М. : Интеграл-Пресс, 2001. – 728 с..
2. Федорова, А.И. Практикум по экологии и охране окружающей среды. [Текст] / А. Федорова, А. Никольская – М. : Владос, 2001. – 288 с.
3. Доклад о состоянии окружающей среды в городе Москве в 2007 году [Электронный ресурс] / URL: http://www.mosecom.ru/reports/2007/gl6_7.php (дата обращения: 01.04.15)
4. Противогололедные реагенты: виды и особенности [Электронный ресурс] / URL: http://leda2.ru/articles/protivogololednye-reagenty-vidy-i-osobennosti (дата обращения: 22.12.14)
5. Транспорт Москвы. Противогололедные реагенты [Электронный ресурс] / URL: http://www.zr.ru/articles/55784(дата обращения: 20.12.14)

Рецензии:

29.03.2015, 16:43 Сычикова Яна Александровна
Рецензия: РЕЦЕНЗИЯ на статью магистранта Горно-Алтайского государственного университета Янкиновой Марины Валерьевны «Влияние противогололедных реагентов на окружающую среду г. Горно-Алтайска» Статья Янкиновой Марины Валерьевны «Влияние противогололедных реагентов на окружающую среду г. Горно-Алтайска» посвящена воздействию противогололедных реагентов на окружающую среду г. Горно-Алтайска. С ростом городов и увеличением парка автотранспорта возрастает количество применяемых противогололедных реагентов, что, в свою очередь, может приводить к накоплению нежелательных ионов в объектах окружающей среды. Поэтому требуются постоянные мониторинговые исследования по содержанию в объектах окружающей среды компонентов используемых реагентов. Цель статьи заключается в определении ионов наиболее вредных для растений солей, таких как сода (Na2CO3), хлориды (NaCl, MgCl2, CaCl2) и сульфат натрия (Na2SO4). Список библиографии содержит 3 источников, состоит из учебно-методических работ по данному направлению. Статья написана на высоком научном уровне с использованием соответствующего тематике терминологического аппарата. В ней четко обозначен личный вклад автора в решение заявленной научной проблемы. Результаты эксперимента сведены в таблицы. Статья рекомендуется к публикации в журнале «SCI-ARTICLE.RU» после незначительной доработки: 1. Список литературы нужно расширить, включив в него современные исследования ученых по данной тематике. 2. Есть замечания к структуре статьи – необходимо четко структурировать основные элементы статьи – актуальность, введение, эксперимент, результаты и обсуждение, выводы. 3. Некоторые замечания касаются стилистики языка автора. Следует избегать форм «берут», «отливают» и.т.п. Предпочтительнее использовать: «берутся», «отливаются» или «брались», «отливались».

Комментарии пользователей:

Оставить комментарий