Российские
ученые на примере Екатеринбурга выяснили, что анализ состава снегогрязевой смеси
помогает рассчитать количество грязи на улицах. В результате удалось
определить, как процессы современного накопления осадков влияют на качество
окружающей среды городов. Исследователи создали модель, которая позволяет
оценить общее количество грязи на улицах города, зная их концентрацию в снежном
покрове и снегогрязевой смеси. Исследование положило начало реализации крупного
проекта, в рамках которого изучают современные процессы образования осадков
более чем в 10 крупных городах России на территории разных климатических и
экономических зон. Результаты
исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.
Исследование поддержано в рамках Президентской программы
исследовательских проектов Российского научного фонда.
В холодный период года в городах с продолжительной и
снежной зимой образуется снегогрязевая пульпа – смесь снега с асфальтной
крошкой, пылью, материалом грунтов и почв, противогололедных реагентов и
выхлопных газов. Она формируется под ногами людей и колесами автомобилей. Пульпа
консервирует это все в себе до тех пор, пока не начинается потепление. Если
коммунальные службы не вывозят снег с дорог и тротуаров, то весной пыль
поднимается в атмосферу, а более крупные частицы формируют отложения на дорогах
и тротуарах в виде грязи, которая пачкает одежду, обувь, автомобили, засоряет
ливневую канализацию. Так, снегогрязевые кучи на обочинах и газонах становятся
местом хранения потенциально опасных веществ, загрязняющих окружающую среду.
Группа ученых из Института промышленной экологии
Уральского отделения Российской академии наук оценила количество грязевых
отложений в Екатеринбурге, где проживает 1,5 миллиона человек. По их подсчетам,
на улицах города накопилось 80 000 тонн пыли, что составляет 53 килограмма на
душу населения. По сравнению с более крупными отложениями, пылевые частицы
размером менее 0,1 миллиметра могут дольше находиться в воздухе и переноситься
ветром в разные районы города.
В рамках исследования ученые взяли пробы
снегогрязевой пульпы и нетронутого снега, по которому не ездили машины и не ходили
пешеходы, в 6 районах с разным уровнем и периодом застройки для того, чтобы
определить причины и закономерности накопления твердых веществ на улицах
города.
Образцы собрали на тротуарах, дорогах и обочинах,
внутридворовых проездах и автостоянках. В итоге ученые взяли 30 проб и проанализировали
минеральный, химический и гранулометрический состав их твердой части –
процентное содержание в почве минеральных частичек, от которого зависит
плодородие почв. Твердую часть в пробах разделили на 3 группы: крупный песок и
мелкий гравий, мелкий песок, пыль. Согласно полученным данным, снегогрязевая
пульпа на дорогах и обочинах содержала 35 грамм на литр твердых веществ, из них
две трети составляла пыль. Главная причина ее появления – истирание дорожного
покрытия шипованными шинами. На тротуарах и газонах обнаружили 12 и 7 грамм отложений
на литр соответственно, из них примерно 78% составляли частицы размером более
одного миллиметра. Минеральный анализ показал, что это материал
противогололедных покрытий и фрагменты строительных материалов. Снег, который
находился вдали от дорог и тротуаров, содержал менее одного грамма примесей на
литр.
Важный результат исследований, по словам ученых, –
это то, что отложения во всех районах города имеют похожий состав. Из-за
высокого трафика на дорогах, автомобили переносят грязь из одного района в
другой на колесах. Поэтому проблемы с вывозом снега с дорог и тротуаров хотя бы
в одном районе приводят к загрязнению территории и воздуха во всем населенном
пункте.
«На основе исследования снегогрязевой пульпы мы
разработали модель, которая позволяет оценить общее количество твердых
отложений на улицах города, зная их концентрацию в снежном покрове и
снегогрязевой пульпе. В Екатеринбурге на территории города, по нашим подсчетам,
находится примерно 320 000 тонн твердого грязевого осадка, из которых около 80
000 тонн составляет пыль. Помимо того, что пыль поднимается в атмосферу, откуда
попадает в организм человека, более крупные частицы проникают в почву и оседают
на дне водоемов. Исследования, проведенные в Екатеринбурге, показали, что в
составе снегогрязевой пульпы концентрация таких элементов как хром, магний,
никель, алюминий, вольфрам выше, чем в почве. Во время таяния снега и
снегогрязевой пульпы, которая остается на газонах, твердые вещества попадают в
почвы города. Если коммунальные службы не убирают снег сразу после того как он
выпал, то весной происходит увеличение водного стока на городских территориях,
что может привести даже к эрозии почвы», – отметил руководитель проекта по
гранту РНФ Андриан
Селезнев, кандидат геолого-минералогических наук, сотрудник
Института промышленной экологии Уральского отделения Российской академии наук.
Ученые выяснили, что снегогрязевая пульпа на улицах
– это не только причина для пересмотра регламента уборки снега, как это было сделано
в Екатеринбурге. Она является частью окружающей среды и может изменять состав
почвы, качество воды и воздуха. Исследование состава и свойств снегогрязевой
пульпы положило начало реализации крупного проекта, в рамках которого изучают
современные процессы образования осадков более чем в 10 крупных городах России
на территории разных климатических и экономических зон. Дальнейшие работы
помогут выявить факторы антропогенного воздействия на окружающую среду.
Картинка 1 и 2. Снегогрязевая пульпа складируется в
кучи во дворах, тает весной, и твердый материал оказывается на газонах.
Источник: Андриан Селезнев.
Картинка 3. Снегогрязевая пульпа складируется в кучи
во дворах, тает весной, и твердый материал оказывается на газонах.
На фото
участник полевого отряда рабочей группы Ярмошенко. Источник: Андриан Селезнев.