Введение к работе
Актуальность работы
Объекты транспортно-дорожного комплекса городов являются постоянными источниками поступления загрязняющих веществ в грунты придорожных территорий. В условиях городской среды формируются своеобразные грунты, входящие в класс техногенных поверхностных образований и содержащие значительное количество антропотехногенных включений.
При существующей высокой интенсивности движения автотранспорта улично-дорожная сеть города является мощной техногенной системой, оказывающей постоянное воздействие на все компоненты окружающей среды. Увеличение валового содержания тяжелых металлов и органических загрязнителей в грунтах происходит повсеместно.
Под воздействием многолетних загрязнений на прилегающих к автомобильной дороге территориях изменяются физико-химические свойства грунтов и их структура.
В отличие от водной и воздушной сред, где протекают процессы самоочищения, грунт обладает этим свойством в незначительной степени. Для тяжелых металлов фунт является емким акцептором. При этом образуются труднорастворимые химические соединения, в результате чего происходит их накопление в грунтах придорожной полосы с последующей миграцией в составе вновь образованных флюидных систем в грунтовые воды.
При сильной степени загрязнения грунтов придорожных территорий тяжелыми металлами и другими загрязняющими веществами в соответствии с экологическим законодательством необходимо их изъятие, вывоз и захоронение на специализированных полигонах. Изъятый объем грунта заменяют на привозной чистый грунт. В настоящее время такой дорогостоящий алгоритм действий является самым распространенным при решении вопроса о соответствии придорожных территорий санитарно-эпидемиологическим нормам.
В последние десятилетия все больше внимания уделяется вопросам надежной изоляции источников загрязнения окружающей среды, в том числе в сфере дорожного строительства.
Устройство противофильтрационных экранов с использованием геосинтетлческих материалов - один из самых надежных и широко
применяемых в мире способов борьбы с загрязнением окружающей среды. Данная технология широко используется для сооружения полигонов твердых бытовых и промышленных отходов, для локализации загрязнений, а также при устройстве дорожного полотна. Этот же принцип предлагается использовать и для локализации загрязненных грунтов придорожных территорий.
Цель работы
Повышение экологической безопасности окружающей среды в зоне воздействия автомобильного транспорта и продление срока эксплуатации грунтов придорожных территорий.
Основные задачи исследования:
выявление приоритетных загрязняющих веществ грунтов придорожных территорий на основании литературных и экспериментальных данных;
обобщение экспериментальных данных исследований грунтов по концентрации и динамике распределения приоритетных загрязняющих веществ в городской черте и за ее пределами;
разработка способа обустройства придорожных территорий с целью изоляции загрязненного объема фунтов и сбора и очистки ливневых сточных вод;
обоснование эколого-экономической целесообразности применения разработанного решения;
разработка рекомендаций по совершенствованию вопросов природопользования в сфере дорожного хозяйства.
Основные защищаемые положения:
-
Обоснование закономерностей образования сложных флюидных систем в толще придорожных грунтов при инфильтрации атмосферных осадков с загрязненной дневной поверхности.
-
Технические решения, направленные на обеспечении снижения уровня загрязнения придорожных грунтов за счет организации системы дренирования с направлением загрязненных сточных вод в сменные модульные адсорбционные фильтры.
-
Методы обустройства придорожной полосы, обеспечивающие эффективное функционирование дренажной системы.
Объект исследования
Городские автомагистрали с высокой интенсивностью движения в районе пересечения с кольцевой автомобильной дорогой вокруг Санкт-Петербурга и загородные дороги. Такое разделение объекта
обусловлено неоднородностью источников поступления * загрязняющих веществ в грунты.
Методы исследования
Теоретической и методологической основой работы явился комплексный подход к изучению экологического состояния природной среды, базирующийся на анализе и обзоре результатов фундаментальных исследований отечественных и зарубежных авторов.
Для решения поставленных задач были использованы аналитический и экспериментальный методы исследования. Исследования содержания химических загрязнителей в грунтах проводились как на разном расстоянии от пересекающих трассу действующих автомагистралей, так и на разной глубине.
Научная новизна результатов исследования:
установлены количественные закономерности накопления ущербоформирующих загрязняющих веществ в придорожных грунтах г. Санкт-Петербурга;
разработана модель формирования сложных флюидных систем в деятельном слое придорожных грунтов в следствие инфильтрации атмосферных осадков;
на основе анализа результатов исследования области эффективного накопления загрязнителя в придорожных грунтах обоснованы разновидности конструктивных решений их инженерно-экологического обустройства.
Практическая значимость работы:
предложена конструкция инженерно-экологического экрана с применением геомембраны с целью продления срока экологически безопасной эксплуатации придорожных грунтов, наиболее подверженных химическому загрязнению, и минимизации загрязнения грунтовых вод ливневыми сточными водами с указанных территорий;
разработан алгоритм оценки уровня загрязнения грунтов, принятия решения о возможности их дальнейшей экологически безопасной эксплуатации, замене блоков модульных адсорбционных фильтров или замене грунтов.
Реализация результатов работы:
- результаты исследований интенсивности загрязнения грунтов
придорожных территорий использовались в утверждаемой части
проекта строительства восточного полукольца кольцевой
автомобильной дороги вокруг Санкт-Петербурга и проектов строительства внегородских дорог;
элементы предложенной конструкции использованы при разработке проекта строительства кольцевой автомобильной дороги вокруг Санкт-Петербурга;
научные и практические результаты используются в учебном процессе при подготовке специалистов в Санкт-Петербургском государственном морском техническом университете при чтении лекций и проведении практических занятий по дисциплинам «Промышленная экология», «Управление охраной окружающей среды», «Основы природопользования», «Малоотходные и ресурсосберегающие технологии», что подтверждено соответствующим актом Санкт-Петербургского государственного морского технического университета об использовании результатов научно-исследовательских работ в учебном процессе при подготовке студентов специальности 280202 — «Инженерная защита окружающей среды» Санкт-Петербургского государственного морского технического университета;
результаты исследований и расчетов внедрены в практику проектирования автомобильных дорог и искусственных сооружений, что подтверждено соответствующими актами (акт ФГУ «Севзапуправтодор» использования результатов на следующих объектах: «Капитальный ремонт моста через р. Заголоденка на км 356+405 автомобильной дороги Л-114 Вологда - Новая Ладога до магистрали «Кола» (через Тихвин)», «Капитальный ремонт моста через реку Маврннская на км 429+086 автомобильной дороги М-20 «Санкт-Петербург - Псков - Пустошка - Невель до границы с республикой Беларусь», «Капитальный ремонт моста через ручей Синий на км 513+589 автомобильной дороги М-20 «Санкт-Петербург - Псков - Пустошка - Невель до границы с республикой Беларусь»; акт ООО «Стаел» использования результатов на следующих объектах: «Капитальный ремонт моста через реку Шамокша на км 211+152 автомобильной дороги М-18 «Кола» от Санкт-Петербурга через Петрозаводск, Мурманск, Печенгу до границы с Норвегией», «Капитальный ремонт путепровода над автомобильной дорогой на км 126+800 автомобильной дороги М-10 «Скандинавия» от Санкт-Петербурга через Выборг до границы с Финляндией»); акт ОГУ «Дорожное агентство «Архангельскавтодор» использования результатов научно-
исследовательских работ при разработке проектной документации в качестве базовых инженерно-экологических и технических решений.
Апробация работы
Основные и отдельные положения работы, разработанные в процессе ее выполнения, докладывались и обсуждались на 4-ой Межрегиональной научно-практической конференции «Освоение минеральных ресурсов Севера: проблемы и решения» (Воркута, 12-14 апреля 2006 г.); на Международной научной конференции «Экологические и гидрометеорологические проблемы больших городов и промышленных зон» (Санкт-Петербург, 25-27 октября 2006 г.); на 5-ой Меифегиональной научно-практической конференции «Освоение минеральных ресурсов Севера: проблемы и решения» (Воркута, 11-13 апреля 2007 г.); на Международном экологическом форуме «Экологическое благоустройство жилых территорий крупных городов России» (Санкт-Петербург, 13-15 марта 2007 г.); на Втором Невском Международном экологическом конгрессе (Санкт-Петербург, 15 мая 2009 г.).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе 3 работы в изданиях, рекомендованных Перечнем ВАК РФ.
Структура и объем работы
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и приложений. Общий объем составляет 175 страниц машинописного текста, содержит 45 рисунков, 16 таблиц, 3 приложения. Список литературы включает 139 наименований.
