НЕГАТИВНЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ АНТИОБЛЕДЕНИТЕЛЯ НА ОСНОВЕ ХЛОРИДА НАТРИЯ НА ЗЕЛЁНЫЕ ПОКРЫТИЯ ВДОЛЬ ДОРОГ

АННОТАЦИЯ

В холодные зимние дни против гололеда в Узбекистане используется смесь технической соли и песка. Как известно, из-за их вредного воздействия замедляются рост деревьев и высыхают трава вдоль дорог. В данной статье приведены результаты исследований вредного воздействия противогололедных средств на растений. Установлено, что композит на основе нитрата кальция является эффективным антиобледенителем, которого можно применить до -22⁰С  и одновременно является питанием для растетий, который положительно влияет на развитие растений вдоль дорог.

ABSTRACT

On cold winter days, a mixture of technical salt and sand is used against ice in Uzbekistan. As is known, due to their harmful effects, tree growth slows down and grass dries up along the roads. This article presents the results of studies of the harmful effects of anti-icing agents on plants. It has been established that a calcium nitrate-based composite is an effective anti-icer that can be used at temperatures down to -220C and at the same time is nutrition for plants, which has a positive effect on the development of plants along the roads.

Ключевые слова: ледяной покров, противогололедный реагент, хлорид натрия, песок, композит, отрицательная температура, зеленные покровы.

Keywords: ice cover, de-icing agent, sodium chloride, sand, composite, negative temperature, green cover.

Введение. Как известно, зимой при минусовой температуре на дорогах образуется гололед, который может создавать неудобства для транспортных средств и приводить к различным дорожно-транспортным происшествиям. Дороги занимают сравнительно большую площадь и для борьбы с гололедем применяются различные реагенты и композиты. В Узбекистане в настоящее время для борьбы с гололедом на дорогах используется смесь поваренной соли и песка.

Учеными разрабатываются различные составы для ускорения таяния ледяного покрова на дорогах. Такие композиты принуждают таяние льда на поверхности и предотвращают повторное замерзание. Жидкие или твердые реагенты обладают высокой эффективностью и наносятся или распыляются на дорожное покрытие с помощью специального оборудования. При использовании данного метода противогололедные реагенты должны соответствовать следующим требованиям [1]:

- в виде мелких гранул, удобных для распыления, обладающих высокой абразивностью, такие средства должны снижать скользкость поверхности и увеличивать силы трения;

- после распыления на дорогах и пешеходных дорожках средство при высыхании не должно поднимать пыль и загрязнять поверхность;

- не должно оказывать отрицательного влияния на состав почвы вдоль дороги, а также наносить ущерб существующим деревьям и растениям;

- композитные материалы, попавшие в открытые  водоёмы в результате таяния снега и льда на дорогах, не должны сильно изменять состав воды водоемов или оказывать на них вредное воздействие.

В Узбекистане не имеются нормативные документы, регулирующие состав (составляющие компоненты), нормы и способы применения против гололедных средств на дорогах в зимнее время.

Для очистки тротуаров и дорог ото льда широко применяются следующие многокомпонентные, относительно безопасные противогололедные реагенты и средства:

- натуральные (песок, мраморная и гранитная крошка);

- химические (хлористые соединения кальция, магния, натрия с различными добавками, обладающими антигололедными свойствами).

Методы и материалы. Использование природных нерудных материалов — дешевый метод, но при длительном использовании после таяния снега накопившийся песок, микрокальцит или мраморная крошка остаются на дорогах и тротуарах, загрязняя клумбы и газоны вдоль дорог, что требует дополнительные затраты для их очистки.

Химические методы — использование различных химических соединений и солей в чистом виде — также не дают положительных результатов. Опыты в этом отношении показали, что при их применении лед тает, но после того, как соль смывается, мокрая поверхность при сильных морозах снова замерзает. При этом применяемые реагенты также, разъедают металлические части автомобилей, вызывая быстрый износ шин, отрицательно влияет на обувь пешеходов и портит ее, вызывает засоление придорожных почв, замедляет рост растений и высыхают трав [2].

В регионах с относительно холодным климатом в составе практически всех противогололедных реагентов производителей используется хлорид натрия, часть которого заменен на менее вредные соли, данные композиты или их растворы соответствуют установленным стандартам и оказывают минимальное негативное воздействие на зеленые насаждения. При использовании данных реагентов на 1 м² обледененного дорожного покрытия распыляется около 60 грамм реагента, при использовании такого количества композитов засоление почвы не наблюдается, а негативное воздействие на зеленые покрытия и деревья минимально. Современные противогололедные реагенты были разработаны с использованием различных композитов для повышения их эффективности и минимизации их вредного воздействия, если они используются в чрезмерно высоких количествах (из-за аномальных холодных периодов или когда увеличиваются морозные дни с сильными холодами), распыляемых на лед, может оказывать негативное влияние на жизнедеятельность микроорганизмов в почве. Он влияет на почву, вымывает питательные вещества и нарушает важные биохимические процессы в растениях. С годами засоленность придорожных почв увеличивается и постепенно ухудшается, что приводит к сокращению зеленых зон, в основном вдоль пешеходных переходов, различных небольших дорожек и вблизи автомагистралей [3].

Как было отмечено выше, широкое применение композитов на основе химических противогололедных реагентов приводит к засолению почв, а также к увеличению электропроводности почв за счет увеличения подвижных ионов. Как известно, в городах где электрические коммуникации в основном проложены под землей, возникаюющие блуждающие токи в результате работы оборудования и машин, например трамвая резко увеличивает коррозия подземных металлоконструкции и другие коммуникации.

Проведены исследования на отмеченных 3 точках, №1 – где не применялись антиобледенители, №2 – где применяли натрий хлорид+песок (50х50 %), №3 – где применяли кальций нитрат + песок (50х50 %). На исследуемых точках выделили по 1 м² зеленных насаждений и одногодичные саженцы чинара длдя измерения корневой части и в мае месяца замеряли вес зеленной массы собранного с каждого участка (на 1 м²) и длина корня молодых саженцев, результаты которых приведены на таблице ниже.

Результаты и обсуждения. В результате постоянного использования противогололедных реагентов на основе хлорида натрия на автомобильных дорогах с годами приводит к постепенну накапливанию солей хлорида натрия. Насыщение почв солями хлорида натрия, содержащимися в составе антиобледенителя в течение длительного времени негативно повлияет на состав и структуру почв. На поверхности почвы начинает образовываться солевой налет, что со временем приводит к деградации почвы, микроорганизмы погибают, ухудшается структура почпы и растения испытывают стресс, в результате их развитие резко замедляется. Результатами полевых испытаний было показано, что растения вдоль дорог о чувствительны к противогололедным реагентам, их частое применение приводят к стрессу их высыханию (табл.).

Таблица.

Рузультаты анализа изменения роста зеленных насаждений на исследуемых территориях при применении различных антиобледенителей в течение 2 лет

(г.Ташкент, проспект Бунедкор)

Из табл.1 видно, что при применении натрий хлорид+песок  (50х50 %) на исследуемой площади масса зеленного покрова со сравненительной площадью  меньше на 67,03 %, а развитие корневой части снизилась до 79,2 %. При применении на той же территории  кальций нитрат + песок (50х50 %) на исследуемой площади масса зеленного покрова со сравненительной площадью  больше на 113,52 %, а развитие корневой части увеличилось до 106,9 %. Причиной аномалии является то, что нитрат кальция является хоршим антиобледенителем и питанием для растений, который служит для укрепления стебля растений.

Если почва вокруг дорог и тротуаров бедна гумусом, и имеет плохие дренажные системы, использование композитов на основе хлорида натрия приведет к относительно быстрому засолению. С течением времени, по мере того как хлорид натрия в составе противогололедных средств накапливается в придорожных почвах, нарушается каппилярная система растений, корни не могут впитывать воду из почвы, а вместо этого начинают выделять влагу в почву для нейтрализации соли и растения погибают от недостатка влаги в жаркие дни [4].

Многие современные реагенты содержат хлорид магния и хлорид кальция в качестве альтернатива хлориду натрия в противообледенительных составах. В холодные зимние месяцы их относительно безопасно использовать на дорогах в соответствии с инструкциями и стандартами, однако при чрезмерном использовании даже современные, относительно безопасные композиты могут оказать негативное воздействие на зеленые покрытия вдоль дорог.

При использовании вышеперечисленных противогололедных средств, даже при строгом соблюдении норм внесения, нельзя исключить их отрицательного воздействия на растений. Многие исследователи в своих исследованиях [5] показали, что 1% ная соленость почв придорожных трав приводит к высокой фитотоксичности хлоридов натрия, кальция и магния. Таким образом, в результате изменения климата увеличение концентрации противогололедных реагентов на дорогах в период аномально холодной погоды может существенно ограничить создание зеленых ландшафтов на основе молодых деревьев и газонов по обочинам городских дорог.

Проведено исследование по изучению влияния различных противогололедных реагентов (ПГР), применяемых в Санкт-Петербурге, на рост придорожных растений и пористость почвы, выявлению наиболее негативных образцов и определению оптимальных концентраций их использования. Были проведены полевые эксперименты с композитами, приготовленными на основе хлорида натрия, хлорида магния, хлорида кальция, ацетата калия и ацетата натрия при различных нормах внесения: 20, 50, 100 и 150 г/м², и изучено их воздействие на почву и зеленый покров. Полученные результаты, в том числе биомасса придорожной травы и длина корней проростков различных растений, послужили основными показателями при изучении воздействия антифризов на растения.

Средние и высокие дозы хлоридных соединений, используемые в лабораторных экспериментах, значительно снизили пористость почвы, значительно замедлили рост молодых саженцев деревьев и уменьшили биомассу придорожной травы до 17 %. Авторы в некоторых случаях наблюдали стресс растений даже при минимальных уровнях хлоридных композитов, а при избыточном применении отчетливо замечен стресс зеленных насаждений и саженцев. Среди хлоридных противогололедных реагентов для дорог хлорид магния оказался относительно менее токсичным, однако финансовые затраты на этот компонент относительно выше.

Композиты на основе ацетата натрия показали различное воздействие на растения и почвенные микроорганизмы. В некоторых случаях было отмечено, что они оказывают положительное воздействие, увеличивая пористость почвы, в то время как их отрицательное воздействие смягчается естественными факторами, такими как снег и дождь, что делает их менее токсичными или нейтральными.

Противоморозные реагенты на основе ацетата натрия и муравьиной кислоты менее вредны для растений, чем составы на основе хлорида, увеличивают пористость почвы, положительно влияют на активность микроорганизмов. Данный тип реагента может быть рекомендован для использования в городских условиях для плавления гололеда на дорогах, однако расход данного средства при внесении не должен превышать 50 г/м².

Учитывая глобальные проблемы изменения климата, увеличение количества автомобилей и пешеходов, а также использование различных реагентов для удаления льда с дорог в холодные зимние месяцы, необходимо минимизировать их негативное воздействие на окружающую среду. В связи с этим актуальным остается изучение различных применяемых противогололедных реагентов, пересмотр их составов с целью снижения их негативного воздействия на окружающую среду, поиск экологически безопасных материалов.

Основным направлением научных исследований должно стать изучение противогололедных реагентов, не наносящих вред окружающей среде, в первую очередь населению, животным и растениям, а также создание их видов, эффективных даже при низких температурах, менее вредных для окружающей среды и пригодных для использования в качестве применяется в малых дозах.

В Институте гигиены здоровья в Германии было проведено научное исследование по использованию реагентов, изготовленных на основе ацетатных соединений, для очистки ледяных отложений. Исследования выявили множество положительных сторон ацетатных композитов и показали, что эти реагенты безвредны и практически не представляют риска для окружающей среды. Российскими учеными тоже отмечено относительная нейтральность для окружающей среды при использовании ацетатных соединений в качестве противогололедного реагента (здоровья населения, различных растений, животных), грунтовых вод и почвы, а также для растений, растущих вдоль дорог.

Исследования, проведенные в научно-исследовательских центрах, показали, что композит из двух третей хлорида натрия и одной трети хлорида кальция работает эффективнее, чем чистый хлорид натрия или чистый хлорид кальция. Кроме того, смесь, приготовленная в этой комбинации, проникает в слой льда гораздо глубже, в течение 2 часов, чем отдельные реагенты. При этом в результате сочетания двух различных веществ наблюдается синергизм, они усиливают действие друг друга при отрицательных температурах, а использование этих составов позволяет повысить их антигололедную эффективность в борьбе с гололедицей на дорогах и значительно снизить негативное воздействие на окружающую среду.

Предлагаемый состав снижает долю хлорида натрия, оказывающего более негативное влияние, а также снижает вязкость раствора, предотвращая значительное увеличение силы трения и снижение коэффициента вязкости.

Для снижения вредного воздействия на окружающую среду при использовании реагентов для очистки дорог от наледи в зимний период можно дать следующие рекомендации:

1. Переход на альтернативные, более безопасные методы, т.е. использование для борьбы с гололедом композитов нового менее вредного состава.

2. Следует избегать использования реагентов, т.е. композитов на основе хлорида натрия, оказывающих существенное негативное воздействие на окружающую среду, в частности на население, животных и растительность, произрастающую вдоль дорог.

3. Населению, особенно детям, следует избегать игр на обочинах дорог и тротуаров, где в холодные дни часто используются противогололедные реагенты.

4. Когда ходите по дорогам, где были нанесены противогололедные средства, при входе в дом следует тщательно очищать обувь.

5. Людям, проживающим в квартирах и многоэтажных домах вблизи автомагистралей или пешеходных дорожек, следует чаще открывать окна и проветривать помещения.

Из изученной литературы, а также информации, полученной из других источников, можно сделать вывод, что необходимо очищать дорог ото льда в зимний период, в противном случае это приведет к многочисленным дорожно-транспортным происшествиям, иногда к многократному увеличению числа ДТП. Необходимо проводить различные исследования по созданию против гололедных композитов, оказывающих наименьшее негативное влияние на окружающую среду. Защитить почву, деревья и газоны вдоль дорог, сохранить их от стрессов и обеспечить плодородность почв и нормальное развитие растений. Авторами были испытаны образцы нитрата кальция в качестве против гололедных средств, которого можно применить при морозе до -22⁰С и получены положительные результаты по эффективности композита и защите растений вдоль дорог.

Заключение. Анализ полученных данных показал, что для борьбы с гололедицей на дорогах по всему миру используются различные химические вещества и композиты, относительно большее негативное воздействие оказывают хлоридные соединения. Учитывая, что в Узбекистане для борьбы с гололедом на дорогах в основном применяются композиты на основе хлорида натрия, в связи их существенным негативным воздействием на окружающую среду, авторами предлагается заменить композиты на нитрат кальция, которые служат для защиты и сохранения растений и деревьев вдоль дорог.

Список литературы:

1. Руководство по борьбе с зимней скользкостью на автомобильных дорогах.  Министерство  транспорта российской федерации государственная служба дорожного хозяйства. Москва 2003.  https://meganorm.ru/Data2/1/4294815/4294815566.htm.
2. ГОСТ Р 50597-93. Автомобильные дороги и улицы. Требования к эксплута-ционному состоянию, допустимому по условиям обеспечения безопасности дорожного движения: ГОСТ Р 50597-93. М.: Изд-во стандартов, 1993.-11 с.
3. Методика испытаний противогололедных материалов.-Отрасл.дор.метод.док./М-во трансп. Российской Федерации, Гос.служба дор.хоз-ва (Росавтодор).-М., 2003.-23с.
4. Методические рекомендации по применению наполнителя «Грикол» в составах асфальтобетонных смесей для устройства покрытия с антигололедными свойствами/ М-во трансп. Российской Федерации, Гос.служба дор.хоз-ва (Ро-савтодор).-М., 2003.-12с
5. ОДН 218.2.027-2003 Требования к противогололедным материалам.- От-расл.дор.нормы/ М-во трансп. Российской Федерации, Гос.служба дор.хоз-ва (Росавтодор).-М., 2003.-20с.