Ученые выяснили, при какой концентрации дорожные реагенты вредят экосистемам

Статья опубликована в журнале «Химическая технология и биотехнология». По данным «Ренессанс страхование», именно на зимний период приходится свыше 55% всех ДТП за год, что связано с ухудшением дорожных условий. Для обеспечения безопасности в России ежегодно применяются миллионы тонн антигололедных реагентов. Но после выполнения своей задачи химические компоненты этих материалов вместе с талым снегом попадают в придорожные почвы и водоемы. Это запускает процесс засоления, делая землю малопригодной для растений. Проблему усугубляет снегоуборочная техника, которая отбрасывает загрязненный снег на 50 метров от дороги, а ветер и брызги от колес разносят соли еще дальше, подвергая риску прилегающие поля, луга и леса.

Базовым и самым распространенным покрытием в борьбе с гололедом остается техническая соль (хлорид натрия). Ее используют при температурах до -15°C, расходуя в среднем 50-150 г/м². Главная проблема в том, что в сильные морозы смесь перестает работать и вмерзает в дорогу, образуя опасную скользкую корку. В связи с этим многие предприятия начинают добавлять в реагенты хлорид кальция. Благодаря высокой растворимости он эффективно понижает температуру замерзания воды и работает даже при -30°C и ниже, что критически важно для холодных регионов России. Однако, несмотря на очевидные преимущества для дорожной безопасности, экологические последствия таких составов изучены недостаточно и требуют пристального внимания.

Чтобы оценить риски влияния на окружающую среду, ученые Пермского Политеха провели масштабное двухлетнее исследование. На первом этапе они отобрали пробы снега и дерново-подзолистой почвы на разном расстоянии от федеральной трассы (10, 25, 50 и 100 метров). Это позволило понять, каково изначально загрязнение обычной земли у обработанных дорог. Для комплексной оценки воздействия на экосистемы были использованы «биоиндикаторы»: семена редиса, водоросли, дафнии (маленькие рачки) и коллемболы (мелкие членистоногие). Эти организмы дают мгновенную реакцию на загрязнение и помогают комплексно оценить опасность для водной среды и почвенной экосистемы.

— Исследование показало, что талая вода от снега, собранного даже в 10 метрах от трассы, не оказывает острого токсического действия на прорастание семян редиса, развитие дафний и микроводорослей. Это означает, что основной объем реагента не создает в снежном покрове опасных концентраций. Несмотря на эту способность к самоочищению, антигололедные покрытия все же оказывают давление на экосистему. По мере приближения к трассе почва становится более засоленной и щелочной. Разнообразие растений снижается: в 25 метрах от дороги мы насчитали 29 видов, а в 10 метрах — всего 15. Более того, пробы самой почвы, взятые на всех расстояниях вплоть до 100 метров, демонстрировали фитотоксичность — то есть семена редиса в ней прорастали хуже и давали более слабые ростки, чем в чистом грунте, — комментирует Андрей Леснов, профессор кафедры охраны окружающей среды ПНИПУ, доктор химических наук.

На втором этапе ученые изучали влияние малоизученного реагента на основе хлорида натрия и кальция с процентным соотношением компонентов ~78% и 21%, которое используется на производстве. На изолированных участках в 140 метрах от дороги были внесены разные дозы: 0,70 и 700 г/м². Через месяц пробы этой земли показали экстремальное засоление в месте с максимальной дозой. Однако к следующей весне, после таяния снега, она практически полностью очистилась от загрязнения. То есть, соли хорошо вымываются талыми и дождевыми водами из верхнего слоя и не накапливаются в опасных масштабах.

– Чтобы определить порог безопасности, в лабораторных условиях проверили максимально допустимое содержание реагента. Концентрация свыше 3% в грунте оказалась губительна для растений, а для самых чувствительных почвенных членистоногих — коллембол — опасное количество составило уже 2%. В реальных полевых условиях после зимы таких экстремальных уровней загрязнения не наблюдалось. При этом, максимальное значение солесодержания в почве рядом с дорогой, зарегистрированное в ходе двухлетнего мониторинга, не превышало 0,2%, – рассказывает ученый.

Несмотря на то, что эксперименты показали значительное сокращение видов растений в 10 метрах от трассы, прямое токсическое воздействие нового усиленного реагента (хлорид натрия и кальция) ограничено благодаря способности земли к самоочищению. Результаты лабораторных исследований говорят о том, что он токсичен для флоры лишь в 3% концентрации, чего на примере реальной исследованной дороги не встречалось.

Результаты ученых ПНИПУ позволяют разработать четкие нормативы применения реагентов и помогут избежать деградации придорожных земель в масштабах страны. Регулярный мониторинг состояния грунта и растительности около автомагистралей, обработанных современными реагентами, позволит своевременно выявлять негативные тенденции и корректировать нормы расхода противогололедных материалов.