Предотвращение химического и бактериального загрязнения полосы отвода железных дорог

Москва

ИНФРА-М

20ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ХИМИЧЕСКОГО 
ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ХИМИЧЕСКОГО 

И БАКТЕРИАЛЬНОГО 
И БАКТЕРИАЛЬНОГО 

ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЛОСЫ ОТВОДА 
ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЛОСЫ ОТВОДА 

ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

Í.È. ÇÓÁÐÅÂ
Í.È. ÇÓÁÐÅÂ

È.Þ. ÊÐÎØÅ×ÊÈÍÀ
È.Þ. ÊÐÎØÅ×ÊÈÍÀ

МОНОГРАФИЯ
МОНОГРАФИЯ

ISBN 978-5-16-006645-5 (print)
ISBN 978-5-16-105152-8 (online)
© Зубрев Н.И., Крошечкина И.Ю., 2013

Зубрев Н.И.

Предотвращение химического и бактериального загрязне
ния полосы отвода железных дорог : монография / Н.И. Зубрев, 
И.Ю. Крошечкина. — Москва : ИНФРА-М, 2021. — 142 с. — (Науч- 
ная мысль).

ISBN 978-5-16-006645-5 (print)
ISBN 978-5-16-105152-8 (online)
Книга посвящена актуальной проблеме предотвращения загрязне
ния природной среды нефтепродуктами и бактериального заражения 
при эксплуатации высокоскоростного железнодорожного транспорта. Систематизированы источники образования загрязнения земли 
нефтепродуктами и заражения болезнетворными мик роорганизмами, 
описаны пути миграции загрязняющих веществ в биосфере и пищевых цепях. Обсуждаются современные и перспективные технологии, 
предназначенные для очистки загрязненных почв от нефтепродуктов, 
а также пути снижения бактериального заражения земель в полосе 
отвода железных дорог. 

Книга рассчитана на специалистов, профессиональная деятель
ность которых связана с изучением воздействия высокоскоростного 
транспорта на окружающую среду, а также аспирантов и студентов, 
специализирующихся на проблемах  реабилитации загрязненных почв.

УДК 631.461(075.4)

ББК 20.18

З91

УДК 631.461(075.4)
ББК 20.18
 
З91

Подписано в печать 07.04.2021. Формат 60×90/16. Бумага офсетная. Гарнитура Newton. 

Печать цифровая. Усл. печ. л. 8,88. ППТ20. Заказ № 00000

ТК  429950-1481074-250413

Р е ц е н з е н т ы:

Р.А. Халитов – д-р техн. наук, старший научный сотрудник по специаль
ности «Процессы и аппараты химической технологии», профессор Казанского 
национального исcледовательского технического университета;

Н.И. Аканова – д-р биол. наук, профессор, главный научный сотрудник 

лаборатории химической мелиорации почв Всероссийского научно-исследовательского института агрохимии имени Д.Н. Прянишникова

ФЗ 

№ 436-ФЗ

Издание не подлежит маркировке 
в соответствии с п. 1 ч. 2 ст. 1

ООО «Научно-издательский центр ИНФРА-М»

127214, Москва, ул. Полярная, д. 31В, стр. 1

Тел.: (495) 280-15-96, 280-33-86. Факс: (495) 280-36-29

E-mail: books@infra-m.ru        http://www.infra-m.ru

Отпечатано в типографии ООО «Научно-издательский центр ИНФРА-М»

127214, Москва, ул. Полярная, д. 31В, стр. 1

Тел.: (495) 280-15-96, 280-33-86. Факс: (495) 280-36-29

ПРЕДИСЛОВИЕ

В настоящее время проблема взаимодействия человеческого обще
ства с природой приобрела особую остроту. Стало очевидным, что сохранение качества жизни человека в будущем немыслимо без осмысления экологических проблем современности – сохранения наследственных субстанций (генофонда флоры и фауны), чистоты и продуктивности атмосферы, гидросферы, почв, лесов, озонового слоя, трофических
цепей в природе, биокруговорота веществ, а также без экологического
нормирования антропогенного пресса на природные экосистемы в пределах их буферной емкости.  

Почвенный покров является важнейшим компонентом биосферы

Земли. Это обусловлено аккумулированием в ней органических и неорганических веществ, а также энергии. Почвенный покров выполняет
функции биологического поглотителя, разрушителя и нейтрализатора
различных загрязнений. Если этот компонент будет разрушен, то сложившееся функционирование биосферы необратимо нарушится. Именно поэтому чрезвычайно важно изучение современного состояния почвенного покрова и его изменения под влиянием деятельности человека.  

Строительство железных дорог и их эксплуатация, связанная со сжи
ганием большого количества топлива и применением пестицидов и гербицидов в полосе отвода железнодорожных путей, оказывают непосредственное влияние на природу. 

Железнодорожные станции, пункты технического обслуживания ва
гонов, локомотивные и вагонные депо занимают площади от нескольких до сотен гектаров. Примерно 20% этой площади в процессе производственно-хозяйственной деятельности загрязняется дизельным топливом и маслами, проливающимися во время заправок локомотивов, 
смазками при заправке букс, а также при использовании его в качестве
топлива. При маневрах подвижного состава и движении грузовых поездов пути станций и перегонов также загрязняются нефтепродуктами.  

Важной составляющей всех железнодорожных магистралей является

полоса отвода земли. К ним относятся площади, занимаемые собственно
железнодорожным полотном, искусственными сооружениями, линейнопутевыми и станционными зданиями и сооружениями, устройствами связи, защитными лесонасаждениями и другими сооружениями и путевыми
устройствами. Помимо полосы отвода железнодорожному транспорту
также принадлежат земли, не прилегающие непосредственно к пути, но
необходимые для эксплуатации железных дорог, а именно карьеры, щебеночные и шпальные заводы, питомники защитных лесонасаждений, 
водозаборные сооружения, насосные станции, жилые поселки и другие
вспомогательные сооружения и устройства. Ширина полосы отвода определяется в соответствии с действующими нормами проектирования железных дорог техническими указаниями по проектированию станций как
колеи 1524 мм общей сети России, так и узкой колеи 750 мм. 

Причиной загрязнения железнодорожных путей нефтепродуктами явля
ется утечка их на пути и межпутья из цистерн, неисправных котлов и сливных приборов во время перевозки. Смазочные масла попадают на пути во

время сезонных и эпизодических заправок букс, с колесных пар, а также
непосредственно из неплотно закрытых букс при движении состава.  

Ежегодно из пассажирских вагонов на каждый километр пути выли
вается до 200 м³ сточных вод, содержащих патогенные микроорганизмы, а также выбрасывается до 12 т сухого мусора. Это приводит к загрязнению железнодорожного полотна и полосы отвода опасными микроорганизмами – патогенными, условно патогенными и токсинообразователями, способными вызывать различные заболевания. В почве очень
хорошо сохраняются такие спороносные бактерии как возбудители
столбняка Clostridium tetani, сибирской язвы Bacillus anthracis и газовой
гангрены С/, perfringens. Энтомопатогенные препараты загрязняют почву спорами Bacillus thuringiensis. Почва, загрязненная органическими
веществами, представляет собой благоприятную среду для сохранения и
развития микробов, яиц гельминтов и личинок насекомых, среди которых могут быть возбудители и передатчики инфекций. Выживаемость в
почве возбудителей дизентерии, брюшного тифа, паратифа, холеры и
гноеродных инфекций обычно исчисляется несколькими неделями, но
иногда и месяцами в зависимости от физических свойств почвы, наличия питательного материала и общего микробного «пейзажа» (видовой
конкуренции). 

Разработка методов, минимизирующих поступление в почвенный слой

нефтепродуктов и патогенных микроорганизмов при эксплуатации железнодорожных магистралей, а также методов детоксикации загрязненных почв
и рекультивации загрязненных территорий немыслима без знания источников загрязнения, законов миграции и локализации загрязняющих веществ в
биосфере и их поступления в пищевые цепи. Именно это и предопределили
форму изложения материала в настоящей книге, ее название и план построения по главам. 

Книга состоит из шести глав. Первая глава посвящена анализу ис
точников загрязнений инфраструктуры высокоскоростного транспорта
нефтепродуктами и патогенными микроорганизмами. Обсуждается проблема загрязнения почвенного слоя стационарными и передвижными
источниками железнодорожного транспорта. 

Во второй главе рассмотрены физико-химические и биологические

показатели почв, состояние почвенной микрофлоры, методы микробиологической диагностики и мониторинга почв.  

В третьей главе оценивается влияние нефти на почву и живые орга
низмы, пути миграция нефтепродуктов в почвенном слое земли. Обсуждаются процессы воздействия нефтепродуктов на почвенную микобиоту, 
рост и развитие высших растений. Рассматривается возможность самовосстановление почв после аварий на железнодорожном транспорте. 

В четвертой главе оценивается влияние бактериального загрязнения

на почвенно-биотический комплекс. Рассмотрены виды микробиологического загрязнения и их трансформация в почве, влияние бактерий на
флору, фауну и на здоровье человека. 

Пятая и шестая главы посвящены методам, используемым при лик
видации нефтяных загрязнений и снижении бактериологического загрязнения почвенного слоя полосы отвода железных дорог. Обсуждают

ся методы снижения концентрации загрязнителей при применении сорбентов и бактериальных препаратов. 

Книга рассчитана главным образом на студентов и аспирантов, про
фессиональная деятельность которых связана с изучением воздействия
железнодорожного транспорта на окружающую среду и технологиями
реабилитации почв, загрязненных нефтепродуктами и патогенными
микроорганизмами. 

Глава 1. 
ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВЫ НЕФТЕПРОДУКТАМИ
И ПАТОГЕННЫМИ МИКРООРГАНИЗМАМИ НА
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ

Железнодорожный транспорт является ведущим видом транспорта в

России. На его долю приходится ~ 90 % коммерческого грузооборота, 
выполненного всеми видами транспорта, и ~ 35,5 % пассажирооборота.  

Стратегия развития железнодорожного транспорта в Российской Фе
дерации до 2030 года предусматривает интенсивное строительство инфраструктуры, прежде всего, для развития новых точек экономического
роста в стране, в рамках которой планируется:  

- формирование доступной и устойчивой транспортной системы как

инфраструктурного базиса для обеспечения транспортной целостности, 
независимости, безопасности и обороноспособности страны, социальноэкономического роста и обеспечения условий для реализации потребностей граждан в перевозках;  

 -реализация транзитного потенциала России на базе интеграции же
лезнодорожного транспорта в международные транспортные системы;  

 -создание условий для углубления экономической интеграции и по
вышения мобильности трудовых ресурсов;  

 -снижение совокупных транспортных издержек, в том числе за счет

повышения
эффективности
функционирования
железнодорожного

транспорта;  

 -приведение уровня качества и безопасности перевозок в соответ
ствие с требованиями населения и экономики и лучшими мировыми
стандартами на основе технологического и технического развития железнодорожного транспорта;  

 -повышение инвестиционной привлекательности железнодорожного

транспорта. 

Железнодорожный транспорт является одним из элементов глобаль
ной техносферы. Природная среда является источником сырьевых и
энергетических ресурсов, необходимых для функционирования элементов техносферы, а также пространством для размещения ее инфраструктуры. Техногенные и связанные с ними экологические риски могут помешать достижению стратегических целей,  решению тактических задач
и достижению планируемого уровня целевых показателей. Любая крупная техногенная или экологическая катастрофа, вероятность которой
повышается по мере износа транспортной инфраструктуры и подвижного состава, возможные лавинообразные отказы действующего оборудования потребуют серьезных дополнительных капиталовложений и приведут к отвлечению средств с других объектов транспортной системы.  

Среди отраслей экономики России транспортный комплекс является

одним из самых мощных негативных экологических факторов, в том
числе крупнейшим загрязнителем окружающей среды. В масштабах
страны доля транспорта в суммарных выбросах загрязняющих веществ
в атмосферу достигает 45%, в выбросах парниковых газов ~ 10%, в мас

се промышленных отходов – 2%, в сбросах вредных веществ со сточными водами ~ 3%, в потреблении озоноразрушающих веществ – 5%. 
Доля транспорта в шумовом воздействии на население на различных
территориях достигает 85 – 95%.  

На окружающую среду непосредственное влияние оказывают строи
тельство железных дорог, эксплуатация инфраструктуры и подвижного
состава, сжигание большого количества топлива, применение пестицидов и гербицидов в полосах отвода железнодорожных путей.  

Основные источники загрязнения окружающей среды приведены в

табл.1.1. 

Таблица 1.1 

Источники загрязнения окружающей среды объектами железно
дорожного транспорта (Госдоклад ОАО «РЖД», 2010) 

Подвижные источники
Стационарные источники

Тепловозы отделений временной
эксплуатации

Песчаные карьеры

Вагоны с пылящими стройматериалами

Щебеночно- гравийные карьеры

Строительные машины
Площадки складирования стройматериалов

Отопительные агрегаты
Щебеночные заводы

Притрассовый автотранспорт
Грузовые и сортировочные станции

Магистральные и маневровые локомотивы

Предприятия промышленного железнодорожного транспорта

Вагоны с токсичными и пылящими
грузами

Промывочно- пропарочные станции

Пассажирские вагоны с печным
отоплением

Локомотиво-вагоноремонтные заводы

Путевая техника
Шпалопропиточные заводы
Котельные, локомотивные и вагонные
депо

Функционирование предприятий железнодорожного транспорта ока
зывает огромное влияние на качество почвенного покрова из-за сброса
сточных вод непосредственно на рельеф местности. Основные показатели качества сбрасываемых на рельеф местности сточных вод по филиалам ОАО «РЖД» приведены в табл.1.2. 

При эксплуатации железных дорог немаловажное значение имеет

состояние почвы и в особенности растительного покрова в полосе отвода. Угнетенная в результате воздействия загрязнителей растительность
оказывается неспособной поддерживать стабильность почвенного горизонта. Это оказывает существенное влияние на технические параметры
территорий железнодорожной зоны и требует проведения дополнительных инженерных мер по восстановлению, укреплению и защите железнодорожных путей и прилегающей полосы отвода. На предприятиях
железнодорожного транспорта постоянно ведутся работы по борьбе с
растительностью в зонах, примыкающих к железнодорожному полотну. 
Растительность уничтожается либо механическим способом (выкашивание), либо использованием гербицидов. Применение гербицидов и

пестицидов является наиболее распространенным способом борьбы с
растительностью в полосе отвода железных дорог, так как обеспечивает
некоторую стабильность воздействия, которая не может быть достигнута механическими способами. Кроме того, механические методы борьбы с растительностью в целом дороже, чем химические. Однако химические методы вносят в почвенные горизонты загрязнители, которые
как сами по себе, да и продукты их деструкции являются разрушителя
биоценоза почвы. 

Таблица 1.2  

Основные показатели качества сбрасываемых на рельеф местности

сточных вод железными дорогами и Дирекциями по филиалам ОАО

«РЖД» 

Природопользо
ватели

Сброшено сточных вод на рельеф местности в 2011 г.

тыс. м3 

Всего
Без

очистки

Недо
статочно очищенные

Нор
мативно чистые

Нор
мативно очи
очи
щенные

Железные дороги
Октябрьская 
5,04
5,04
0 
0
0

Калининградская
0
0
0 
0
0

Московская 
3,015
0
3,015
0
0

Горьковская 
45,3
0
45,3
0
0

Северная 
32
0
32 
0
0

СевероКавказская

191,4
69,2
0 
122,2
0

Юго-Восточная 
15,6
15,6
0 
0
0

Приволжская 
0
0
0 
0
0

Куйбышевская 
6,55
0
0 
0
6,55

Свердловская 
0
0
0 
0
0

ЮжноУральская

4,13
0
4,13
0
0

ЗападноСибирская

20,1
0
20,1
0
0

Красноярская 
0
0
0 
0
0

ВосточноСибирская

0
0
0 
0
0

Забайкальская 
0
0
0 
0
0

Дальневосточная 
0,18
0,18
0 
0
0

Итого по железным дорогам: 

323,315
84,98
104,55
122,2
6,55

Дирекции
ЦДРП 
55,81
19,67
35,68
0
0

ЦДТВ 
13907
3156,312
1959,373
1488,39
2246,5

РЖДС 
521,68
512
9,68
0
0

Итого по дирекциям: 

14484,49
3688
2004,7
1488,39
2246,5

Всего по ОАО
«РЖД» 

14807,81
3773
2109,3
1610,59
2253,05

Среди многочисленных видов загрязнения окружающей среды пе
стициды занимают особое место. В отличие от всех других загрязняющих веществ пестициды преднамеренно распыляются в естественной
среде для уничтожения видов, опасных или вредных для агросистемы
человека. Наиболее сильно подвергается загрязнению верхний слой литосферы – почва. В почве протекают различные физические, химические и биологические процессы, ход которых в результате воздействия
пестицидов нарушается. 

Кроме того, некоторые гербициды обладают необычайной стабиль
ностью и остаточным действием.  

В связи с широким применением пестицидов большое внимание

уделяется проблеме их токсичного воздействия на природные сообщества и трансформации в системе растение – почва – вода. Влияя на микробное сообщество, пестициды изменяют направленность и скорость
процессов, определяющих плодородие почвы. 

На поверхности почвы все гербициды под действием ультрафиоле
товых лучей со временем распадаются в результате разрыва связей углерод – углерод, углерод – водород, водород – кислород и кислород – 
кислород. Фотолиз существенно снижает накопление гербицидов, оказавшихся на поверхности почвы. В почве инактивация гербицидов происходит в основном за счет деятельности микроорганизмов и почвенных ферментов.  

Строительные, путевые, ремонтные машины, а также притрассовый

автотранспорт, обеспечивающие проведение работ на железнодорожных путях и полосе отвода, загрязняют окружающую природную среду
отработавшими газами, пылью и нефтепродуктами.  

При перевозке и перегрузке грузов из вагонов в окружающую среду

помимо продуктов сгорания топлива ежегодно поступает около 3,3 млн
т руды, 0,15 млн т солей и 0,36 млн т минеральных удобрений. Более
17% развернутой длины железнодорожных линий имеют значительную
степень загрязнения пылящими грузами. При остановке и трогании поездов из колесных пар выливаются жидкие смазочные материалы. Из
вагонов-цистерн на пути и междупутье, вследствие негерметичности
клапанов и сливных приборов цистерн, неплотностей люков вытекают
нефтепродукты. Они просачиваются через почвенные горизонты и загрязняют грунтовые воды. По российским железным дорогам перевозятся опасные грузы 890 наименований, которые при нарушении условий перевозки и возникновении аварийных ситуаций могут вызвать пожары и взрывы, интенсификацию коррозии оборудования, а также загрязнение среды ядовитыми веществами, радионуклидами и патогенными микроорганизмами. Любой химический груз содержит потенциальную опасность. Некоторые вещества, не являющиеся ядовитыми в
обычных условиях, способны стать ими при резком изменении внешних
условий (попадании в огонь, изменения давления, увлажнении, соединении с другими веществами). 

Железнодорожное полотно интенсивно загрязняется сухим мусором

и сточными водами. На каждый километр пути выливается 180–200 м3

водных стоков, причем 60% загрязнений приходится на перегоны, 
остальное – на территории станций.  

Рефрижераторные секции и вагоны, используемые для перевозок

скоропортящейся продукции, оборудованы дизельными холодильными
установками, за один час работы сжигающими 223 кг дизельного топлива. Чтобы поддерживать заданную температуру, дизель должен работать 10 часов в сутки, загрязняя атмосферу. Кроме того, на холодильном
оборудовании рефрижераторного подвижного состава используются
озоноразрушающие вещества (фреон и другие ХФУ), которые в случае
утечки оказывают воздействие на глобальный природный баланс озона
в стратосфере. 

Опасность представляет также загрязнение водоемов сточными во
дами предприятий железнодорожной отрасли. В составе вагонных депо, 
либо
как
самостоятельные
предприятия
действуют
промывочно
пропарочные станции, где производится очистка цистерн от остаточных
нефтепродуктов. При очистке цистерн выполняется ряд операций, сопровождающихся выделением в окружающую среду токсических соединений – бензола, ксилола и углеводородов. Значительное загрязнение сточных вод происходит и в пунктах подготовки и обмывки грузовых и пассажирских вагонов. В состав загрязнений входят остатки перевозимых грузов, минеральные и органические примеси, растворы солей
и др. В них также могут присутствовать бактериальные загрязнения. 
Эти пункты, как правило, не имеют оборотного водоснабжения, что
резко увеличивает потребление водных ресурсов и загрязнение природной среды. 

Можно констатировать, что проблемы использования, обезврежива
ния, переработки и захоронения отходов в отрасли остаются нерешенными. Основные трудности связаны с отходами железнодорожных
предприятий, особенно
с
отходами, содержащими
нефтепродукты

(шламы, замазученный грунт), котельные шлаки, золу. Следует отметить, что утилизация имеющихся отходов в качестве вторичного сырья
для получения продукции затруднена из-за отсутствия соответствующих технологий переработки, мощностей, специального оборудования и
средств для их приобретения. 

Фактором, значительно ухудшающим состояние почвы и раститель
ного покрова на территориях, прилегающих к железной дороге, является регулярное применение гербицидов на железнодорожных путях для
уничтожения сорной растительности, особенно в условиях нарушения
технологии обработки. Признавая несомненный положительный эффект
химического способа борьбы с сорными растениями, следует учитывать
возможное побочное действие гербицидов на другие компоненты природных экосистем – животный мир, культурные и дикорастущие полезные растения, почву, атмосферу и водоемы. 

. 

10