AUTOMOBILIŲ KELIŲ INFRASTRUKTŪROS ĮTAKA DIRVOŽEMIO pH APLINKINĖSE TERITORIJOSE

darbo tema yra dirvožemio pH (vandenilio jonų koncentracijos) kitimai paviršiniame (humusingame) dirvožemio sluoksnyje (A) iki 20 cm gylyje, ir gilesniame (0,8-1,0 m) prie skirtingo apkrovimo autotransportu kelių (kitimą nagrinėsiu atskirai prie kiekvieno kelio (paskui rezultatus lyginsiu tarpusavyje) einant nuo kelio tam tikrais atstumų intervalais (iki 100 metrų). Dirvožemių tyrimų vietos nėra nei miestų, nei miestelių ribose. Ateities dirvožemio pH kitimo tendencijos yra modeliuojamos pagal iš anksto sudarytą hipotetinį scenarijų, kad tiriant dirvožemį tam tikrą laiko tarpą, nesikeis tiriamų dirvožemių žemėnauda, nebus vykdoma jokia ūkinė veikla, autotransporto eismo intensyvumas bus panašus, druskų, druskų-sdm. (sdm. -smėlis, žvyras) išbarstymo kiekiai ant kelių smarkai nesikeis.

Nenatūralus dirvožemio pH pakitimas (tiek didėjimas, tiek mažėjimas) tam tikrus objektus ar įvairius parametrus veikia tiesiogiai ir netiesiogiai. Tiesiogiai veikia augalus (žolinę, sumedėjusią augaliją ar žemės ūkio kultūras) lėtindami jų augimą, nes rūgščios dirvos nepatinka kai kuriems augalams, be to tokioje dirvoje atsiranda daugiau laisvų sunkiųjų metalų jonų, kurie gali inhibuoti jų vystymąsi. Labai šarminė dirvožemio reakcija trukdo pasisavinti augalų šaknims maisto medžiagas, nes jos tampa netirpios. Jei dirvožemio šarmėjimas yra susijęs su techninių druskų sudedamąja dalimi - NaCl₂ (94-98 %), tai dirvožemyje susikaupia daug Na+, kuris stabdo augalų augimą. Netiesiogiai pH kitimas veikia žmones valgančius maistą paruoštą iš augalų, kurie auginti šalia kelių (augaluose gali būti susikaupusios didelės kenksmingų medžiagų koncentracijos), geriančius gruntinį neišvalytą vandenį, kuriame dirvožemio rūgštėjimo pasėkoje (padidėjęs pH mažina dirvožemio sorbuojamąją galią (buferiškumą)), gali būti patekusių kenksmingų medžiagų.

Dirvožemio rūgštingumą gali įtakoti tiek gamtiniai (dirvožemių jaurėjimas, humifikacija, spygliuočių (rūgština) ir plačialapių (šarmina) medynų išskiriamos medžiagos ir kt.), tiek antropogeniniai veiksniai (stacionarių ir mobilių taršos objektų išmetami teršalai tiek pasaulio, tiek regioniniu mastu), išsklaidyta tarša (žemės ūkyje naudojamos trąšos (amoniakas veikia šarmiškai) ir pesticidai), tos žemės naudojimo paskirtis ir būdas, kelių remontui ir priežiūrai naudojamos medžiagos (taip pat kelių statybinių medžiagų dūlėjimas). Aš nagrinėsiu tik kai kurių, tikėtina realiai veikiančių, antropogeninių veiksnių įtaką dirvožemio rūgštingumui. Tie veiksniai tai: stacionarūs ir mobilūs taršos šaltiniai Lietuvoje, dolomito panaudojimas (dolomito skaldos ir šio mineralo esančio natūraliai žemėse) kelių sankasai ir dangai įrengti, ir techninių druskų panaudojimas keliams prižiūrėti žiemos sezono metu.

Pagrindinė paviršinio dirvožemio sluoksnio savybė, kuri rodo pH kitimo atsparumą įvairiems veiksniams, yra dirvožemio buferiškumas (tai yra gebėjimas, kintant išoriniams veiksniams, palaikyti vieną ar kitą terpės savybę (pH, redokso potencialą, metalų jonų koncentraciją ir kt.)). Mano tyrimui reikšminga dirvožemio buferinė savybė - tam tikrose ribose palaikyti pastovų pH, veikiant stiprioms rūgštims ar šarmams. Tai lemia dirvožemio tirpalo sudėtyje esančios silpnos rūgštys ir jų druskos: karbonatiniai buferiai - H₂CO₃ ir Ca(HCO3)₂, fosfatiniai buferiai, kuriuos apsprendžia jonai H₂PO₄^- ir HPO₄ ^-. Didelės įtakos dirvožemio buferingumui turi humuso rūgštys ir jų druskos humatai, bei kiti dirvožemio komponentai.

Gilesnio sluoksnio (dirvodarinių uolienų) atsparumas rūgštinimui priklauso nuo jo litologijos (ar tai smėliai ar priesmėliai, moliai ir kt.).

Nuo dirvodarinių uolienų litologijos ir reljefo priklauso dirvožemių tipai (dirvožemio tipus formavo gyvasis pasaulis (daugumoje tai augalija prisitaikiusi augti tam tikruose dirvodarinėse uolienose, būdingame reljefe (nebūtinai) su nedideliu pradinio humuso kiekiu)). Tokių landšaftų atsparumas rūgštinimui priklausys nuo karbonatingojo sluoksnio slūgsojimo gylio dirvodarinėse uolienose (smėliuose ar priesmėliuose toks sluoksnis bus giliau (iki 150 cm), o moliuose, priesmėliuose - sekliau (40-60 cm gylyje). Ant smėlio ir priesmėlio dirvodarinių uolienų susiformavo dirvožemiai, turintys plonesnį humusingąjį horizontą (ir pats humusas turi daugiau fulvio, nei huminių rūgščių, turinčių didesnę sorbuojamąją galią).

Taigi, mano nagrinėjama tema yra tikrai aktuali. Ir tikiuosi, kad mano tyrimas prisidės prie aplinkosauginių problemų sprendimo radimo būdų.

1. LITERATŪROS APŽVALGA

Mano pasirinkto darbo tema yra dirvožemio (humusingame (iki 20cm) ir gilesniame (0,8­1,0 metro) sluoksnyje) pH matavimai prie autotransporto kelių. Dirvožemį iš gilesnių sluoksnių ėmiau vieną kartą kiekviename ėmimo taške (paviršiniame sluoksnyje - vieną kartą mėnesyje (04-09 mėnesiais)).

Šiuo metu dirvožemis aplink kelius yra tiriamas arba buvo tirtas sunkiųjų metalų, naftos produktų, angliavandenilių ar kitais atžvilgiais. O išskirtinai pH tirtas tik dirbamuose laukuose (ir neturint tikslo būtinai prie kelių) ar sniege (redokso potencialo matavimai). Matuojant sniego pH, susiduriama su ta problema, jog pas mus Lietuvoje sniego sluoksnis nėra ilgalaikis ir pastovus, kad galėtume matuoti ilgalaikį ir kintantį transporto išmetamų teršalų poveikį sniego pH..

Panagrinėsiu konkrečius svarbiausius darbus kuriais pasinaudojau.

Pirmasis yra (16-as literatūros sąraše) A.Jankaitės magistro baigiamasis darbas, kurio uždavinys - tirti prie Via-Baltikos automagistralės dirvožemio užterštumą sunkiaisiais metalais, priklausomai nuo atstumo iki jo. Rastas tam tikrų metalų padidėjimas arčiau kelio. Aš šiuo darbu pasinaudojau sudarydamas savo dirvožemio ėminių ėmimo metodiką: pirmiausia arčiausiai kelio ėminiai imami mažesniais atstumais, po to didesniais. Mano atveju tai svarbu, nes druskų tikėtinas poveikis bus arčiau autotransporto kelio, o automobilių išmetamųjų dujų toliau. Bet šiame darbe netirtas būtent dirvožemio pH kitimas.

Kitas mano manymu svarbus literatūros šaltinis, esantis 29-oje literatūros sąrašo vietoje yra geografijos instituto atliktas dirvožemio pH tyrimas skirtinguose Lietuvos landšaftuose. Bet vėlgi tyrimas buvo atliekamas būtent ne prie kelių (turint tikslą), bet įvairiose vietose (miškuose, pamiškėse, dirbamuose laukuose, visuose jau minėtuose tipuose prie stacionarių taršos židinių.) Tyrimas buvo atliktas ir prie automagistralės Vilnius-Kaunas (10 metrų atstumu). Ir pastebėtas dirvožemio pH padidėjimas (tolstant pH mažesnis). Panašūs rezultatai gauti ištyrus vienos Latvijos automagistralės dirvožemį (iki 100 metrų atstumu). Tai siejama (jų manymu) su dolomitinės skaldos dulkių nusėdimu ant dirvožemio (ši skalda naudojama kelių dangos tiesime). Pakeles šarmina ir žiemos sezono metu kelių priežiūros įmonių naudojamas druskos ar druskos­

smėlio(žvyro) mišinys, kurio sudėtyje yra druskos - NaCl. Tačiau pastebėtina, kad šiems tyrimams imtų mėginių kiekis buvo nepakankamas prie automagistralės Vilnius-Kaunas, be to neatsižvelgta į autotransporto eismo intensyvumą.

Pirmasis yra magistro baigiamasis darbas (literatūros sąraše 30-tas), nagrinėjantis autotransporto išmetamų teršalų emisiją į orą lemiančius veiksnius (aktualius Vievio miesteliui) ir paskaičiuotų metinių teršalų kiekių patikslinimas. Nagrinėjami veiksniai - autotransporto judėjimo greitis, jo rūšys, kiekiai keliuose (užmiesčio ir miestų), techninė būklė (imant pagaminimo metus), klimatinės sąlygos, reljefas ir kt. Tie veiksniai yra svarbūs teršalų sklaidai ir poveikiui atskiriems aplinkos objektams (elementams). Ir aš tuo pasinaudojau išdėstydamas savo tyrimo taškus (dirvožemio ėminių ėmimo) panašaus reljefo atžvilgiu, atsižvelgdamas į vyraujančią vėjų kryptį (kad kuo mažiau teršalų patektų iš Lietuvoje esančių stacionarių taršos objektų) ir kita. Bet šiuo atžvilgiu tirtos tik teršalų emisijos į orą, jų pasiskirstymas ir sudėtis, bet neapžvelgta kaip tie teršalai veikia aplinką (suprantama, nes tai būtų jau per didelės apimties darbas).

Su dolomito skaldos panaudojimu kelių dangos tiesimui susipažinau perskaitęs ir įsigilinęs į Tomo Meilaus magistro darbą (32-as literatūros sąraše (Meilus T. Žvirgždo ir dolomito skaldos panaudojimo asfaltbetonio dangoms analizė ir rekomendacijos. Magistro darbas. VGTU, 2004. 112p.))

38-as literatūros sąraše yra Transporto ir Kelių tyrimo instituto atliktas dirvožemio tyrimas prie automagistralės Via-Baltika atskiruose jos ruožuose. Buvo tirta dirvožemio pH, naftos produktų kiekis, sieros junginiai, sunkieji metalai, benzpirenas. Bet manau didelis minusas šio tyrimo tas, kad ėminiai buvo imami tik vienu atstumu nuo kelio, o ne tam tikrais intervalais nuo

jo.

Dirvožemių ėminių ėmimo sistemą ir mėginių tyrimo būdą parinkau remdamasis Lietuvos standartu (LST ISO 10390. 2003. Dirvožemio kokybė. pH nustatymas.). 25 literatūros sąraše.

Nors šiam skyriui apibūdinau tik kai kuriuos literatūros šaltinius, bet kiti irgi yra daugiau ar mažiau svarbūs (nuspręsdamas kuriuos šaltinius apibūdinti, rėmiausi tam tikra sąlyga - turi būti jau atlikti tyrimai, kurie mano manymu šiam darbui bus naudingi).

Šis tyrimas yra svarbus todėl, kad dirvožemio rūgštingumo kitimas yra vienas iš svarbiausių aplinkos degeneracijos rodiklių, rodančių antropogeninės taršos įtakos laipsnį tam procesui. Mano vykdomas tyrimas yra aktualus mokslui tuo, kad tyrimo rezultatai leis giliau ir aiškiau pamatyti ryšį tarp autotransporto kelių eismo intensyvumo, kelius prižiūrinčių įmonių naudojamų slydimą mažinančių medžiagų (barstoma ant kelių žiemos sezono laikotarpiu), dolomito (skaldos ir natūraliai žemėse esančio mineralo) naudojimo keliams ir jų dangai tiesti, ir dirvožemio pH kitimo, tolstant nuo kelio tam tikrais atstumais.

Šis darbas originalus tuo, kad Lietuvoje niekas dar netyrė ryšio tarp dirvožemio pH ir anksčiau minėtų faktorių kompleksiškai. Manau, kad bus tyrimo rezultatuose atsakyta į klausimą, kaip kinta dirvožemio rūgštingumas tolstant nuo autotransporto kelių. Be to iškelsiu hipotezes, nusakančias, kokie veiksniai tai veikia.

2. DARBO TIKSLAS IR UŽDAVINIAI Pagrindinis darbo tikslas - nustatyti, kaip kinta dirvožemio pH tolstant nuo autotransporto

kelio.

Uždaviniai:

•   Nustatyti kaip kinta (šarmėja, rūgštėja ar nekinta) dirvožemio pH (viršutiniam humusingam (iki 20cm. gylio)) ir gilesniame (0,8-1,0 metro) horizonte) tolstant tam tikrais atstumais nuo skirtingos apkrovos autotransporto kelių (tų kelių, kuriuose žiemos sezono metu, kelių priežiūros įmonės beria techninę druską, yra pakankamai intensyvus autotransporto eismas ir keliai yra padengti asfaltbetonio danga). Šio uždavinio klausimo atsakyme, dirvožemio mėginių, tirtų atskirais mėnesiais, rezultatai bus suvidurkinti.

•   Palyginti dirvožemio pH kitimą tarp skirtingų (trijų, skirtingos apkrovos autotransportu) kelių.

•   Išvesti lygtis, kurios apibūdintų dirvožemio pH kitimus tolstant nuo skirtingos apkrovos kelių.

•   Palyginti tyrimų rezultatus (pH kitimą) gautus, tiriant mėginius, paimtus skirtingais mėnesiais.

•     Remiantis savo atliktais tyrimais ir literatūros duomenimis, iškelti hipotezes, atsakant į klausimą, kas veikia dirvos rūgštingumą priklausomai nuo atstumo iki kelio (nagrinėjant kiekvieną kelią atskirai ir nelyginant vieną su kitu) - techninė druska, dolomitas (dolomitinė skalda ar kelio sankasai formuoti naudojamoje žemėje esantis dolomitas (dulkės ar irimo produktai)), autotransporto ir stacionarių taršos objektų išmetami teršalai kartu sudėjus, ar tik vienas iš šių komponentų atskirai.