Ученые выяснили, как быстро могут разлагаться геосинтетические материалы, применяемые в противооползневых сооружениях

Российские ученые совместно с зарубежными коллегами выяснили, как в условиях Юго-Восточной Балтики изменяются свойства геосинтетических материалов, применяемых в берегоукрепительных сооружениях. Это первая в России оценка изменения свойств геосинтетики в противооползневых берегоукрепительных сооружениях после их эксплуатации в реальных условиях (2017–2021). Полученные учеными данные могут быть использованы в качестве примера для оценки степени деградации подобных материалов, для планирования улучшения качества объектов, в которых используются геосинтетические материалы, а также для оценки целесообразности использования биоразлагаемых материалов с точки зрения сохранения качества окружающей среды.

Действие ветра, волн и течений приводит к разрушению (абразии) берегов Юго-Восточной Балтики. Угроза возрастает из-за подъема уровня Мирового океана, увеличения количества атмосферных осадков и речного стока. Все это, а также дефицит свободного песчаного материала заставляет ученых искать новые способы защиты берегов.

При строительстве берегозащитных сооружений в последнее время кроме традиционных материалов используются также и современные геосинтетические материалы, повышающие надежность конструкций. При создании таких материалов применяют натуральные или искусственные полимеры. Но в случае нарушения технологий, повреждения или длительного использования геосинтетические материалы могут разрушаться и попадать в морскую среду. В настоящее время на протяжении 20 км побережья Юго-Восточной Балтики расположено более 30 берегозащитных сооружений, при строительстве которых использована геосинтетика. Все они — потенциальные источники загрязнения.

Одно из таких сооружений привлекает особое внимание своими огромными размерами. Это комплекс инженерного укрепления абразионного склона в городе-курорте Светлогорске Калининградской области (площадью 90 тыс. м² и протяженностью 1300 м). Здесь в качестве сплошного покрытия откосов используются геоматы — полотна, изготовленные из переплетающихся между собой полипропиленовых или полиэтиленовых сеток. А в основаниях склонов используется геотекстиль — водонепроницаемое полотно, которое изготавливается из полимеров.

Ученые из подведомственного Минобрнауки России Института океанологии имени П. П. Ширшова Российской академии наук, ГБУ КО «Балтбергозащита», Балтийского федерального университета имени И. Канта и с участием зарубежных коллег проанализировали, насколько быстро геосинтетические материалы, использованные в этом сооружении, могут разрушаться под воздействием внешних факторов. Исследование было основано на серии лабораторных анализов образцов геомата и геотекстиля, использованных для защиты склона.

«В ходе исследования мы выяснили, что геосинтетические материалы, используемые в таких наружных (открытых) берегоукрепительных сооружениях, со временем деградируют. Например, полимерные нити в геомате за 3 года эксплуатации потеряли 39–85% своей эластичности», — сказал заведующий лабораторией прибрежных систем Института океанологии Борис Чубаренко.

Поскольку геосинтетические материалы могут разлагаться при контакте с кислородом воздуха и под действием солнечного света, ожидалось, что основным фактором деградации геосинтетического материала (геотекстиля или противоэрозионного геомата) могут быть фотоокислительные условия: образцы, выставленные на солнечный свет, обычно теряют эластичность и более склонны к разрушению из-за хрупкости.

«Но в нашем случае наиболее ломкими оказались образцы, взятые из затененных участков в траве и под оползнем. Само же противооползневое сооружение с инженерной точки зрения пока находится в хорошем состоянии: конструкция выполняет задачу по стабилизации склона, поверх синтетического покрытия развивается почвопокровная растительность. Сейчас нет необходимости проводить какие-либо восстановительные работы», — добавил Борис Чубаренко.

Инженерная идея сооружения в Светлогорске заключалась в использовании слоя геомата в качестве основы для развития почвопокровной растительности, которая разовьется через 3–5 лет, а при хорошей задернованности геомат может даже разрушиться, так как он уже отслужил. Но использование не биоразлагаемого материала может оказывать негативное воздействие на окружающую среду за счет выдувания и вымывания мелких фрагментов геомата.

Сбор данных и лабораторные анализы были произведены в рамках проекта РФФИ 18-55-76002 ERA_a (EI-GEO), анализ данных осуществлен Институтом океанологии имени П. П. Ширшова Российской академии наук при финансовой поддержке Минобрнауки России. Материалы опубликованы в международном журнале.