Почворазрушающие процессы и деградация природных экосистем

При строительстве и эксплуатации дорог, трубопроводов, аэродромов

происходят почворазрушающие процессы: оползни, просадки и особенно эрозия. Причем часто развивается особый вид последней – дорожная эрозия, происходящая в результате размыва и разрушения почв.
Как следствие возникают группы оврагов по колеям грунтовых дорог. Чтобы избежать размыва в кюветах, необходимо сохранять в них травянистый покров, а также сооружать бетонные лотки.

Природные комплексы, расположенные вблизи насыпей железных и шоссейных дорог, постепенно трансформируются и деградируют. Например, вдоль дорог возникают заболоченные участки, достигающие сотен метров в ширину. В них в определенное время года развиваются болезнетворные микроорганизмы и, в перспективе, очаги массовых инфекций.

Ухудшение агрохимического качества почвы и приземного слоя воздуха. Известно, что вдоль автотрасс, железных дорог и выходящих на поверхность нефтегазотрубопроводов земля на большой площади загрязняется соединениями свинца, серы, нефтепродуктами и другими веществами. Особенно опасна придорожная полоса шириной до 200 м по обе стороны вдоль наиболее напряженных автомагистралей. Замечено, например, что вдоль кольцевой дороги вокруг Минска быстро погибают посаженные деревья. Категорически запрещается выращивать сельхозпродукцию вдоль дорог, собирать грибы, ягоды, пасти скот, особенно молочный (известны случаи отравления детей молоком коров, пасшихся вокруг дорог).

Приземный слой воздуха вблизи автодорог загрязнен пылью, состоящей из частиц асфальта, резины, металла, свинца, и другими веществами, часть которых обладает канцерогенным и мутагенным действием. Плохую услугу себе оказывают любители гулять или бегать по обочинам дорог; особенно следует об этом помнить при прогулке с маленькими детьми (например, в низких колясках): наиболее высоки концентрации вредных веществ в слое воздуха ниже 1 м от поверхности.

Гибель животных. Много зверей, в том числе и крупных, погибают, выходя на дороги, под колесами автомобилей. Особенно это имеет место, когда автотрасса пересекает традиционные пути миграции животных. Поскольку подобные столкновения происходят ночью, в ряде густонаселенных стран вдоль дорог устанавливают специальные зеркала. Они отражают свет фар, создают перемещающиеся блики на темном фоне (например, леса), которые отпугивают зверей.

Физические излучения. Фактором ухудшения качества среды обитания стало шумовое воздействие железнодорожных и шоссейных магистралей, особенно с высокой густотой движения. Вдоль, например, автомагистралей, на которых частота движения составляет несколько тысяч транспортных единиц в час, шумовое давление достигает 80 – 85 децибел (дБ), в то время как санитарной нормой являются 55 дБ. Поэтому в ряде стран мира, в том числе и в Беларуси, вдоль наиболее оживленных магистралей для защиты населения устанавливают специальные щиты или устраивают придорожные лесополосы.

Характеристика выбросов автотранспорта. Общий мировой парк автомобилей ныне превышает 800 млн единиц и быстро приближается к миллиарду. Его рост является одним из немногих показателей развития цивилизации, который заметно опережает прирост населения планеты и даже энергии. Подсчитано, что выставленные бампер к бамперу автомобили (со средней длиной 5 м и шириной 2 м составили бы цепочку длиной более 4 млн км (сто экваторов Земли и более чем 10-кратное расстояние до Луны), а суммарная площадь, занятая автомобилями, превысила бы 8 тыс. км². Прогнозируется, что при сохранении тенденций роста автомобилей их число к 2015 г. может возрасти до 1,5 млрд штук.

В автомобильных двигателях внутреннего сгорания в мире ежегодно сжигается более 2 млрд т нефтяного топлива. При этом коэффициент полезного действия в среднем составляет 23%, остальные 77% уходят на обогрев окружающей среды.

В наиболее развитой автомобильной стране мира США на их производство расходуется пятая часть производимой в стране стали. Таким образом, автомобильная промышленность является одной из наиболее ресурсопотребляющих отраслей экономики. Автомобиль забирает из атмосферного воздуха его самый ценный для живых организмов компонент — кислород, а взамен выбрасывает в него ядовитые выхлопные газы, а также углеводороды (из-за испарения их топливных баков). Так, современный автомобиль для сжигания 1 кг бензина расходует 12 м³ воздуха (2,5 м³ кислорода). Для сравнения: взрослый человек потребляет в сутки 15,5 м³ воздуха, в котором содержится около 3 м³ кислорода. Подсчитано, что автомобильный транспорт США поглощает кислорода существенно больше, чем его генерирует растительность на всей территории страны. В городах, особенно крупных и насыщенных автотранспортом, кислорода сжигается намного больше, чем потребляет их население.

Везде, где эксплуатируется автомобиль, в воздух поступает большое количество вредных веществ. Согласно исследованиям 92–95% загрязнения воздуха в городах дает автомобильный транспорт, а прочие отходы хозяйственной деятельности составляют лишь 5-7%. Согласно экспертным оценкам, более чем в 15 городах Беларуси именно автотранспорт оказывает преобладающее влияние на загрязнение воздушного бассейна.

Выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания (особенно карбюраторных) содержат огромное количество токсичных соединений - бенз(а)пирена, альдегидов, оксидов азота и углерода и особо опасных соединений свинца (в случае применения этилированного бензина). Наибольшее количество вредных веществ в составе отработавших газов образуется при неотрегулированной топливной системе автомобиля. Правильная ее регулировка позволяет снизить их количество в 1,5 раза.

Экологически менее опасными являются дизельные двигатели. Несмотря на большой выброс последними оксидов азота и серы, общая масса поступающих в атмосферу загрязняющих веществ с учетом класса их опасности для здоровья оказывается примерно в 2,5 раза меньше.

Автомобиль загрязняет атмосферный воздух не только токсическими компонентами отработанных газов, парами топлива, но и продуктами износа шин, тормозных накладок. В городские водоемы и почву попадают топливо и масла, моющие средства.

Количество выделяемых в окружающую среду вредных веществ зависит от численности и структуры автомобильного парка, а также технического состояния автомобилей и первую очередь их двигателей. Так, из-за отсутствия регулировки карбюратора бензинового двигателя внутреннего сгорания выброс оксида углерода может возрасти в 4-5 раз.

На состав отработанных газов двигателя большое влияние оказывает режим работы автомобиля в городских условиях. Низкая скорость движения и частые ее изменения, многократные торможения и разгоны способствуют повышенному выделению веществ.

Автомобиль отрицательно воздействует практически на все составляющие биосферы: атмосферу, водные ресурсы, земельные ресурсы, литосферу и человека. Оценка экологической опасности через ресурсоэнергетические переменные всего цикла жизни автомобиля с момента добычи минеральных ресурсов, нужных для его производства, до рециклирования отходов после окончания его службы показала, что экологическая «стоимость» 1-тонного автомобиля, в котором примерно2/3 массы составляет металл, равна от 15 до 18 т твердых и от 7 до 8 т жидких отходов, размещаемых в окружающей среде.

Выхлопы от автотранспорта распространяются непосредственно на улицах города вдоль дорог, оказывая непосредственное вредное воздействие на пешеходов, жителей расположенных рядом домов и растительность. Выявлено, что зоны с превышением ПДК по диоксиду азота и оксиду углерода охватывают до 90% городской территории.

Химический состав выбросов. Выбросы автотранспорта сильно влияют на течение фотохимических процессов, что связано, прежде всего, с окислением следовых газов, в результате чего такие органические соединения, как метан и другие углеводороды (выбросы ДВС) превращаются в диоксид углерода и воду. При этом в условиях избытка окисляемых соединений возможно формирование некоторых промежуточных продуктов, накопление которых приводит к загрязнению атмосферы. Одной из таких проблем является фотохимический смог, с развитием которого связано появление высоких концентраций приземного озона.

Выхлопные газы автомобилей, а также газы, образующиеся при испарении топлива, масла (неплотности), содержат около 200 химических соединений. В зависимости от особенностей их воздействия на организм человека указанные загрязняющие вещества подразделяют на 7 групп.

В 1-ю группу входят химические соединения, содержащиеся в естественном составе атмосферного воздуха: вода (в виде пара), водород, азот, кислород и диоксид углерода. Автотранспорт выбрасывает в атмосферу такое огромное количество пара, что в Европе оно превышает по массе испарения всех водоемов и рек. Из-за этого растет облачность, число солнечных дней заметно снижается. Все это способствует росту вирусных заболеваний, снижению урожайности сельскохозяйственных культур.

Во 2-ю группу включен оксид углерода (ПДК 20мг/м³; 4 класс опасности). Этот бесцветный газ без вкуса и запаха, вдыхаемый человеком, соединяется с гемоглобином крови и подавляет его способность снабжать ткани организма кислородом. В результате наступает кислородное голодание организма, и возникают нарушения в деятельности центральной нервной системы. Последствия воздействия зависят от концентрации оксида углерода в воздухе; так, при концентрации 0,05% через 1 час появляются признаки слабого отравления, а при 1% наступает потеря сознания после нескольких вздохов. Добавим к сказанному, что оксид углерода может быть косвенной причиной многочисленных аварий на дорогах. Его действие на водителя автомашины в небольших концентрациях сходно с действием алкоголя или состоянием утомления. В гаражах, в тоннелях и даже на напряженных магистралях содержание оксида углерода часто достигает токсичных для человека уровней.

В 3-ю группу входят оксид азота NO (ПДК 5 мг/м³, 3 класс) – бесцветный газ и диоксид азота NO₂ (ПДК 2 мг/м³,3 класс) – газ красно-бурого цвета с характерным запахом. Указанные газы являются примесями, способствующими образованию смога. Попадая в организм человека, они, взаимодействуя с влагой, образуют азотистую и азотную кислоты (ПДК 2 мг/м³, 3 класс). Последствия воздействия зависят от концентрации в воздухе, так, при концентрации 0,0013% происходит слабое раздражение слизистых оболочек глаз и носа, при 0,002% - образование метагемоглобина, при 0, 008% - отек легких.

В 4-ю группу входят углеводороды. К наиболее опасным из них относится 3,4-бенз(а)пирен (ПДК 0,00015 мг/м³, 1 класс) – мощный канцероген.

В 5-ю группу входят альдегиды. Наиболее опасны для человека акролеин и формальдегид. Акролеин – альденид акриловой кислоты (ПДК 0,2 мг/м³, 2класс). Концентрация 0,00016% является порогом восприятия запаха, при 0, 002% запах трудно переносим, при 0,005% непереносим, а при 0,014% через 10 мин наступает смерть. Формальдегид (ПДК 0,5% мг/м³, 2 класс) – бесцветный с резким запахом газ, при концентрации 0,007% вызывает легкое раздражение слизистых оболочек глаз и носа, а так же верхних органов дыхания, при концентрации 0,018% осложняется процесс дыхания.

В 6-ю группу входят сажа (ПДК 4 мг/м³, 4 класс), оказывающая раздражающее воздействие на органы дыхания. Частицы сажи активно адсорбируют на своей поверхности бенз(а)пирен, из-за чего резко ухудшается здоровье детей, страдающих респираторными заболеваниями (их частота у детей Москвы на 48 % превышает среднюю величин в по России), лиц, больных астмой, бронхитом, воспалением легких, а также престарелых людей. Исследования, проведенные в США, показали, что 50-60 тыс. человек умирают ежегодно от загрязнения воздуха сажей.

В 7-ю группу входят свинец и его соединения. В бензин в качестве антидетонационной присадки вводят тетраэтилсвинец (ПДК 0,005 мг/м³, 1 класс). Поэтому около 80% свинца и его соединений, загрязняющих воздух, попадают в него при использовании этилированного бензина. Свинец и его соединения снижают активность ферментов и нарушают обмен веществ в организме человека, а также обладают кумулятивным действием, т.е. способность накапливаться в организме. Соединения свинца особенно вредны для интеллектуальных способностей детей. В организме ребенка остается до 40% попавших в него соединений.

Одним из наиболее опасных загрязнений окружающей среды является, как отмечалось выше, транспортный шум: 60-80% шумов, настигающих человека в жилой застройке, создают транспортные потоки.

В табл. 12 приводится данные об источниках транспортного шума, которые свидетельствуют о весомом вкладе в него автомобилей.

Таблица 12

Источники транспортного шума

•