Введение
Начало второй половины XX столетия ознаменовалось интенсивным процессом автомобилизации общества. Развитие автомобильного транспорта предопределило две четко выраженные и противоречивые тенденции. С одной стороны, достигнутый уровень автомобилизации, отражая технико-экономический потенциал развития общества, способствовал удовлетворению социальных потребностей населения, а с другой - обусловил увеличение масштаба негативного воздействия на общество и окружающую среду, приводя к нарушению экологического равновесия на уровне биосферных процессов. Очевидная позитивность первой тенденции повлекла за собой ярко выраженные нежелательные последствия. К концу века возникла, повсеместно проявила себя и накрепко обосновалась новая угроза жизненно важным интересам личности, общества, государства - реальная экологическая опасность для жизнедеятельности, связанная с достигшим гигантских масштабов уровнем автомобилизации (Руденко, 2004).
Актуальность данной темы обусловлена возрастающим количеством автомобильного транспорта и решением проблемы его воздействия на качество городской среды и здоровье населения.
Цель работы - осуществить мониторинг воздействия автотранспорта на состояние окружающей среды г. Чебоксары Чувашской Республики.
Для реализации данной цели были поставлены следующие задачи:
. Произвести учет автотранспорта по категориям в будние дни.
. Рассчитать количество загрязняющих веществ от автотранспорта в различных точках города.
. Оценить негативное воздействие автотранспорта на состояние атмосферного воздуха по комплексу показателей.
Глава 1. Обзор литературы
Влияние объектов транспортно-дорожного комплекса на качество городской среды
Необходимым условием успешного развития одной из важнейших составляющих материально-технической базы любого общества является транспортно-дорожный комплекс. Во всем мире автомобильный транспорт приобретает все более интенсивное развитие: по объему перевозок он в четыре раза превосходит все остальные виды транспорта, вместе взятые.
Являясь неотъемлемой составной частью транспортной системы мировой экономики, автомобильный транспорт играет важную роль в социально-экономической и производственной структуре урбанизированных территорий. Однако, наряду с очередными преимуществами, процесс развития автодорожного комплекса сопровождается возрастающим негативным воздействием на окружающую среду, прежде всего, в крупнейших городах (Якубовский, 1979).
По данным американских исследователей (Якубовский, 1979), один легковой автомобиль, проходя в год 15 тыс. км, потребляет около 4 т кислорода, выбрасывает в воздух более 3 т С02, более 500 кг СО, 10 кг резиновой пыли и т.д.
Производимые в России модели автомобилей на 8-10 лет отстают по всем основным показателям (экономичности, экологичности, надежности, безопасности) от автомобилей, выпускаемых в промышленно развитых странах. К тому же автотранспортные средства отечественного производства не удовлетворяют современным экологическим требованиям. В условиях быстрого роста автомобильного парка это приводит к еще большему возрастанию негативного воздействия на окружающую среду, вызывая не только химическое, но и шумовое загрязнение городских территорий.
«Старение» автомобильного парка создает проблему утилизации пришедших в непригодность автотранспортных средств. Автомобили становятся источником большого количества отходов: отработанных нефтепродуктов, технических жидкостей, металлического, в том числе свинцового, лома, технической резины, захламляющих территорию городов.
Состав автопарка по видам используемого топлива за последние 10 лет не изменился. Доля автомобилей, использующих газовое топливо, не превышает 2%. Удельный вес грузовых автомобилей с дизелями составляет 28% их общего количества. Для автобусного парка России доля автобусов, работающих на дизельном топливе, равна примерно 13%.
Помимо загрязнения атмосферы городов, автотранспортный комплекс вносит существенный вклад в загрязнение водных ресурсов и почв. Основными загрязняющими веществами являются: взвешенные частицы, нефтепродукты, органические растворители, ионы тяжелых металлов и др.
Специфика автотранспортных средств как подвижных источников химического и акустического загрязнения городской среды проявляется:
в высоких темпах роста численности автомобилей по сравнению с ростом количества стационарных источников;
в их пространственной рассредоточенности (автомобили распределяются по территории и создают общий повышенный фон загрязнения);
в непосредственной близости к жилым районам (автомобили заполняют все местные проезды и дворы жилой застройки);
в более высокой токсичности выбросов автотранспорта по сравнению с выбросами стационарных источников;
в сложности технической реализации средств защиты от загрязнений на подвижных источниках;
в низком расположении источника загрязнения от земной поверхности, в результате чего отработавшие газы автомобилей скапливаются в зоне дыхания людей (приземном слое) и слабее рассеиваются. Естественным образом (даже при ветре) по сравнению с промышленными выбросами и выбросами от стационарных источников транспорта, которые, как правило, осуществляются через дымовые и вентиляционные трубы значительной высоты.
Испарения бензина в атмосферу характерны не только для подвижных источников, но и для стационарных объектов автотранспортного комплекса, к которым, в первую очередь, следует отнести автозаправочные станции (АЭС). Они получают, хранят и реализуют бензин и другие нефтепродукты в больших количествах. Это является серьезным каналом загрязнения окружающей среды, как в результате испарения топлива, так и в результате разливов.
В последние годы в России появилась сеть контейнерных автозаправочных станций (КАЗС), которые, по сравнению со стационарными АЭС, представляют большую экологическую и пожарную опасность. Особенно опасны резервуары КАЗС, заполненные топливом на 60% и менее, так как внутри них образуется взрывоопасная концентрация паров бензина с воздухом.
Загрязнение атмосферы по «вине» автотранспорта происходит, кроме того, в результате функционирования авторемонтных предприятий, асфальтобетонных заводов, баз дорожной техники и других объектов инфраструктуры транспорта. В составе выбросов асфальтобетонных заводов содержатся канцерогенные вещества из-за отсутствия или несовершенства очистного оборудования. По данным работы А.П. Платонова (Платонов, 2002), в России насчитывается 1800 асфальтно - смесительных установок разной мощности, выбрасывающих в атмосферу, помимо газообразных примесей, от 70 до 300 т взвешенных веществ в год. При этом концентрации дисперсных частиц (пыли) и газообразных веществ на границе санитарно-защитной зоны предприятий в несколько раз превышают ПДК.
Сеть автомобильных дорог в России составляет 930 тыс. км, в том числе 569 тыс. км автомобильных дорог - это дороги общего пользования. Состояние дорог в целом по России неблагополучно. Новые автомобильные дороги строятся крайне медленно. На большой протяженности участки дорог имеют неудовлетворительные гладкость, ровность и прочность. Свыше 30 тыс. км автодорог нуждаются в ремонте и реконструкции. Это создает предпосылки транспортных происшествий.
Высокая энергоемкость строительства и содержания автомобильных дорог предопределяет большой расход энергоносителей-2 млн. т в год (в том числе каменного угля более 490 тыс. т, мазута - 400 тыс. т, природного газа - 20 тыс. т - 147 млн. м3, дизельного топлива - более 600 тыс. т, бензина - более 270 тыс. т).
Придорожная полоса в результате движения транспортных потоков большой интенсивности превращается в зону с аномально высоким уровнем энергии, повышенным содержанием загрязняющих веществ, влияющих отрицательно не только на климат, но и на животный и растительный мир.
Автодороги являются одним из источников образования пыли в приземном слое атмосферы. При движении автомобилей происходит истирание дорожных покрытий и автомобильных шин, продукты износа которых смешиваются с твердыми частицами отработавших газов. К этому добавляется грязь, занесенная на проезжую часть с прилегающего к дороге почвенного слоя. В результате образуется пыль, в сухую погоду поднимающаяся над дорогой в воздух. Она переносится ветром на расстояния от нескольких километров до сотен километров в зависимости от фракционного состава (Денисов, Лукманов, 2006).[7].
Результаты экспериментальных исследований, приведенные в работе Чекмаревой О.В. (Чекмарева, 2002), показали, что при усилении ветра в 3 раза запыленность воздуха для улицы с грунтовой дорогой увеличивается в 3-5 раз, а для улицы с асфальтовым покрытием - в 1,5 раза. Причем максимальное значение запыленности наблюдается на расстоянии до 10 м от полотна дороги и для улицы с грунтовой дорогой может достигать 18 мг/м.
Концентрация пыли на высоте 1 м превысила ПДК в 10 раз, а на высоте 20 м она соответствует уровню ПДК. Основная масса пыли (90%) сосредоточена на высоте до 10 м, но с увеличением высоты растет ее дисперсность. Содержание тонких фракций в воздушном потоке на высоте 25 м составляет уже 74%. Там же сделан вывод о том, что интенсивность образования и распространения пыли зависит от качества дорожного полотна, от состояния почвенного покрова придорожной зоны и метеоусловий (скорости воздушных потоков и влажности пылевидного материала), а определяющими факторами пылевзметывания являются влажность пылевидного материала на дороге и средняя скорость движения транспортных средств (Чекмарева, 2002).
При выпадении дождей, таянии снега загрязняющие вещества (нефтепродукты, взвешенные вещества, антигололедные соли, тяжелые металлы и другие вредные вещества), находящиеся на асфальтированной поверхности дороги, смываются и с ливневыми стоками попадают в реки и водоемы. Хотя степень загрязнения водоемов, рек и ручьев ливневыми стоками с поверхности автодорог по масштабам обычно уступает промышленно-коммунальным сбросам, однако с асфальтированной поверхности крупных автомагистралей, к примеру, КАД в Санкт-Петербурге, при интенсивности транспортного потока ч 60-100 тыс. автомашин в сутки загрязнение ливневых вод становится весьма высоким и соизмеримым по своему воздействию с промышленными стоками. Выявлено, что годовой сток с 1 км автодороги при интенсивности движения 10 тыс. автомобилей содержит 540 кг пыли, 1 кг свинца, 0,4 кг цинка, 5,8 кг масел (Денисов, Лукманов, 2006).
По данным (Рекомендации по учету требований по охране окружающей среды при проектировании автомобильных дорог, 1995), концентрация нефтепродуктов в ливневых водах, стекающих с асфальтированной поверхности, составляет в дождевых водах 24 мг/л, в талых водах 26 мг/л, взвешенных веществ 1300 мг/л и 2700 мг/л, свинца 0,28 мг/л и 0,3 мг/л, соответственно. По литературным источникам, концентрации загрязняющих веществ в ливневых водах с автодорог в условиях Санкт-Петербурга могут достигать по взвешенным веществам 17000 мг/л, нефтепродуктам 4-7 мг/л и даже 60 мг/л (Нежиховский, 1990). По данным натурных измерений в г. Москве, концентрация нефтепродуктов в ливневом стоке в среднем достигала 20-30 мг/л, взвешенных веществ 1000-3000 мг/л (Дикаревский, Курганов, Нечаев, Алексеев, 1990).
При сооружении полотна дороги, мостов, эстакад, развязок в наибольшей степени нарушается почвенный покров, изменяется естественный ландшафт. Русловые процессы приобретают повышенную интенсивность, особенно это заметно при углублении дна, спрямлении русел рек в ходе строительства мостов (Денисов, Лукманов, 2006).
Под автодороги отчуждаются значительные земельные площади (Платонов, 2002). Так, на строительство 1 км современной магистрали требуется до 10-12 га территории. Помимо этого, дополнительные площади отводятся для технологических целей: устройства складов хранения строительных материалов, мест стоянок транспортной техники, размещения снятого с дороги грунта, постройки временных сооружений и подъездов и т д. Особенно большие площади занимают транспортные развязки; от 15 га при пересечении двухполосных дорог до 35 га при пересечении магистралей с шестью полосами движения (Павлова, 2000). Кроме того, автомобильные дороги, как линейные инженерные сооружения, вносят существенные изменения в природный ландшафт. Транспортный поток вызывает микросейсмические колебания почвы, которые симулируют оползневые явления. В результате прокладки автомобильных дорог активизируются процессы водной и ветровой эрозии земель. Загрязнение атмосферы выхлопными газами за многолетний период эксплуатации автомобильной дороги, а также накопление продуктов истирания шин и покрытия неизбежно вызывают изменение физико-химических свойств почвы в пределах зоны влияния дорог.
Сегодня можно говорить об очевидной смене приоритетов в оценке загрязнения почвенного покрова придорожного пространства. С фактическим прекращением производства этилированных бензинов в России, начиная с 2002 г., на первый план по масштабу воздействия, по своей опасности выходят другие загрязняющие вещества, такие как бенз(а)пирен, цинк, марганец, нефтепродукты в целом. Источником поступления цинка в придорожное пространство являются добавки его к машинным маслам и использование в процессах вулканизации резины. В последнее время для борьбы с коррозией широко используется за рубежом и интенсивно внедряется у нас оцинковка кузовных деталей автомобилей, прежде всего днища, что также влечет за собой дополнительное поступление цинка в придорожное пространство.
Не меньшую озабоченность вызывает загрязнение придорожной почвы таким опасным канцерогеном, как бенз(а)пирен. Так, повышенные концентрации бенз(а)пирена (до 20 ПД1С) были обнаружены в процессе изысканий вблизи Московского, Мурманского и Приозерского шоссе, а также многих других дорог с интенсивным движением. Характерное убывание концентраций по мере удаления от обследованных дорог свидетельствует о том, что именно движение транспорта является источником такого загрязнения.
Если говорить о полихлорбифенилах (ПХБ) в почве, то их концентрации при проведении изысканий не превышали допустимых значений. При этом не обнаружено снижения их содержания по мере удаления от автомобильной дороги. Это свидетельствует о том, что автотранспорт не является основным источником загрязнения почвы этими веществами.
В настоящее время не менее важное значение в сравнении с проблемой химического загрязнения городской среды имеет проблема борьбы с шумом, поскольку человек находится в условиях постоянного акустического дискомфорта на транспорте, производстве и в быту. Проблема повышенного шумового воздействия актуальная для всех крупных городов мира.
Основным источником шума в городах является автомобильный транспорт, и его шумовое воздействие постоянно растет.
Приведенные примеры негативного воздействия объектов транспортно-дорожного комплекса на окружающую среду свидетельствуют об актуальности создания методов комплексной оценки и прогнозирования последствий взаимодействия как транспортных потоков, так и дорожной сети с окружающей средой в крупных городах, а также указывают на необходимость разработки комплекса первоочередных мероприятий по снижению таких воздействий и обеспечению экологической безопасности населения (Денисов, Лукманов, 2006).