Эксплуатация дорог, мостов, путепроводов.

Эксплуатация транспортных средств и участка дороги

Загрязнение окружающей среды при выполнении транспортной работы

Транспортные средства. Преобразование химической энергии топлива в работу по перемещению грузов и пассажиров связано с образованием токсических и вредных веществ с отработавшими газа­ ми двигателей, продуктов износа шин и антифрикционных материалов, а также потребление в больших объемах моторного топлива и масла.

Только один легковой автомобиль отечественного производства ежегодно потребляет до 1000-1500 кг топлива и до 9-13 кг моторного масла (на угар).

Удельные (на единицу пробега - пробеговые, г/км) выбросы вредных веществ, расход топлива устанавливаются в отдельных фа­зах движения автомобиля: при разгоне, движении с постоянной скоростью, замедлении и в режиме холостого хода или на типизирован­ных маршрутах движения. Количественная оценка удельных (на единицу пробега) расходов топлива и выбросов вредных веществ с отработавшими газами отдельных марок АТС может производить­ся расчетным путем с использованием алгоритма, в основе которого решение дифференциального уравнения движения АТС.

Выбросы вредных веществ (COz, СО, СхНу, NOx, SOz, сажи, со­ единений свинца), расходы топлива и масла в зависимости от срока службы (пробега АТС) за период выработки ресурса определяются по формуле

где Wj- удельные (на км пробега) выбросы одиночных АТС (новых), г/км;

kw1 - изменение пробеговых выбросов }-го вещества АТС в про­ цессе эксплуатации по сравнению с базовыми (новые АТС), %;

La - пробег АТС с начала эксплуатации, тыс. км.

Если не учитывать влияние технического состояния двигателя по мере выработки ресурса на выбросы и расход, то значения выбро­ сов COz, СО, СхНу, сажи при выполнении транспортной работы оказываются заниженными соответственно в 1,2-2 раза, расход масла- в 3 раза, но NOx- завышенными в 1,1-1,6 раза.

Выход резиновой пыли при эксплуатации в зависимости от типа и пробега транспортных средств (данные МАДИ-ТУ) составляет 1,35-53,2 кг/авт в год (для легковых автомобилей - 1,35; грузовых - 17,1; автобусов - 53,2), а асбестасодержащей пыли (до 30% асбеста) от износа тормозных накладок 0,8-1,5 кг/авт в год.

Эксплуатация дорог, мостов, путепроводов.

В процессе эксплуа­тации дороги наибольшей трансформации подвергается верхний поверхностный слой земли - природный ресурс, включающий почву и географическое пространство с определенными координатами и социально-экономическим потенциалом.

П о ч в а (по В. И. Вернадскому)- биокосное тело природы, занимающее промежуточное положение между биологическими организмами и косными телами (горные породы, минералы). Является гигантской экологической системой, активно участвует в круговороте веществ и энергии в природе, поддерживает газовый состав ат­мосферы. Важнейшее свойство почвы - плодородие (способность обеспечить рост и размножение растений) нарушается в результате антропогенной деятельности: выпас скота, вспахивание, выращивание монокультур, уплотнение, нарушение гидрологического режима (уровня грунтовых вод), загрязнение. В связи с тем, что почва- это основа биологического круговорота, она становится источником миграции загрязненных веществ в гидросферу, атмосферу, в продукты питания (через растения и животных). Строительство дороги в результате указанных выше причин приводит к снижению плодородия почв.

Нарастание износа дорожной одежды (мм/год) под действием транспортных средств и распространение твердых частиц износа вблизи дорог, являющихся главным источником снижения плодородия почв, выражается зависимостью

И=А+ВТ,

где А -износ от влияния атмосферных факторов (выветривание), мм; В - параметр, зависящий от конструкции дорожной одежды, состава транспортного потока и скорости движения, мм/млн. т; Т - среднегодовая суточная грузонапряженность движения, млн. т

В первые два-три года эксплуатации асфальтобетонных покры­тий износ происходит за счет истирания с образованием пылеевидных частиц порядка 1О мкм, далее происходит шелушение и выкрашивание с размером частиц 100 мкм и крупнее. Максимума этот процесс достигает через 5-7 лет эксплуатации. Износ (мм/год) ас­фальтобетонных пекрытий (по М. Б. Корсунскому) определяется из выражения

Z_n=a+0,85bN_an11 000,

где Z_n- средняя толщина уменьшения слоя покрытия за год, мм; а­ коэффициент, равный для условий центральных областей России 0,45; b - коэффициент сопротивляемости истиранию асфальтобето­на; N_an- интенсивность движения, прив. авт. в сутки.

Ветровые наносы минеральных частиц при отсутствии смыва с обочин и откосов, а также наносов с других дорог составляют по­. рядка 3 т/га в год.

Из общего количества твердых частиц 25% остается до смыва на проезжей части и 75% распределяется на поверхности прилегающей территории, включая обочины. Количество (кг/м²), вынесенных с проезжей части на придорожную полосу продуктов износа покрытий, определяют по формуле

Где В-ширина проезжей части, м; р- плотность материала покры­тия, кг/м³; l- расстояние до оси полосы движения; kh- коэффициент, зависящий от возвышения проезжей части над окружающей местностью.

Концентрации (г/м3) тяжелых металлов в почве на разном рас­ стоянии от кромки дорожного полотна описываются зависимостью

Где с_о- концентрация загрязнителя в почве вблизи кромки дорожно­го полотна;

b - показатель рассеивания;

k_h, k_v- коэффициенты, учитывающие возвышение проезжей части над окружающей местностью и направление, скорость ветра;

L -расстояние от оси дороги.

Оценка загрязнения (мг/кг) придорожных земель свинцом осу­ ществляется по формуле

где m_c-масса свинца в поверхностном слое почвы;

m_n- масса свинца на поверхности земли, мг/м²;

h- толщина почвенного слоя, в котором распределяются выбросы свинца;

р- плотность почвы, кг/м^з.

Значительным источником загрязнения поверхностных и грун­товых вод являются химические реагенты, используемые для борьбы с зимней скользкостью на автомобильных дорогах 1-III катего­ рий. Это пескосоляные смеси, в которых хлористые соединения (NaCl, CaC1₂) составляют до 10% по объему. Хлорид кальция на 40% эффективнее. Добавление к песку только 3% хлорида кальция увеличивает коэффициент сцепления до 0,22, а 4,5%- до 0,27. Из-за бо­лее высокой стоимости, трудностей хранения и перевозки доля его в смеси составляет не более 3-5%.

Загрязнения стоков [т/(км·год)] с проезжей части нефтепродуктами (в их состав входит до 0,5% ароматических углеводородов), включая потери груза определяется по формуле

где N_an- среднегодовая интенсивность движения, прив. авт. в сутки;

k_o - коэффициент условий движения;

Р_д - число полос дви­жения (больше двух);

W_n- удельный выброс (т /км) нефтепродуктов в воду и почву.

В результате загрязнения дождевого стока указанными выше источниками концентрация примесей с дорожного полотна может достигать чрезмерных значений, значительно превышающих санитарные нормы.

Массу загрязнений (кг/га), накопленных за время Т на единице площади территории и попадающих в поверхностный сток, можно оценить по формуле

где m_mах- максимально возможное количество накопленных загряз­ нений на поверхности;

k_з - коэффициент динамики накопления загрязнений, 1/сут;

Т - продолжительность периода без осадков (стока), сут.

Воздействие транспортных средств и участка дороги на расти­ тельный и животный мир могут быть прямыми (ранения, уничтоже­ние, отравление производственными отходами, отработавшими газа­ ми транспортных средств и т.п.) или косвенными, которые обусловлены изменением среды обитания.