Оценить негативное воздействие автотранспорта на состояние атмосферного воздуха по комплексу показателей.
Глава 1. Обзор литературы
.1 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 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.
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).
.2 Загрязненность воздуха в России выхлопами автотранспорта
Рост отечественного автопарка, изменение форм собственности и видов деятельности существенно не повлияли на характер воздействия автотранспорта на окружающую природную среду. Основная масса (80%) вредных веществ выбрасывается автотранспортом на территориях крупных населенных пунктов, включая мегаполисы. Автотранспорт по-прежнему сохраняет незавидное лидерство в загрязнении атмосферы городов России.
Среди отраслей экономики России транспортный комплекс является крупнейшим загрязнителем окружающей среды. В масштабах страны доля транспорта в суммарных выбросах загрязняющих веществ в атмосферу от всех источников достигает 45%.
Доля транспорта в шумовом воздействии на население составляет 85-95% на различных территориях. Наибольшее загрязнение выбросами от автотранспорта отмечается в Татарстане, Краснодарском и Ставропольском краях, Ростовской, Московской, Ленинградской, Нижегородской, Волгоградской областях. На долю автотранспорта в ряде регионов приходится свыше 50% общего объема выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, в том числе, согласно данным Минздрава РФ, в Пензенской области - 70%, в Санкт-Петербурге -71%, в Воронежской области -77%, в Краснодарском крае - 87%, в Москве - 88%. Оценки, выполненные для действующего парка автотранспортных средств, показывают, что в целом по России от автотранспорта ежегодно в атмосферу поступает 27 тыс. т бензола, 17,5 тыс. т формальдегида и 1,5 т бенз(а)пирена.
Высокий процент автомобилей с карбюраторными двигателями, наряду с широким применением этилированного бензина в течение длительного времени на большей части территории России, обусловили загрязнение городских жилых зон соединениями свинца. Суммарный выброс свинца от автотранспорта по России в целом, к примеру, в 1998 г., составил 3 тыс. т, причем основным загрязнителем являлся грузовой транспорт: на его долю приходилось 54% общей массы выброса свинца. На территории России максимальные выбросы свинца по абсолютной величине отмечаются в Уральском, Поволжском и Западно-Сибирском регионах (Денисов, Лукманов, 2006).
.3 Загрязненность воздуха г.Чебоксары выхлопами автотранспорта
Качество атмосферного воздуха - важнейший фактор, влияющий на здоровье, на санитарную и эпидемиологическую ситуацию.
Интерес к вопросам загрязнения атмосферного воздуха резко возрос. Неотъемлемой частью борьбы загрязнения воздуха явилось создание системы наблюдения за атмосферными примесями с целью получения объективной информации о качестве атмосферного воздуха.
В связи с отсутствием постов наблюдения за уровнем загрязнения атмосферного воздуха на сети Росгидромета, на территории Чувашской Республики с целью получения объективной информации о качестве атмосферного воздуха отделом мониторинга объектов окружающей среды с 2007 года ведутся наблюдения за уровнем загрязнения воздушного бассейна.
Организация системы наблюдений за уровнем загрязнения атмосферы в городах и населенных пунктах осуществляется в соответствии с ГОСТ 17.2.3.01.-86 «Охрана природы. Атмосфера. Правила контроля качества воздуха в населенных пунктах» и РД 52.04.186-89 «Руководство по контролю загрязнения атмосферы». Одновременно с отбором проб воздуха определяют следующие метеорологические параметры: направление и скорость ветра, температура воздуха, влажность, атмосферное давление, а также отмечается состояние подстилающей поверхности.
На основании сведений о характере выбросов источников загрязнения в городах республики для измерения установлены следующие вещества: диоксид азота, оксид азота, диоксид серы, оксид углерода, взвешенные вещества (пыль), а также формальдегид
Наблюдения за качеством атмосферного воздуха в населенных пунктах Чувашской Республики проводятся Федеральным государственным учреждением «Чувашский республиканский центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды» на 4 стационарных постах в г. Чебоксары и 2 стационарных постах в г. Новочебоксарск по 18 загрязняющим веществам.
Характеристика загрязнения воздуха в 2007 году в г. Чебоксары (годовые данные) приведена в таблице 1.
Таблица 1
Примесь№ постаХарактеристикиQср.СигмаQmGG1n12345678Взвешенные вещества10,1250,0850,5000090620,1700,0960,5000060430,1370,0850,4000030240,1310,0930,40000302В целом по городу0,1400,0910,500002114В долях ПДК0,941,00Диоксид серы10,0040,0030,0130090620,0030,0030,0120060430,0040,0030,0120030240,0040,0030,01800604В целом по городу0,0040,0030,018002416В долях ПДК0,080,04Сульфаты растворимые10,0110,0060,020--302Оксид углерода11,00,22,00030221,00,22,00030231,00,22,00030241,00,22,000302В целом по городу1,00,22,0001208В долях ПДК0,340,40Диоксид азота10,0200,0140,1100090620,0250,0160,1100060430,0280,0190,1300030240,0290,0190,11000906В целом по городу0,0250,0170,130002718В долях ПДК0,620,65Оксид азота10,0170,0080,05000302В долях ПДК0,280,12Фенол20,0020,0010,00700604В долях ПДК0,500,70Формальдегид20,0090,0040,02600302В долях ПДК3,000,747Бенз(а)пирен31,6-2,4--12В долях ПДК1,62,4Железо20,31-0,57--12В долях ПДК0,080,14Кадмий20,000-0,000--12В долях ПДК0,000,00Кобальт20,00-0,01--12В долях ПДК0,00,03Марганец20,02-0,04--12В долях ПДК0,030,06Медь20,08-0,57--12В долях ПДК0,040,29Никель20,03-0,08--12В долях ПДК0,030,08Свинец20,07-0,11--12В долях ПДК0,230,37Хром20,02-0,04--12В долях ПДК--Цинк20,04-0,09--12В долях ПДК0,0010,002В целом по городуИЗА-8,04СИ-2,4НП-0Примечание: ИЗА - индекс загрязнения атмосферы;
Qср - средняя концентрация примесей в воздухе;
Сигма - среднеквадратическое отклонение;
Qm - максимальная концентрация примесей в воздухе;
G - повторяемость концентраций примесей в воздухе выше ПДК;
n - количество наблюдений.
Концентрации взвешенных веществ. В целом по городу средняя годовая концентрация не превысила ПДК. Максимальная разовая концентрация достигла ПДК.
Концентрация диоксида серы. Средняя за год и максимальная разовая концентрации были значительно ниже ПДК.
Концентрации оксида углерода. Среднегодовая концентрация и максимальная разовая концентрации не превысили ПДК.
Концентрации диоксида азота/оксида азота. Средняя за год и максимально разовая концентрации диоксида азота не превысили ПДК
Среднегодовая и максимальная концентрации оксида азота не превысили ПДК. автотранспорт выхлоп загрязненность воздух
Концентрации специфических примесей. Наблюдения за содержанием в атмосфере растворимых сульфатов проводились на ПНЗ-1 (ул. Шумилова), фенола и формальдегида - на ПНЗ-2 (ул. Николаева).
Средняя годовая концентрация растворимых сульфатов составила 0,01 мг/м3. Максимально разовая концентрация достигла 0,02 мг/м3.
Среднегодовая и максимальная из разовых концентрации фенола не достигает ПДК.
Средняя годовая концентрация формальдегида составила 3 ПДК. Максимальная разовая концентрация не достигла ПДК.
Концентрации бенз(а)пирена. Наблюдения за загрязнением воздуха бенз(а)пирена проводились на ПНЗ-3 (ул. Павлова). Средняя за год концентрация составила 1,6 ПДК. Максимальная среднемесячная концентрация отмечалась в декабре и составила 2,4 ПДК.
Концентрации тяжелых металлов. Наблюдения за содержанием аэрозолей тяжелых металлов в воздухе проводились в промышленном районе города (ПНЗ-2, ул. Николаева). Среденегодовые и наибольшие из среднемесячных концентрации аэрозолей тяжелых металлов не превысили допустимые пределы. Максимальное среднемесячное содержание хрома составило 0,04 мкг/м3.
Уровень загрязнения воздуха: высокий и определяется значением ИЗА5 - 8,04; СИ = 2,4 для бенз(а)пирена, НП = 0. В число приоритетных примесей вошли: формальдегид (ИЗА - 4,05), бенз(а)пирен (ИЗА - 2,02), взвешенные вещества (ИЗА - 0,94), диоксид азота (ИЗА - 0,62), фенол (ИЗА - 0,41).
Тенденция за период 2005-2009 гг. Наметилась к росту уровня загрязнения воздуха оксидом азота, к снижению - взвешенными веществами, диоксидом серы, формальдегидом и бенз(а)пиреном. Содержание в воздухе растворимых сульфатов, диоксида азота и фенола остается стабильным (Гос. доклад, 2008).
.4 Государственный стандарт СССР ГОСТ 17.2.3.01-86 "Охрана природы. Атмосфера
Правила контроля качества воздуха населенных пунктов" (введен в действие постановлением Госстандарта СССР от 10 ноября 1986 г. N 3395)
Nature protection. Atmosphere. Air quality control regulations for populated areas
Взамен ГОСТ 17.2.3.01-77
Срок введения с 1 января 1987 г.
1. Организация контроля