Оценка экологической нагрузки транспортных потоков на окружающую среду мегаполиса

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГБОУ ВПО ПГУПС

Оценка экологической нагрузки транспортных потоков на окружающую среду мегаполиса

И.Р. Мингулова, К.В. Алехина, А.А. Логинова

По мере развития цивилизации и ускорения технического прогресса влияние человека на окружающую среду (ОС) увеличивается. Технический прогресс непосредственно связан с уровнем автомобилизации общества.

Автомобильный транспорт наряду с промышленными объектами является основным источником загрязнения окружающей среды мегаполисов. Движущийся автомобильный транспорт представляет собой низкий (высота не более 1,0 м) источник загрязнения окружающей среды большой площади.

Интенсивное развитие автомобилизации во всем мире, увеличение сети автомобильных дорог, скорости передвижения и грузоподъемности транспортных средств, а также интенсивности движения привели к значительному негативному воздействию на биосферу, выдвигая в число приоритетных проблем проблему экологической безопасности и снижения уровня неблагоприятного воздействия дорожно-транспортного комплекса (ДТК) на среду обитания человека.

Анализ отечественной и зарубежной литературы позволил установить, что количественная оценка загрязнения окружающей среды мегаполиса автотранспортом является весьма актуальной.

Применяемые в настоящее время методики расчета загрязнения атмосферы автотранспортом направлены, главным образом, на оценку количества загрязняющих веществ, получаемых при сгорании топлива. Но следует учитывать, что движение автомобиля создаёт дополнительные источники загрязнения атмосферы, гидросферы и литосферы - в результате истирания дорожного покрытия, а также эксплуатационного износа тормозной системы и других деталей автотранспортных средств. В настоящее время методика комплексной количественной оценки этих дополнительных компонентов отсутствует.

При определении уровня воздействия дорожно-транспортного комплекса на окружающую среду и сроков службы улично-дорожной системы необходимо учитывать истирание дорожного покрытия.

ДТК следует рассматривать в качестве источника эмиссии в ОС сложной смеси химических соединений в виде взвешенных частиц, состав которых зависит от характера дорожного покрытия, типа автомобиля и условий эксплуатации дорожно-транспортного комплекса.

Указанные выше процессы характеризуют ДТК как источник первичного пылеобразования.

Взвешенные вещества (ВВ), образовавшиеся при движении автомобилей, смешиваются с твердыми частицами отработавших газов, песком и частицами почвы, занесенных на проезжую часть с прилегающего к дороге почвенного слоя. В результате образуется пыль, поднимающаяся в воздух на высоту до 50 м, которая может переноситься ветром на расстояния до нескольких километров [1]. После седиментации на проезжую часть дороги пылевые частицы при движении автотранспортных средств (АТС) поднимаются в воздух и оседают на почвенный покров вдоль автомобильной дороги. ДТК в научной литературе принято считать источником вторичного пылеобразования. Вторичное пылеобразование зависит от типа дорожного покрытия.

Наибольшее количество ВВ образуется на грунтовых и гравийных дорогах. Дороги с покрытием из зернистых материалов (гравийные) образуют ВВ, состоящие, в основном, из диоксида кремния. На грунтовых дорогах ВВ на 90% состоят из кварцевых частиц, остальную долю составляют оксиды алюминия, железа, кальция и др. [2]. На дорогах с асфальтобетонным покрытием в состав ВВ дополнительно входят продукты износа вяжущих битумсодержащих материалов, частицы краски или пластмассы от линий разметки дороги и износа АТС.

На территории города ощущается острый дефицит мест для парковки автомобилей как в центральной части города, где находятся многочисленные офисы, банки, так и в селитебных зонах. В результате, машины паркуются на проезжей части, затрудняя движение транспорта и образуя постоянные пробки, а также на газонах, нарушая травяной покров и приводя к образованию дополнительного источника пылеобразования и увеличению абразивного компонента истирания дорожного покрытия.

Износ дорожного покрытия изучается как в экспериментальных, так и в натурных условиях. Наиболее распространенным является способ закладки в покрытие специальных реперов цилиндрической конструкции (СоюздорНИИ, МАДИ, ХАДИ) или пластинчатой формы (конструкции Грузинского политехнического института) с последующим периодическим определением толщины изнашиваемого слоя [3, 4]. В ряде случаев используется методика, предложенная Г.С. Бахрахом (ГипродорНИИ), В.А. Новиковым или методика А.И. Исмаилходжаева [4]. В настоящее время наибольшее применение находят формулы М.Б.Корсунского, позволяющие определять уменьшение толщины покрытия за год (мм/год) в зависимости от грузонапряженности или интенсивности движения [5, 6].

На основании формулы М.Б.Корсунского нами разработана модель, позволяющая определить количество взвешенных веществ, образующихся в результате истирания дорожного покрытия при движении единичного АТС в год. эксплуатационный износ загрязнение почва

В таблице 1 представлена масса ВВ (mи.д, кг/год,), поступающих в окружающую среду в результате истирания дорожного покрытия при движении единичного АТС определенного типа со средней годовой нормативной величиной пробега.

Таблица 1 Масса истирания дорожного покрытия при движении единичного АТС со среднегодовой нормативной величиной пробега (кг/год)

Количественную характеристику эксплуатационного износа дорожного покрытия необходимо использовать для прогноза уровня загрязнения окружающей среды. С этой целью нами использованы результаты расчетной численности АТС на прогнозируемый период, полученные на основе данных Управления государственной инспекции безопасности дорожного движения ГУВД по Санкт-Петербургу и Ленинградской области (рисунок 1).

Для определения степени загрязнения окружающей среды в примагистральных зонах, нами проведены исследования вдоль автомобильной дороги со средней интенсивностью движения, характерной для города Санкт-Петербурга.

Рисунок 1. Масса веществ, поступающих в окружающую среду при истирании дорожного покрытия АТС в год (тыс.т.)

Оценка качества почв проводилась двумя путями: сопоставление выявленных концентраций экотоксикантов с нормативом (ПДК или ОДК) и посредством расчета суммарного показателя загрязнения почвы (Zс). Кроме того, в соответствии с «Правилами охраны почв в Санкт-Петербурге» (1993г.), загрязнение почвы определялось коэффициентом концентрации химического вещества (Кс).

Оценка величины Zс производилась по специальной шкале, в соответствии с которой опасной считается величина свыше 32 условных единиц.

Нашими исследованиями подтвержден факт снижения концентраций загрязнений по мере удаления от проезжей части, что подтверждает сведения о том, что именно дорожно-транспортный комплекс является основным источником загрязнения почвы селитебных зон соединениями тяжелых металлов, что согласуется с данными Птюшкина А.Н. (2007), Пшенина В.Н.(2008), Битюковой В.Р. (2009).

Результаты исследования проб почвы представлены на рисунке 2, на котором показаны значения коэффициентов концентрации металлов (Кк), и рисунке 3 -- расчетное значение суммарного показателя загрязнения почвы (показатель Zс) в зависимости от удаления от проезжей части. Уровень загрязнения почвы по суммарному показателю загрязнения определен как «опасный», что соответствует значению более 32 единиц.

Рисунок 2. Значения коэффициентов концентрации металлов (Кк) по мере удаления от проезжей части

Рисунок 3. Расчетное значение суммарного показателя загрязнения почвы (показатель Zс) по мере удаления от проезжей части

Наши исследования показали, что органическая часть фракции составляет 7,6±0,8 %, минеральная 92,4±2,9 % (в расчете на сухое вещество).

По химическому составу образцы смета представляют собой в основном смесь оксидов кремния, алюминия, железа, кальция, магния и органических веществ. В связи с тем, что содержание оксида кремния составляет более 70 %, образующаяся пыль относится к аэрозолям преимущественно фиброгенного действия. Кроме того, образцы смета с дорожного покрытия имеют в своем составе тяжелые металлы.

Количество тяжелых металлов в почве определялось атомно-абсорбционным методом с помощью спектрофотометра атомно-абсорбционного «Квант-2А» по М-МВИ-80-2001. Результаты представлены в таблице 2.

Таблица 2 Концентрации соединений металлов в пробах почв в зависимости от удаления от проезжей части (мг/кг)

Таким образом, анализ литературных данных и результатов собственных исследований показал, что эксплуатация автомобильных дорог урбанизированных территорий являются одним из самых мощных источников взвешенных веществ, содержащих в своем составе АПФД и тяжелые металлы.

Статья опубликована при поддержке Петербургским государственным университетом путей сообщения инициативных научных работ, выполняемых студенческими научными коллективами.

Литература

1. Павлова Е.И., Буралев Ю.В. Экология транспорта. - М.: Транспорт, 1998.- 232 с.

2.Чекмарева О.В. Оценка и управление пылегазовыми выбросами от автомобильного транспорта в атмосферу промышленного города (на примере города Оренбурга). Дисс. … канд. техн. наук. - 25.00.36. - Оренбург , 2002. - 155 с.

3.Гоглидзе В.М. Разработка основных положений создания сдвигоустойчивых и износостойких полужестких дорожных покрытий для условий горного рельефа и жаркого климата. Дисс. … докт. техн. наук. - Москва, 1980. - 375 с.

4.Некрасов В.К., Алиев P.M. Эксплуатация автомобильных дорог. М.: Высшая школа, 1983г. - 287 с.

5. Васильев А.П. Содержание и ремонт автомобильных дорог. Справочник инженера-дорожника. М., Транспорт,1989.-287 с.

6. Справочник Справочная энциклопедия дорожника. Том II. Ремонт и содержание автомобильных дорог. Под редакцией заслуженного деятеля науки и техники РСФСР, д-ра техн. наук, проф. А.П. Васильева. Москва, 2004. - 805 с.

Размещено на Allbest.ru