Анализ воздействия автотранспорта на окружающую среду первомайского района г, ростова-на-дону (статья)

АНАЛИЗ ВОЗДЕЙСТВИЯ АВТОТРАНСПОРТА НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

ПЕРВОМАЙСКОГО РАЙОНА Г, РОСТОВА-НА-ДОНУ

Автор: Ганичева Любовь Захаровна

Место выполнения работы: МБОУ

«Школа №10», Ростовская область,

г. Ростов-на-Дону

В течение последних 15 лет экологическая обстановка в г. Ростове-на-Дону во многом определяется поразившим страну экономическим кризисом и спадом производства, с одной стороны, и непрерывным ростом численности автотранспортных средств у населения, с другой. В связи с этим отмечается неуклонный рост объема выбросов вредных веществ в атмосферу главным образом за счет автотранспорта. Однако даже в пределах одного района г. Ростова-на-Дону влияние автотранспорта проявляется неодинаково. Поэтому интерес представляет сравнительное изучение уровня загрязнения атмосферы в местах, прилегающих к автотрассам и удаленных от них. Отсюда целью данной работы явился анализ воздействия автотранспорта на природную среду Первомайского района г. Ростова-на-Дону.

Для её выполнения необходимо было решить следующие задачи:

1). Сосчитать количество автотранспортных средств, проходящих за один час в пиковое и дневное время посезонно на автодорогах, прилегающих к МБОУ «Школа № 10» и МБОУ Школа № «84», а также на наиболее загруженных перекрестках города. 2). Определить долю различных видов автотранспортных средств в общем потоке. 3). Рассчитать валовые выбросы загрязняющих веществ. 4). Определить уровень загазованности на исследуемых территориях. 5). Выявить степень загрязнения тяжелыми металлами пылевых выпадений и почвы. 6). Рассчитать шумовую нагрузку. 7). Установить связь между заболеваемостью обучающихся и загрязнением атмосферного воздуха.

Значительный вклад в разработку проблемы загрязнения атмосферы от автотранспорта внесен И.Я. Аксеновым, А.П. Платоновым, И.Р. Голубевым, В.В. Дегтяревым, В.В. Денисовым, В.И. Коробкиным, В.В. Приваленко и др.

Данная исследовательская работа проводилась в период 2017-2018 гг. на участках автодорог, прилегающих к МБОУ «Школа № 10» и МБОУ Школа № «84» Первомайского района и наиболее загруженных перекрестках г. Ростова-на-Дону.

Автомобильный парк в г. Ростове-на-Дону с каждым годом увеличивается примерно на 10% (прил.1). Его рост – один из немногих показателей благосостояния населения, который заметно опережает его прирост. Несомненны и неоспоримы блага, обеспечиваемые обществу развитой транспортной сетью, но функционирование последней сопровождается ярко выраженными и осязаемыми последствиями – отрицательным воздействием транспорта на окружающую среду, прежде всего ее живые компоненты и, конечно, самого человека – создателя этого транспорта [4].

Автомобиль забирает из атмосферного воздуха его самый ценный для живых организмов компонент – кислород, а взамен выбрасывает в него ядовитые выхлопные газы, а также углеводороды.

Автомобиль загрязняет атмосферный воздух не только токсичными компонентами отработанных газов, парами топлива, но и продуктами износа шин, тормозных накладок. В городские водоемы и почву попадают топливо и масла, моющие средства и грязная вода после мойки, сажа. Наибольший ущерб здоровью наносят машины, стоящие в непосредственной близости от жилых зданий.

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 вредных веществ.

Автомобиль отрицательно влияет практически на все составляющие биосферы: атмосферу, водные и земельные ресурсы, литосферу, а также человека. Выхлопы от автотранспорта распространяются на улицах города вдоль дорог, оказывая непосредственное воздействие на пешеходов, жителей расположенных рядом домов и растительность. Сами автомобили представляют прямую угрозу для здоровья и жизни людей, способствуя все возрастающему их травматизму и гибели [2].

В условиях интенсивной автомобилизации, длительно существующей диспропорции в темпах развития улично-дорожной сети и парка транспортных средств, несоответствия токсичных выбросов нормативным требованиям, автомобильный транспорт является доминирующим источником загрязняющих веществ в г. Ростове-на-Дону. Транспортные потоки негативно влияют на атмосферу непосредственно в селитебной зоне, в местах с большой плотностью населения. За счет этих особенностей удельная доля автотранспорта в загрязнении приземного слоя атмосферы достигает 92-94% [1].

Интенсивность движения на магистральных улицах города в пиковые часы превышает 2500 авт./час в одном направлении. Высокая интенсивность движения и не соответствующий такой транспортной нагрузке уровень методов и технических средств организации дорожного движения способствуют усложнению режимов движения, задержкам на перекрестках, значительному повышению токсичных выбросов и концентраций загрязняющих веществ. Более чем на 100 перегонах улично-дорожной сети пробеговые выбросы автомобилей превышают показатели Европейского ездового цикла для сложных условий движения.

Как свидетельствуют наблюдения, интенсивность на улицах города в одно и то же время дня и в одни и те же дни недели не остается постоянной. Такие изменения на отдельных участках улиц и дорог достигают 15-25%. Решающим фактором при этом является величина загруженности и изменения эксплуатационного состояния улицы.

На основных транспортных магистралях особенностью изменения интенсивности движения является ее неравномерность во времени и пространстве, зависящая как от целей поездок и их частоты, так и от распределения грузо- и пассажиропотоков в городе, их концентрации и скорости.

Выбор школ для проводимых исследований не является случайным и обусловлен их различным местоположением. МБОУ «Школа № 10» находится на улице Ректорская, 11 в центре микрорайона и удалена от основных транспортных магистралей, а МБОУ Школа № «84» - на площади Чкалова и непосредственно примыкает к перекрестку транспортных магистралей. В рамках данного исследования нами проводились наблюдения за интенсивностью движения автотранспорта на проезжих улицах посезонно в 2017-2018 гг. Расчеты производились согласно методическим указаниям архитектурно-строительной академии ДГТУ.

В пределах исследуемых территорий по автодорогам, расположенным рядом с МБОУ «Школа № 10», в час «пик» проходит 200-350 автотранспортных средств, а у МБОУ «Школа № 84» - 1250-2560. Причем наименьшее количество (205 и 1239) отмечалось в мае. В осенний период поток автотранспортных средств возрастал почти в 2 раза, что, вероятно связано с выходом из отпусков их владельцев (прил. 2). Состав автотранспортных средств представляют легковые автомобили (92-95%), микроавтобусы (4-5%), грузовые (0.7-2%) – в первом случае, во втором – доля легковых автомобилей уменьшается до 83-87%, но увеличивается число маршруток и микроавтобусов (7-9%), автобусов (1.3-2.3%), грузовых (1,7-6.6)%. Особо резких колебаний в соотношении автотранспортных средств в течение года не наблюдается (прил. 3). В дневное время, когда в школах проходят занятия, происходит некоторый спад в движении автотранспорта, но значительным его нельзя назвать. Так, мимо МБОУ «Школа № 10» количество проходящих автомобилей сокращается до 150-180, а мимо МБОУ «Школа № 84 – до 700-1800. При этом следует учитывать и тот факт, что торцевая часть МБОУ «Школы № 10» расположена в 12 м от автодороги в полном отсутствии зеленых насаждений, а МБОУ Школа № «84» - на расстоянии 28 м и окружена 36 деревьями с большой кроной.

Для оценки загрязнения атмосферного воздуха выбросами автотранспорта помимо концентраций необходимо знать валовые выбросы загрязняющих веществ. Валовый выброс представляет собой массу вредного загрязняющего вещества, выбрасываемого автомобилем в окружающую среду, и для одного автомобиля определялся по формуле:

M_j = m_j ^. z^. P₁^. P₂ ^.10^-6, где

M_j – масса загрязняющего вещества, т; m_j – удельный выброс j – го вредного вещества автомобилем определенной группы, г/км; z - пробег автомобилем, км; Р₁ – коэффициент уровня технического состояния автотранспорта; Р₂ – коэффициент среднего возраста парка автомобилей.

Удельные значения газовых выбросов определялись по группам автомобилей (легковые, грузовые, автобусы). При этом выброс вредных веществ корректировался в зависимости от технического состояния автомобилей и их среднего возраста [3].

Расчеты выполнялись по оксиду углерода, углеводородам и оксидам азота. Согласно им количество оксида углерода, выбрасываемого в атмосферу автотранспортом, проходящим мимо МБОУ «Школа № 10» в пиковое время за 1 час составляет 0, 01 т, а мимо МБОУ «Школа № 84» - 0,062 т, углеводородов – 0,009 т и 0,05 т, оксидов азота – 0,0007 т и 0,005 т соответственно. В дневное время количество выбросов за 1 час несколько снижается и составляет на территории МБОУ «Школа № 10» по оксиду углерода – 0,009 т, углеводородам – 0,005 т, оксидам азота – 0,0005 т, на территории МБОУ «Школа № 84» - 0,052 т, 0,045 т и 0,005 т соответственно (прил. 4-6). Дополнительно нами проводились наблюдения за выбросами вредных веществ на довольно загруженных улицах города. При пересчете их объемов за год и сравнении с показателями у исследуемых объектов оказалось, что территорию МБОУ

«Школа № 84» можно отнести к наиболее загрязненным районам г. Ростова-на-Дону (прил. 4-6).

В связи с тем, что преобладающим транспортом являются легковые автомобили, на их долю приходится наибольшее количество выбрасываемых в атмосферу углеводородов (92-96%), оксида углерода (85-92%) и оксидов азота (40-60%). Значительное количество оксидов азота (30-40%) и оксида углерода (6-8%) поставляют в атмосферу микроавтобусы и маршрутки (прил. 7).

В теплое время года, когда идет учебный процесс, окна в кабинетах открыты и большинство из них обращены на север и северо-восток в сторону автодорог, где отмечается преобладающее направление ветра. Особое внимание вызывает расположение МБОУ «Школа № 84». На ее территории загазованность настолько велика, что пребывание в течение нескольких минут на открытом воздухе вызывает головную боль и головокружение.

Помимо определения концентраций оксида углерода, углеводородов и оксидов азота, оценка загазованности предполагает определение следующих основных параметров: интенсивности движения (Х₁), доли автотранспортных средств в общем потоке (Х₂), продольного уклона проезжей дороги (Х₃), этажности застройки (Х₄), ширины улицы в застройке (Х₅), ширины проезжей части участка дороги (Х₆), средневзвешенной скорости движения (Х₇), показателя линейной плотности уличной застройки (Х₈), температурного показателя (Х₉), количества сторон движения (Х₁₀) [3].

Прогноз ожидаемой концентрации оксида углерода (мг/м³) был рассчитан по следующим формулам:

1) на участке дороги с непрерывным движением автотранспорта для МБОУ «Школа № 10»:

С_со=-5,0+0,031Х₁+0,46Х₂+4,17КнХ₃+0,1Х₄+0,185Х₅+0,27Х₆-0,1Х₇-0,77Х₉+5Х₁₀ Nпр(заг)/1000 мг/м³;

2) на участке дороги с вынужденной задержкой автотранспорта для МБОУ «Школа № 84»:

С_со=-3,0+0,031Х₁+0,46Х₂+4,17КнХ₃+0,1Х₄-0,185Х₅+0,27Х₆+32.0Х₈-0,77Х₉-5Х₁₀ Nпр(заг)/1000 мг/м³.

Согласно произведенным расчетам уровень загазованности на территории МБОУ «Школа № 84» от легковых автомобилей составляет 29,4 мг/м³, а от маршруток и микроавтобусов – 25,3 мг/м³, на территории МБОУ «Школа № 10» от легковых автомобилей – 14.8 мг/м³ (прил. 8). Если учесть, что предельно допустимая концентрация оксида углерода в атмосферном воздухе составляет 5 мг/м³, то уровень загазованности в первом случае превышает её в 5- 6 раз.

На втором этапе исследований были проведены мероприятия по определению зависимости между запыленностью дворов в районе МБОУ «Школа № 10» и количеством паркующихся во дворах машин. Они проходили в период января-февраля 2018 г. методом выпаривания снега с 1 м². При этом отбор проб производился с газона возле подъезда дома. В качестве контрольной пробы был взят снег из прилегающей рощи. Результаты взвешивания сухого остатка после выпаривания снега представлены в приложении 9. Из полученных данных видна прямая зависимость между количеством автомобилей и загрязненностью дворов. В теплое время года пылевая нагрузка обычно увеличивается по сравнению с зимой, когда почва покрыта снегом или переувлажнена, и дорожная пыль не поднимается ветром в воздух.

В январе 2018 г. были отобраны пробы снега на перекрестке у МБОУ «Школа № 84» на предмет содержания тяжелых металлов (Mn, Ni, Co, V, Cr, Mo, Cu, Pb, Ag, Zn). Результаты количественного спектрального анализа (лаборатория АзНИИРХ) свидетельствуют о высокой нагрузке на окружающую среду таких элементов, как цинк, свинец, медь, хром, кобальт, серебро, ванадий, никель, молибден, олово – связано, в первую очередь, с их высокой концентрацией в твердофазных атмосферных выпадениях. Наибольшие значения нагрузки микроэлементов, выпадающих с пылью, зафиксировано вблизи МБОУ «Школа № 84» (прил. 10).

Опробыванию подвергался также самый верхний почвенный горизонт (0,0 – 0, 2 м), где наблюдается максимальная интенсивность геохимических

процессов. Следует отметить, что на большей части территории города почва – это смесь строительного и бытового мусора, покрытая слоем привозного гумусированного грунта. Во многих случаях она так и не стала «почвой». Тем не менее в этом субстрате депонируются твердофазные атмосферные выпадения; из верхнего горизонта почвы ветром уносится мелкодисперсная пыль, служащая источником вторичного загрязнения окружающей среды; наконец, на этой почве многие горожане выращивают не только цветы, но овощи и фрукты. Поэтому загрязнению почвенного покрова в городе, даже при недостаточно разработанной схеме выделения элементарных урбаландшафтов, уделяется первостепенное внимание.

Под термином «загрязненная почва» одни ученые понимают любое накопление тяжелых металлов относительно содержания в природных ландшафтах, другие загрязненными называют почвы, в которых концентрация химических элементов превышают фоновый уровень в 1.5-2 и более раз. Результаты исследований показали, что уровень загрязнения почвы в районе МБОУ «Школа № 84» оценивается, как опасная.

На следующем этапе исследований определялось воздействие шума на здоровье людей. Один из главных источников шума в настоящее время на территории города – автотранспорт [5]. Нами были проведены наблюдения за усилением и снижением шума по времени суток. Максимальный шум с улиц начинается с 7 часов утра и продолжается до 22 часов вечера, затем до 6 часов утра он снижается. но не затихает полностью. Усиление шума возникает из-за огромного столпотворения машин и образования пробок на дорогах. Легковые и грузовые автомобили издают шум от 77 до 83 дБ.

Между транспортной магистралью и МБОУ «Школа № 10» нет даже узкой лесной полосы, которая уменьшила бы шум автотранспорта и поглощала часть загрязняющих веществ. Шумовое загрязнение при таком количестве машин в районе МБОУ «Школа № 84» превышает допустимые нормы и достигает 192 дБ. Расчет уровня шума определялся по формуле:

У= 69,0 + 0.0046 х Х₁ + 0,07 х Х₂ + 0,21 х К_н х Х₃ + 0,05 х Х₄ + 0,104 х Х₅ +

+ 0,0346 х Х₆ + 0.04 х Х₁ + 0,8 х Х₈ , где

Х₁ – общая интенсивность автотранспорта; Х₂ – доля грузовых автомобилей, автобусов в общем потоке; Х₃ – предельный уклон проезжей части; К_н - коэффициент неоднородности потока; Х₄ – этажность застройки – этажей (+1); Х₅ – ширина улицы в застройке (м), Х₆ – ширина проезжей части (м), Х₈ –показатель линейной плотности уличной застройки (0,5).

Не ограничиваясь изучением экологического состояния воздушной среды, нами была сделана попытка оценить взаимосвязь загрязнения атмосферного воздуха с заболеваемостью обучающихся. Полученные результаты подтвердили высокую заболеваемость школьников в связи с большой интенсивностью загрязнения атмосферы. Даже в МБОУ «Школа № 10», расположенной в более благоприятных условиях, на 1327 обучающихся наибольшее число детей (352) зарегистрировано с болезнями дыхательной системы. Высок уровень (120) аллергических заболеваний. Вегетососудистой дистанией болеют 250 детей, бронхиальной астмой – 25, пороком сердца – 15, различными нарушениями сердечно-сосудистой системы – 80, нервной системы – 140, эндокринными заболеваниями – 26, с которой связаны иммунная система, мозг, система воспроизводства (прил. 11). Очень часто в период учебного процесса дети жалуются на головную боль, тошноту, головокружение. В целом около половины обучающихся состоят на диспансерном учете в связи с теми или иными нарушениями в организме.

Таким образом, проведенные нами исследования и статистические расчеты подтверждают тесную взаимосвязь между загрязненностью атмосферного воздуха и заболеваемостью обучающихся, особенно в отношении аллергических, сердечно-сосудистых и респираторных заболеваний.

Таким образом, полученные в процессе исследований результаты свидетельствуют о том, что исследуемая территория по уровню загрязнения относится к опасной (прил. 12). С выхлопными газами от автотранспорта резко увеличивается в атмосферном воздухе количество токсичных веществ, особенно таких, как оксид углерода, оксиды азота, углеводороды. Загазованность атмосферного воздуха в 5-6 раз превышает ПДК. Особую роль в этом процессе играют микроавтобусы. Примерно равный по значимости уровень загазованности создают 1400 легковых автомобилей и 140 микроавтобусов.

Образовательные учреждения, такие как МБОУ «Школа № 84», с высокой посещаемостью детей не должны находиться у автодорог. Полоса зеленых насаждений, которой она окружена положительно влияет только в теплую половину года. В холодный период, более продолжительный в учебном процессе, её защитная роль снижается. Необходимы более конструктивные мероприятия. Если нельзя перенести данное образовательное учреждение в более безопасное место, нужно срочно выравнивать транспортную нагрузку, рационально размещать транспортные потоки, так как это район плотной застройки, ограничивать движение, в противном случае заболеваемость обучающихся будет постоянно расти.

Выводы. 1.По автодорогам мимо школы № 10 в час «пик» проходит 200-350 автомобилей, а мимо школы № 84 - 1250-2560. 2.В их составе легковые автомобили (92-95%), микроавтобусы (4-5%), грузовые (0.7-2%), автобусы (2-2,5%). 3.В пиковое время за 1 час выбросы оксида углерода равны 0, 01-0,062 т, углеводородов – 0,009-0,05 т, оксидов азота – 0,0007-0,005 т. 4.Уровень загазованности достигает 5-6 ПДК. 5.Уровень загрязнения твердофазных выпадений и почвы относится к опасному. 6.Уровень шума достигает 200 дБ. 6. Установлена тесная связь между заболеваемостью детей и загрязнением окружающей среды.

Литература

1. Ганичева Л.З., Лисутина Л.А. Анализ условий функционирования общественного транспорта и его влияния на состояние атмосферного воздуха в г. Ростове-на-Дону [Текст] / Известия РГСУ, № 13. – Ростов-на-Дону, 2009.

2. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2014.

3. МУ к практической работе «Оценка фактического уровня загазованности и расчет валовых выбросов вредных вешеств от автотранспорта. – Ростов-на-Дону, РГСУ, 2014.

4. Платонов А.П., Илиополов С.К. Автомобиль – дорога. Охрана окружающей среды. – СП, 2015.

5. Экологический вестник Дона - Ростов-на-Дону, 2016.