Оценка влияния автомобильного транспорта на состояние атмосферного воздуха в первомайском районе г,ростова-на-дону (статья)

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА НА СОСТОЯНИЕ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА В ПЕРВОМАЙСКОМ РАЙОНЕ 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 на фоне продолжавшего спада производства.

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 явилась оценка влияния автотранспорта на состояние атмосферного воздуха в Первомайском районе 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 на автодорогах, прилегающих к МБОУ «Школа № 10» и МБОУ Школа № «84».

2. Определить долю различных видов автотранспортных средств в общем потоке.

3. Рассчитать валовые выбросы загрязняющих веществ.

4. Определить уровень загазованности на исследуемых территориях.

5. 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 августа-октября 2016г. на участках автодорог, прилегающих к МБОУ «Школа № 10» и МБОУ Школа № «84» Первомайского района г. Ростова-на-Дону.

Автомобильный парк в нашей стране с каждым годом увеличивается. Его рост – один из немногих показателей благосостояния населения, который заметно опережает прирост населения и энергии. 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 ресурсы, земельные ресурсы, литосферу и 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.

Измерения количества транспортных средств, проходящих через какое-либо сечение или отрезок дороги проводились во многих районах нашего города. При этом 25% загрязнения приходится на микроавтобусы. Поэтому замена электротранспорта на микроавтобусное сообщение оказалась не целесообразной. Снижение объемов перевозки электротранспортом за период 1998 – 2008 гг. произошло в связи с высокой степенью (80-90%) изношенности контактной сети и путевого хозяйства, для восстановления которого требовались большие финансовые затраты. Существовавшая маршрутная сеть на основных магистралях создавала помехи при организации дорожного движения, в результате чего часть сети была законсервирована, а ее восстановление требовало принятия новых архитектурных решений. Городской электротранспорт стал сверхубыточным, так как в связи с открытием новых микроавтобусных маршрутов при одновременном сокращении количества подвижного состава электротранспорта с увеличением интервалов его движения произошло перераспределение потоков пассажиров на автотранспорт.

Наиболее серьезную проблему представляет состояние подвижного состава городского пассажирского транспорта. Определение количества подвижного состава в соответствии с оптимальной структурой парка транспортных средств для города с населением более 1 млн. человек и оздоровление экологической обстановки требуют снижения количества микроавтобусов и замены их автобусами большой вместимости [1]..

В настоящее время доля провозной способности городского электротранспорта от общей провозной способности общественного транспорта в г. Ростове-на-Дону составляет около 8%, в городах развитых стран – не менее 45%. Экологическая безопасность может быть достигнута при увеличении доли объемов перевозок пассажиров городским электротранспортом до 21%, создания приоритетных условий движения маршрутного транспорта на перегруженных магистралях.

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 в августе, сентябре, октябре 2016 г. На основе полученных результатов об интенсивности движения автотранспорта были рассчитаны валовые выбросы загрязняющих веществ и уровень загазованности на исследуемых территориях. Расчеты производились согласно методическим указаниям архитектурно-строительной академии ДГТУ.

В соответствии с реестром в Ростове-на-Дону насчитывается 1509 улиц, площадь городских дорог с капитальным покрытием составляет 17,8 млн.кв.м. При этом количество автотранспорта на городских улицах за последние годы удвоилось и продолжает расти.

Что касается исследуемых территорий, то в их пределах по автодорогам, расположенным рядом с МБОУ «Школа № 10», в час «пик» проходит 280-300 автотранспортных средств, а с МБОУ «Школа № 84» - 1850-2000 (прил. 1). Состав автотранспортных средств представляют легковые автомобили (94%), микроавтобусы (4%), грузовые (2%) – в первом случае (прил. 2), во втором – количество легковых автомобилей уменьшается до 86%, но увеличивается число маршруток и микроавтобусов (10,5%), автобусов (2%), доля грузовых снижается до 1,5% (прил. 3). В дневное время, когда в школах проходят занятия, наблюдается некоторый спад в движении автотранспорта, но значительным его нельзя назвать. Так, мимо МБОУ «Школа № 10» количество проходящих автомобилей сокращается до 160-180, а мимо МБОУ «Школа № 84) – до 1500-1600. 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.

В настоящее время увеличение автопарка ведет к загрязнению окружающей среды. В отработанных газах автомобилей насчитывается более 200 химических соединений, большинство которых опасные. Ширина полосы загрязнения вокруг трасс зависит от интенсивности автомобильного движения, топографических особенностей местности, наличия строений и пр.

Для оценки загрязнения атмосферного воздуха выбросами автотранспорта помимо концентрации 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).

В связи с тем, что преобладающим транспортом являются легковые автомобили, на их долю приходится наибольшее количество выбрасываемых в атмосферу углеводородов (92,5%), оксида углерода (85.0%) и оксидов азота (60.0%). Значительное количество оксидов азота (36.0%) и оксида углерода (13.0%) поставляют в атмосферу автобусы (прил. 7).

Если учесть, что занятия в МБОУ «Школа № 84» проходит в одну смену, а в МБОУ «Школа № 10» в две смены и выше перечисленные результаты умножить на количество часов пребывания учащихся на исследуемых территориях, то получатся довольно значительные цифры. Кроме того, 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.

С середины 90-х годов в г. Ростове-на-Дону автотранспорту принадлежит исключительная роль в загрязнении воздуха. Данные Комитета по охране окружающей среды и природных ресурсов Ростовской области свидетельствуют, что в течение последних лет по всему городу отмечался непрерывный рост автотранспортного загрязнения атмосферы [5]. Главная причина такой динамики общеизвестна – рост числа автомобилей у населения.

Загрязненная атмосфера, безусловно, негативно влияет на здоровье человека. Так, оксид углерода, попадая в кровь через легкие, снижает её работоспособность к переносу кислорода, ослабляет функции центральной нервной системы, вызывает головную боль, головокружение, утомляемость. При повышенных концентрациях оксида углерода появляются перебои в работе сердца, тошнота, рвота, затрудненное дыхание.

Оксиды азота действуют на слизистые оболочки глаз и носоглотки даже при незначительных концентрациях в воздухе – 0,0013%. Увеличение концентрации приводит к отеку легких, вплоть до рака, а также воспалению десен, внутреннему кровоизлиянию (при 0,085 мг/м³), ведущему к смерти.

Опасны для здоровья и углеводороды. Их поступление в атмосферу обусловлено процессами неполного сгорания горючего. В выхлопах содержится 3-4% углеводородов. Они устойчивы во внешней среде и способны в ней накапливаться. Особенно токсичным является бенз(а)пирен – 3-4%. Он вызывает раковые заболевания кожи, легких, желудка.

Не ограничиваясь изучением экологического состояния воздушной среды, нами была сделана попытка оценить взаимосвязь загрязнения атмосферного воздуха с заболеваемостью обучающихся. Для этого осуществлялся сбор сведений о диспансеризации детей, как возрастной группы, наиболее подверженной негативному воздействию окружающей среды.

Полученные данные 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. 9). 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.

Разумеется, экологическое состояние окружающей среды не является единственным фактором, определяющим заболеваемость населения, и в частности детей. Возможно, главная роль принадлежит социально-экономическим процессам, протекающим в обществе. Тем не менее, 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 в центральных частях города на загруженных магистралях количество проходящих автотранспортных средств в 5-7 раз больше по сравнению с автодорогами, удаленных микрорайонов. С выхлопными газами 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.

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 выбросоввредных вешеств от автотранспорта. – Ростов-на-Дону, РГСУ, 2013.

4. Платонов А.П., Илиополов С.К. Автомобиль – дорога. Охрана окружающей среды. – СП, 2007.

5. Экологический вестник Дона - Ростов-на-Дону, 2015.