Факторы, определяющие степень влияния автотранспорта на биосферу
Факторы влияния автотранспортного комплекса на биосферу делятся на дорожные и транспортные. К первым относятся возведение насыпи или организация выемки, прокладка дорожного полотна, организация сопутствующей инфраструктуры. Автодороги представляет собой линейные инженерные сооружения, конструкция которых включает ряд элементов, имеющих важное экологическое значение (рис. 5.11). При их формировании и эксплуатации на местности наруша- Таблица 5.21 Протяженность крупных автомагистралей, проходящих по территории населенных пунктов Область Протяжённость
общая по населенным пунктам, км по населенным пунктам, % Автодорога «Москва — Ростов-на Дону» (через Воронеж) Московская (км 94,6 — км 132) 35,6 1,8 • 5,05 Тульская (км 132 — км 33 Г) 197.9 11.5 5,78 Липецкая (км 331 — км 464,3) 133,3 39.45 29,59 Воронежская (км 464,3 — км 668) 173,7 1.8 1,04 Всего: 541,5 54.55 10.07 Автодорога «Курск— Саратов» (через Воронеж) Воронежская (км 6,7 — км 72,7) 66,0 4Д 6,21 Автодорога «Воронеж — Курск» Воронежская (км 0 — км 242,5) | 242,5 | 29,4 12,12 Воронеж — Саратов Саратовская (км 242,5 — км 467,5) 225,0 10,9 4,84 г. Борисоглебск 2,3 2.3 100 г. Балашов 10,9 10,9 100 Всего: 546,7 57,6 10,53
Рис. 5.11. Элементы конструкции автомобильной дороги: 1 — полоса отвода, 2 — земельное полотно, 3 — ось дороги, 4 —дорожная одежда (покрытие), 5— обочина, 6— внешний откос кювета, 7— дно кювета (водоотвод), 8— откос насыпи, 9— бровка земляного полотна, 10— кромка проезжей части, 11 — проезжая часть Величина продольного уклона автомобильной дороги предопределяет характер рассеивания твердых частиц, выделяющихся в воздух при взаимном трении покрытия дороги и шин автомобиля, скорость стока поверхностных вод с полотна автодороги, а также — в некоторой степени — выброс загрязняющих веществ и расход топлива транспортными средствами, так как на спусках и подъемах скорость различна. Мостовые переходы, развязки, трубы, тоннели различного заложения, подпорные стенки и защитные сооружения имеют свою специфику влияния на биосферу. В частности, мостовые переходы переформировывают береговую линию и изменяют сечение водотока — при этом нарушается гидрогеологический режим: появляются размывы и потеря общей устойчивости массива. Рассматривая видовой состав придорожных фитоценозов, необходимо отметить, что семена растений переносятся на колесах транспортных средств, одежде пассажиров, шерсти животных и т.д. Кроме того, смена растительности на обочинах происходит вследствие изменений условий среды обитания растений, прежде всего почвенных. Таким образом, автодороги оказывают негативное воздействие на все примыкающие к ним природные объекты: почвы, грунты, флору и фауну, атмосферный воздух, поверхностные и подземные воды. Ко второй группе факторов относятся: • вещества, образующиеся при работе автомобиля (отходящие газы ДВС, продукты истирания тормозных колодок и шин и т.д.); ются природные ландшафты, изменяется режим стока поверхностных и грунтовых вод, нарушаются традиционные сезонные пути миграций животных и насекомых. Дорожная одежда (покрытие) непосредственно воспринимает нагрузку от транспортных средств и передает ее на земляное полотно. При этом под воздействием колес покрытие деформируется. С качеством дорожного покрытия связан расход топлива транспортными средствами: при улучшении качества покрытия расход меньше, а При плохом состоянии — выше. Автодороги нарушают основные природные балансы, существующие в природе: радиационный, гравитационный, водный, биологический. Продольный уклон автомобильной дороги (i) — инженерно-технический параметр, характеризующий крутизну подъемов и спусков отдельных участков дорожного полотна. Он определяется как отношение разности проектных отметок между крайними точками участков h (м) к расстоянию 1 (км) между ними:
• пыление поверхности полотна автодороги при движении по ней автотранспорта; • загрязненные поверхностные стоки; • шум, вибрационное, электромагнитное и тепловое воздействие. Развитие автомобилизации приводит к необходимости учитывать псе новые факторы техногенного характера: состав транспортного потока, скоростной режим его движения, техническое состояние транспортных средств, типы двигателей, сортность топлива и т. д., так как все эти факторы определяют качество и химический состав поступающих в экосистему токсикантов. В частности, при движении автотранспортных средств по полотну автодороги воздушная среда придорожного пространства активно загрязняется отработанными газами (ОГ) автомобильных двигателей, испарениями из топливной системы, отработанными маслами двигателей и металлами. Среди компонентов отработанных газов приоритетность загрязнителей определяется их свойствами, прежде всего токсичностью, затем массой поступления и, наконец, возможностью технического контроля (оксид углерода, оксиды азота и серы и непредельные углеводороды). Опасность того или иного вещества (для человека) определяется исходя из его токсичности и объемов поступления вещества в среду (при этом во многих случаях не учитываются имеющиеся и возможные формы нахождения токсикантов). Основную долю газообразных (аэрозольных) загрязняющих веществ ДВС карбюраторного типа составляет оксид углерода, а в выбросах дизельных двигателей — оксиды азота. Эти данные характеризуют токсичность отработанных газов автотранспортных средств лишь в общих чертах. Количество вредных веществ, выбрасываемых автомобилями, зависит от многих факторов: типа двигателя, типа и качества используемого топлива, режима нагрузки двигателя (режима движения автомобиля), конструкции автомобиля, эксплуатационного состояния основных конструктивных узлов и деталей автомобиля, категории и технического состояния автодороги и др. Источником загрязнения свинцом и его соединениями является этилированный бензин. Тетраэтилсвинец (РЬ(СзНб)4) служит добавкой к топливу и играет роль антидетонатора для увеличения октанового числа топлива. В соответствии с ГОСТ 2084-77 содержание тетраэтилсвинца (ТЭС) в бензине А-76 должно быть равным 0,24 г/кг, а в бензинах АИ-93 и АИ-98 — 0,5 г/кг. В Германии эти нормы более жесткие и составляют 0,15 г/кг и 0,4 г/кг соответственно для бензинов А-76 и АИ-93 и АИ-98, в США содержание ТЭС в топливе не должно превышать значения 0,45 г/кг, а в Дании эта цифра составляет 0,84 г/кг. Антидетонатор необходим, так как при увеличении октанового числа увеличивается степень сжатия топливной смеси, растет мощность двигателя, и, следовательно, уменьшается расход топлива, а значит, и повышается эффективность работы автотранспорта. При наличии ТЭС в топливе реакционная способность углеводородов к образованию смога уменьшается. Кроме того, тетраэтилсвинец играет роль смазки и таким образом способствует уменьшению износа двигателя. Хотя при наличии ТЭС количество альдегидов в отходящих газах увеличивается на 9-16 %. Исключение ТЭС из состава топлива не приводит к уменьшению токсичности отработанных газов, так как для увеличения октанового числа увеличивают содержание углеводородов, имеющих высокое значение октанового числа (ароматические — бензол, толуол). Их доля в неэтилированном бензине составляет 40-50 %. Отсюда следует, что доля ароматических углеводородов, многоядерных углеводородов и бенз(а)пирена в составе отработанных газах увеличивается, а также возрастает и тенденция двигателя к дымлению. Производство этилированного топлива в России составляет 55 %. В настоящее время в крупных городах, таких как Москва и Санкт-Петербург, запрещено использование этилированного бензина, а также принимаются решения о сокращении его производства. Считается, что один автомобиль при среднем пробеге 10 тыс. км/год и расходе топлива 13,5 л на 100 км, при содержании ТЭС в топливе — 0,58 г/кг ежегодно выбрасывает около 2 кг твердых частиц, содержащих примерно 370 г свинца. При сжигании 1 м3 дизельного топлива выделяется до 50 г свинцовых примесей. Таким образом, при интенсивности движения дизельных автомобилей 1 000 ед./сут, эмиссия свинца на 1 пог. км автодороги составит около 60 кг/год. Доля отходящих газов в объеме выбросов тяжелых металлов составляет 65 %. Источником еще 20 % загрязнений тяжелых металлов являются кар-терные газы, остальные 15 % составляют испарения из топливного бака и карбюратора. Распределение загрязнений тяжелыми металлами по источникам выглядит следующим образом: отходящие газы ДВС — 50 %, картер-ные газы — 25, испарения из топливного бака и карбюратора — 25 %. Большая часть свинца в отходящих газах находится в виде галоида РЬСШг и комплекса галоида амония и галоида PD2NH4 PbClBr, РЬВгг, РЬ(ОН)Вг, (РЮ)2-РЬВг2, (PbO)2 PbBrCl. В атмосфере 75% брома и 30-40% хлоридов разрушается с образованием карбоната и оксикарбоната свинца. В атмосфере свинец может легко связываться со следами йода и образовывать стабильные соединения, которые препятствуют прохождению к земле солнечной радиации. По разным оценкам свинец может удерживаться в воздухе от 1 до 4 недель. Кроме того, автотранспортные средства — это источники резиновой пыли. Легковой автомобиль до момента полного износа рисунка протектора (в расчете на полный комплект шин) выбрасывает в окружающее пространство в среднем 14,2 кг такой пыли, а грузовой автомобиль или автобус — по 92,2 кг. Важным фактором негативного воздействия автомобильного транспорта на окружающую среду является поверхностный сток взвешенных частиц и нефтепродуктов с дорожной одежды. Помимо этих веществ в нашей стране за пределы автомобильных дорог со стоками и снегом поступает в год около 500 тыс.т солей, используемых для борьбы с гололедом в зимний период. Загрязнение территории придорожной полосы осуществляется пылью, твердыми выпадениями из атмосферы и тяжелыми металлами. Накопление тяжелых металлов в почвах придорожной полосы оказывает влияние на процессы почвообразования, изменяет вегетационный период растений, оказывает влияние на урожайность семье хозяйственных культур и косвенное влияние на человека при потреблении им растительной пищи, с большим содержанием тяжелых металлов. Загрязненность придорожного пространства от автотранспортных средств зависит, кроме дорожных условий и качества топлива, от структуры автотранспортного потока и его интенсивности. Значение этого показателя увеличивается по мере преобладания грузовых автомобилей и общественного пассажирского транспорта. Существует специальная классификация транспортных условий, основанная на показателе интенсивности движения (количество автотранспортных средств в час): легкие — до 1 100, средние— 1 100-1 900, затруднительные — 1 900-2 500, тяжелые — 2 500-3 000 и критические — 3000-4000 и выше. В США интенсивность действующей автотранспортной нагрузки оценивается по скорости движения транспортного потока и длительности поездки (время в пути). Влияние строительства дорог на биосферу заключается в следующем: 1. Неудобство населению — шум, вибрации, создающиеся при движении автомобилей, загрязнение отходящими газами. 2. Экономические потери — необходимость вырубки леса, сноса зданий и сооружений. 3. Косвенный ущерб населению— нарушение художественной и эстетической ценности ландшафта. 4. Ущерб флоре и фауне — нарушение нормальных условий жизни, естественной системы поверхностного и подземного водоотвода. При строительстве, ремонте и эксплуатации автодорог выделяют следующие основные загрязнители биосферы: • отходящие газы двигателей внутреннего сгорания автомобилей; • продукты истирания шин, тормозных колодок и материала покрытия . автодороги; '■'• поливомоечные и ливневые стоки; • продукты антигололедных средств (главным образом Na и О); • пылевое загрязнение; • шумовое, электромагнитное, вибрационное и тепловое загрязнения, Суммарное воздействие всех рассмотренных выше факторов в масшта- бах России приносит ежегодный экологический ущерб (от загрязнения воз-духа и воды, размещения отходов и воздействия шума на население) в размере 18 трлн руб. (в ценах 1995 г.). Основная доля ущерба (78 связана с загрязнением атмосферы, а 18 % приходится на шумовые нагрузки. В структуре ущерба от загрязнения воздушного бассейна приоритет принадлежит выбросам свинца (55 %), затем оксидам азота (31 %), на альдегиды приходится около 7 %. При этом более половины соединений свинца и 80 % оксидов азота поступает в атмосферу от грузовых автомобилей и автобусов.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Факторы, определяющие степень влияния автотранспорта на биосферу» з дисципліни «Основи природокористування: екологічні, економічні та правові аспекти»
связана с загрязнением атмосферы, а 18 % приходится на шумовые нагрузки. В структуре ущерба от загрязнения воздушного бассейна приоритет принадлежит выбросам свинца (55 %), затем оксидам азота (31 %), на альдегиды приходится около 7 %. При этом более половины соединений свинца и 80 % оксидов азота поступает в атмосферу от грузовых автомобилей и автобусов. 