CC BY
33
Hygiene & Sanitation (Russian Journal). 2018; 97(12)
DOI: http://dx.doi.org/10.18821/0016-9900-2018-97-12-1171-1178
Original article
О КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2018 УДК 614.72:656.13
РахманинЮ.А.1, Леванчук А.В.2, Копытенкова О.И.3, ФроловаН.М.3, Сазонова А.М.2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО РИСКА ЗДОРОВЬЮ НАСЕЛЕНИЯ
ЗА СЧЁТ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ, ПОСТУПАЮЩИХ В АТМОСФЕРНЫЙ ВОЗДУХ
ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДОРОЖНО-АВТОМОБИЛЬНОГО КОМПЛЕКСА
'Федеральное государственное бюджетное учреждение «Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью» Министерства здравоохранения Российской Федерации, 119121, Москва;
2ФГБОУ ВО «Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I», 190031, Санкт-Петербург; 3ФБУН «Северо-Западный научный центр гигиены и общественного здоровья» Роспотребнадзора, 191036, Санкт-Петербург
Введение. Согласно материалам Всемирной организации здравоохранения, загрязнители атмосферного воздуха являются одним из наиболее значимых факторов, негативно влияющих на здоровье населения. Основным источником загрязнения воздушной среды городов является автомобильный транспорт. Определение количества загрязнителей воздушной среды жилых территорий в процессе эксплуатации дорожно-автомобиль-ного комплекса (ДАК) взвешенными веществами - важная процедура для контроля риска здоровью человека, планирования и оценки эффективности мероприятий по охране воздушной среды жилых территорий. Существующие нормативные и методические документы недостаточно регулируют мониторинг, анализ и оценку загрязнения атмосферного воздуха продуктами горения топлива и продуктами эксплуатации ДАК. Таким образом, целью настоящего исследования является определение дополнительного риска здоровью населения за счёт загрязнителей воздушной среды жилых территорий в результате эксплуатации ДАК. Материал и методы. Метод определения выбросов в воздушную среду жилых территорий в процессе эксплуатации ДАК осуществлён на основе действующей в настоящее время нормативно-методической документации. Для оценки интенсивности загрязнения использовались натурные наблюдения интенсивности транспортного потока в различные временные периоды на экспериментальных территориях. Количество загрязнителей, поступающих в атмосферный воздух в процессе эксплуатации ДАК, определяли отдельно для тормозной системы, шин и покрытия дорог.
Результаты. Руководствуясь построенной номограммой, учитывающей зону распространения загрязнения атмосферного воздуха, можно определить риск здоровью населения при эксплуатации ДАК на территории города на основе расчёта коэффициента опасности.
Обсуждение. На основе проведённых расчётов представлены данные о количестве загрязнителей, поступающих в воздушную среду мегаполисов в процессе эксплуатации ДАК (протекторы шин, тормозная система, дорожное покрытие) и от автомобильного транспорта различного типа за 1 год. Приведены данные о количестве качественном составе загрязняющих атмосферный воздух веществ, образующихся на участке автомобильной дороги длиной 1 км, за различные периоды времени (час, сутки) с целью выведения пространственно-временной характеристики загрязняющих веществ. На основе полученных данных проведены ориентировочные расчёты количества загрязнителей, выделяющихся в атмосферный воздух в процессе эксплуатации ДАК от автотранспортных средств, зарегистрированных ГИБДД Санкт-Петербурга в настоящее время и прогноз на период до 2020 года.
Заключение. Приведённые данные по расчёту коэффициента опасности от выбросов взвешенных веществ ДАК позволяют дополнить (суммировать) риск от всех составляющих источников ДАК. На основе представленного в номограмме расстояния от дороги до жилой застройки можно определить дополнительный риск здоровью населения за счёт загрязнителей, выделяющихся в атмосферный воздух в процессе эксплуатации ДАК по математической модели рассеивания.
Ключевые слова: автомобильный транспорт; загрязнение атмосферного воздуха; продукты эксплуатационного износа; риск здоровью; здоровье населения; оценка риска.
Для цитирования: Рахманин Ю . А. , Леванчук А. В . , Копытенкова О . И . , Фролова Н . М . , Сазонова А. М . Определение дополнительного риска здоровью населения за счёт загрязняющих веществ, поступающих в атмосферный воздух при эксплуатации дорожно-автомо-бильного комплекса. Гигиена и санитария. 2018; 97(12): 1171-1178. DOI: http://dx. doi. org/10.18821/0016-9900-2018-97-12-1171-1178
Для корреспонденции: Копытенкова Ольга Ивановна, доктор мед. наук, проф. , гл. науч. сотр . отдела гигиены ФБУН «Северо-Западный научный центр гигиены и общественного здоровья» Роспотребнадзора. E-mail: [email protected]
Rakhmanin Yu.A.1, Levanchuk A.V.2, Kopytenkova O.I.3, Frolova N.M.3, Sazonova A.M.2
DETERMINATION OF ADDITIONAL HEALTH RISK DUE TO POLLUTANTS IN AMBIENT AIR DURING OPERATION OF ROAD-VEHICLES COMPLEX
1Centre for Strategic Planning, Russian Ministry of Health, Moscow, 119991, Russian Federation; 2 Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University, 190031, St.-Petersburg, Russian Federation; 3North-WestPublic Health Research Center, Saint-Petersburg, 191036, Russian Federation
Introduction. According to the materials of the World Health Organization, air pollutants are one of the most significant factors affecting the health of the population. The main urban air pollution source is road transport. The determination of air pollutants amount during the operation of the road-vehicles complex (RVC) with suspended substances is an important procedure for monitoring the risk to human health, planning, and evaluation of measures for the protection of residential areas ambient air. The existing methodical documents and regulations do not fully regulate important aspects of air pollution monitoring and assessment by-products caused by exhaust gases of the
JifSrHeHa и санитария. 2018; 97(12)_
DOI: http://dx.doi.org/10.18821/0016-9900-2018-97-12-1171-1178 Оригинальная статья
vehicle and emissions associated with the operation of the RVC. Thus, the purpose of this study is to determine the additional population health risks due to pollutants reaching the air of residential areas during the RVC operation. Material and methods. The method of emissions measurement reaching the air during the operation of the RVC is based on existing methodical documents and regulations. To assess the pollution, the data of observations of the intensity of traffic flow in different time periods in the experimental territories are used. The calculation of pollutants amount released into the air during the operational wear of the RVC is determined separately for the tire treads, brake system, and road pavement.
Results. Guided by the constructed nomogram, taking into account distribution zone of the air pollution, it is possible to determine population health risk during the RVC operation in the city based on the calculation of the hazard coefficient. Discussion. On the basis of the calculations, data on the number ofpollutants reaching the air during the RVC operation (wear of tire treads, brake system, road pavement) and from vehicles of various types for 1 year are presented. The data on the pollutants quantities generating on the road on a per 1 km car run basis, reaching the ambient air for various periods of time (hours, days) with the aim of the derivation of the spatial-temporal characteristics of the pollutants. On the basis of the obtained data, approximate calculations of the number ofpollutants reaching the air during the operation of the RVC from all vehicles registered by St. Petersburg traffic police at the moment and the forecast for the period 2020 were carried out.
^n^us^m. The given data on the hazard coefficient calculation of suspended solids emissions of RVC allow summarizing the risk from all the compartmental RVC sources. On the basis of the distance from the road to residential buildings presented in the nomogram, it is possible to determine an additional population health risk due to pollutants reaching the air during the RVC operation using a mathematical model of dispersion.
Keywords: road transport; air pollution; wear and tear products; health risk; public health; risk assessment.
For citation: Rakhmanin Yu . A. , Levanchuk A. V. , Kopytenkova O . I . , Frolova N . M . , Sazonova A . M . Determination of additional health risk due to pollutants in ambient air during operation of road-vehicles complex. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal) 2018; 97(12): 1171-1178. (In Russ . ). DOI: http://dx. doi. org/10.18821/0016-9900-2018-97-12-1171-1178
For correspondence: Olga I. Kopytenkova, MD, Ph . D . , DSci . , Prof. , Chief researcher of the Department of hygiene North-West Public Health Research Center, Saint-Petersburg, 191036, Russian Federation. E-mail: [email protected] Information about authors:
Rakhmanin Yu . A, https://orcid. org/0000-0003-2067-8014; Kopytenkova O . I . , http://orcid . org/0000-0003-3557-2255; Frolova N . M . , http//orcid . org/0000-0001-6973-6479; Sazonova A. M . , http://orcid. org/0000-0002-9388-978X .
Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest. Acknowledgment. The study had no sponsorship . Received: 05 September 2018 Accepted: 20 December 2018
Введение
Загрязнители атмосферного воздуха, в соответствии информационными документам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), по доли их неблагоприятного воздействия на здоровье населения считаются одним из наиболее значимых факторов . Основным источником загрязнения воздушной среды городов является автомобильный транспорт В крупных городах доля загрязнителей, поступающих в воздушную среду от передвижных источников загрязнения атмосферы составляет 85-90%'. В связи с этим определение количества веществ, поступающих в атмосферный воздух непосредственно при эксплуатации ДАК в виде взвешенных веществ, необходимо для определения и оценки риска здоровью населения, обоснования и планирования мероприятий, направленных на охрану атмосферного воздуха и оценку эффективности этих мероприятий [1-4]. Действующие в настоящее время нормативные и методические документы2 не позволяют в полной мере регулировать мониторинг и оценку степени загрязнения атмосферного воздуха продуктами сгорания автомобильного топлива (в части соединений тяжёлых метал-
1 Директива 2008/50/ЕС Европейского парламента и Совета Европейского Союза от 21.05.2008 г. о качестве атмосферного воздуха и чистом воздухе для Европы .
2 Методика расчёта выбросов в атмосферу загрязняющих веществ
автотранспортом на городских магистралях» (М. , 1997 г. ); «Методика определения выбросов автотранспорта для проведения сводных расчетов загрязнения атмосферы городов» (СПб, 1999 г. ); «Расчётная инструкция (методика) по инвентаризации выбросов загрязняющих веществ автотранспортными средствами в атмосферный воздух» (М , 2008 г. ); «Расчётная инструкция (методика) по инвентаризации выбросов загрязняющих веществ от автотранспортных средств на территории крупнейших городов» (М . , 2008 г. ) .
лов) и выбросами при эксплуатации всего комплекса «Дорожное покрытие - автомобиль» .
Целью настоящего исследования является определение дополнительного риска здоровью населения за счёт загрязнителей, выделяющихся в атмосферный воздух в процессе эксплуатации ДАК
Материал и методы
Для оценки загрязнения воздушной среды улично-до-рожной сети продуктами эксплуатации ДАК используются данные наблюдений интенсивности транспортного потока в течение часа, суток, года на изучаемой территории Календарный год наиболее показательный период для расчёта и оценки загрязнения атмосферного воздуха в процессе эксплуатационного износа ДАК Вместе с тем среднее количество загрязнителей, поступающих в атмосферный воздух в процессе эксплуатации ДАК, рассчитывалось для каждого дня в году. Расчёт количества загрязнителей, выделяющихся в атмосферный воздух при эксплуатационном износе ДАК, определи отдельно для протекторов шин, тормозной системы и дорожного покрытия [5, 6].
Результаты
Расчёты риска здоровью от дополнительных выбросов взвешенных веществ дорожно-автомобильного комплекса на различных территориях проводятся в соответствии с Руководством3 . На рис . 1, 2, 3 приведены номограммы зависимости выбросов взвешенных веществ от интенсивно-
3 «Руководство по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду» 2.1.10.1920-04.
31
cp-fS
I- о О го tu T
3,532,521,51 -0,50
Легковые автомобили
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 Интенсивность движения, авт./ч
Рис . 1. Зависимость количества загрязнителя «взвешенные вещества», поступающего в атмосферный воздух на участке улично-до-рожной сети длиной 1 км при различной интенсивности транспортного потока в час (кг/км-ч) .
31
cp-fS
1- о
О ГО tu Т
40 -|
353025201510-
DOI: http://dx.doi.org/10.18821/0016-9900-2018-97-12-1171-1178
Original article
Легковые автомобили
Автобусы или грузовики
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 Интенсивность движения, авт./ч
Рис . 3 . Зависимость количества загрязнителя «взвешенные вещества», поступающего в атмосферный воздух на участке улично-до-рожной сети длиной 1 км при различной интенсивности транспортного потока в год (кг/км-год)
сти движения с учётом суммарного поступления вредных веществ от деструкции дорожного полотна, износа шин и тормозных колодок, т. е . всего комплекса ДАК в течение 1 ч и 1 сут[7].
Для расчётов риска здоровью населения, находящемуся под воздействием транспортных загрязнений ДАК, необходимо учитывать зону распространения загрязнения атмосферного воздуха [8]. На рис . 4 приведены данные, полученные опытным, а не расчётным путём
Характеристика риска развития неканцерогенных эффектов для отдельных веществ проводится на основе расчёта коэффициента опасности по формуле (1), приведенной в Руководстве3:
HQ = C / Crf ,
СП rf "
(1)
где HQ - коэффициент опасности; С - средняя концентрация, мг/м3; ^ - референтная концентрация, мг/м3 .
Коэффициент опасности для различных условий (острых или хронических воздействий химических веществ) рассчитывают отдельно3
Пример расчёта дополнительного риска при эксплуатационном износе ДАК:
TSP (взвешенные вещества) - аэрозоль (недифференцированная по химическому составу пыль), содержащаяся в воздухе улично-дорожной сети .
1. Интенсивность движения определяют методом подсчёта
31
I- о о го tu Т
40353025201510-
0-
Легковые автомобили
Автобусы или грузовики
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 Интенсивность движения, авт./ч
Рис . 2 . Зависимость количества загрязнителя «взвешенные вещества», поступающего в атмосферный воздух на участке улично-до-рожной сети длиной 1 км при различной интенсивности транспортного потока в сутки (кг/км-сут)
2 . По номограмме (см . рис . 4) на необходимом расстоянии определяют количество взвешенных веществ, выраженное в ПДКсс (К);
3 . Расчёт ведется по формуле (2):
HQ = 0,15 • К / C
(2)
где HQ - коэффициент опасности; 0,15 мг/м3 - ПДКсс (TSP); К - коэффициент, определяемый по номограмме 4; Crf - референтная концентрация (мг/м3) .
Референтная концентрация (мг/м3) при остром воздействии составляет 0,3 мг/м3, при хроническом -0,075 мг/м3; ПДКмр - 0,5 мг/мЗ, ПДКсс - 0,15 мг/м3 .
Обсуждение
Срок максимальной эксплуатации протекторов шин (стандартных) составляет примерно 50 000-60 000 км . Общий вес шины за период эксплуатации уменьшается на 10% (UK environmental protection Agency, 1998 г ) . Протекторы грузовых автомобилей рассчитаны в среднем на 100 000 км . Количество материала, поступающего в окружающую среду, зависит от вида автомобиля (легковой,
1614121086420-
tuer
зЕ=
со S
СО Ц
CQ О
К ^
=1 g го 5
О. CD
CD CD 3-СО
10 20 30 40 50 60 70 80 Расстояние от проезжей части, м
-1000 АТС ---2500 АТС —о— 4000 АТС
-1500 АТС ........3000 АТС —•—4500 АТС
-2000 АТС —■— 3500 АТС —5000 АТС
90
Рис . 4 . Зависимость концентрации взвешенных веществ в атмосферном воздухе улично-дорожной сети на различном расстоянии от проезжей части и различной интенсивности транспортных потоков (доли ПДКсс) .
]^[игиена и санитария. 2018; 97(12)
DOI: http://dx.doi.org/10.18821/0016-9900-2018-97-12-1171-1178 Оригинальная статья
Таблица 1
Количество загрязняющих веществ (в кг/год), выделяющихся в атмосферный воздух улично-дорожной сети, при износе компонентов дорожно-автомобильного комплекса (Леванчук А.В., 2015)
Тип автомобиля Количество загрязняющих веществ, кг/год
Шины Тормозная система Дорожное покрытие
Легковой 4,9 0,3 3,1
Грузовой 34,1 7,6 22,6
Автобус 33,9 19,7 24,7
грузовой, пассажирский), его грузоподъёмности, режима эксплуатации . Количестве истираемого материала шин может достигать 6 кг для легковых автомобилей (4 шины), до 10 кг для грузового автомобиля или автобуса .
Движение автомобилей по улично-дорожной сети населённых пунктов сопровождается частыми ускорением, торможением, поворотами и движением в «пробках» . Коэффициент износа протекторов шин на улично-дорожной сети населённых пунктов в 1,5 раза больше, т. к . средняя скорость составляет 40 км/ч (наиболее неблагоприятная с точки зрения эксплуатационного износа)
Коэффициент износа протекторов шин автомобилей большой грузоподъёмности за счёт того, что их шины имеют более широкую беговую дорожку, закономерно превышает коэффициент износа шин автомобилей малой грузоподъёмности Коэффициент износа протекторов шин грузовых автомобилей может достигать 189 мг/маш . -км, при этом у автобусов (с учётом характера их движения по улично-дорожной сети) - 192 мг/маш . -км [9]. Износ протекторов шин для автомобилей большой грузоподъёмности в 5-14 раз превышает таковой для легковых автомобилей. Количество загрязнителей, поступающих в окружающую среду, зависит от количества колёс автомобиля, климатических условий территории и характера эксплуатации транспортного средства
Чтобы рассчитать количеств загрязнителей, выделяющихся в воздушную среду улично-дорожной сети, при износе протектора шин учитывают такие технические характеристики, как максимальная и минимально допустимая высота рисунка протектора новой шины (мм)4 .
В основе определения количества изношенных шин лежит среднегодовой пробег автомобилей Для крупных городов среднегодовой пробег легковых автомобилей составляет 18,6 тыс . км, для грузовых автомобилей высокой грузоподъемности - 40,0 тыс км, для грузовых автомобилей средней грузоподъёмности - 50,0 тыс . км, для автобусов - 60,0 тыс . км [10, 11].
Нормативный ресурс протекторов шины определяют в соответствии с требованиями нормативного документа4 На основе требований данного документа для учёта «категории условий эксплуатации автотранспортного средства» и «условий работы автомобиля» введены поправочные коэффициенты
Влияние на степень износа протекторов погодно-климатических условий учитывается введением дополнительных коэффициенты: К( - для учёта влияния температуры дорожного покрытия; Кш - для учёта влияния влажности дорожного покрытия . Расчёт износа протектора шин определяется по формуле (3):
1и.п. =К1 'Ктг
П.
,
(3)
где 1и.п. - количество веществ, поступающих в окружающую среду улично-дорожной сети в процессе износа протекторов шин; К - коэффициент, учитывающий влияние температурного режима территории; К - коэффициент, учитывающий влажностные характеристики территории; пк - число колёс транспортного средства, шт. ; к - коэффициент для учёта ресурса протектора шин; рп. ш • - плотность материала (г/см3); Vu.п . - среднегодовой объём утраты протектора шины (см3) .
Климатический коэффициент К для определённой территории рассчитывают с учётом износа шинного материала в сезоны года при положительных и отрицательных температурах дорожного покрытия (4):
(4)
где п1, п2 - среднее количество суток в году с положительной и отрицательной температурой дорожного покрытия; К+а , К-и - климатический коэффициент износа шинного материала при положительных и отрицательных температурах дорожного покрытия; р+^, - доля дней за год с положительными и отрицательными температурами дорожного покрытия
Исследованиями [12-14] установлено, что для климатических условий Северо-Западного региона коэффициент к = 1,07 .
Климатический коэффициент влажности К„ учитывает среднегодовое количество число дней с осадками, длительно увлажняющими дорожное покрытие Климатический коэффициент К рассчитывали по формуле (5):
г=1
¿=1
(5)
4 Временные нормы эксплуатационного пробега шин АТС . РД 3112199-1085-02. М . 2002.
где п}, п2 - число дней в году с увлажнённым и сухим дорожным покрытием; рв1 ,рс1 - доля дней в году с увлажнённым и сухим дорожным покрытием; Квы = 1,25 - для тех дней, когда интенсивность осадков составляет более 1 мм; КсМ!1 = 1,0 - используется для дней, когда интенсивность осадков составляет менее 1 мм
Исследованиями [12-14] установлено, что для климатических условий Северо-Западного региона коэффициент К = 1,12 .
Для учёта более высокой удельной плотности материала, используемого при изготовлении шин грузовых транспортных средств, при расчёте количества взвешенных веществ, выделяющихся в атмосферный воздух улично-дорожной сети в результате истирания протектора их шин необходимо принимать коэффициент 0,8 Кроме того, в расчётах необходимо учитывать, что удельная масса материала для легковых автомобилей составляет 1,4 г/см3, для грузовых и автобусов - 1,7 г/см3 [15] .
Количество загрязняющих веществ, выделяющихся в атмосферный воздух улично-дорожной сети, при износе шинного материала одного автомобиля (кг/год) представлено в табл 1
Вклад в количество загрязнителей атмосферного воздуха улично-дорожной сети вносят тормозные колодки, в состав которых входят фрикционные смеси, включающие стружку из цветных металлов
Интенсивность износа тормозной системы легковых автомобилей варьируется в пределах от 8,79 до 20,04 мг/маш . -км . От одной грузовой машины на участке
улично-дорожной сети длиной 1 км малой грузоподъемности выделяется от 29 до 84 мг/маш . -км, от грузовых автомобилей и автобусов - 47-110 мг/маш . -км . Выявлена линейная зависимость количества загрязнителей, выделяющихся в окружающую среду от средней скорости движения автомобиля . Для скорости 40 км/ч, характерной для мегаполиса, количество фрикционного материала ориентировочно составляет 10 мг/маш . -км [16].
При расчёте количества загрязнителей, поступающих в атмосферный воздух улично-дорожной сети, при эксплуатационном износе тормозных накладок одного автомобиля в год использовали формулу (6):
/ = 77
п.н. Рф.л
■v..
(6)
где 1ин - количество материала тормозных накладок, поступающего от одного автомобиля в атмосферный воздух в год; птн - коэффициент, учитывающий ресурс тормозных накладок; 2тн - число тормозных накладок изнашиваемых за год; рфм - удельная плотность материала накладок, г/см3; V - объём материала, изношенного за год, см3 .
Как и для протекторов шин количество материала тормозной системы, поступающее в атмосферный воздух от различных транспортных средств, используют средние величины годовых пробегов автомобилей различного типа . Средние величины, количество загрязнителей, поступающих в атмосферный воздух улично-дорожной сети при износе тормозной системы одного транспортного средства, представлены также в табл 1
Важнейшим компонентом автомобильно-дорожного комплекса, с точки зрения влияния на качество атмосферного воздуха улично-дорожной сети, является дорожное покрытие Колея на дорожном покрытии возникает чаще всего в результате его абразивного износа. Как и в случае протекторов шин на интенсивность износа дорожного покрытия влияние оказывают погодно-климатические условия: температура дорожного покрытия, число случаев перехода температуры через 0; увлажняющие дорожное покрытие атмосферные осадки
Эксплуатационный износ дорожного покрытия определяли по формуле (7):
h.n=Kt-Kw
(7)
Количество TSP
где 1д.п. - количество загрязнителей, поступающих в атмосферный воздух улично-дорожной сети при износе дорожного покрытия; К - климатический температурный коэффициент; К - климатический влажностный коэффициент; Lк - длина колеи дорожного покрытия, км; k - коэффициент для учёта материала дорожного покрытия (чаще всего асфальто-бетон); Рь.п. - удельная плотность материала дорожного покрытия, кг/ м3; 8к,д,п . - площадь сечения колеи, м2 в год [17].
Для определенной территории коэффициенты К и К определяют с учётом износа при различных температурах дорожного покрытия . Для расчётов в климатической зоне Северо-Западного региона можно использовать коэффициенты К и К,, равные 1,0 .
Расчётное количество загрязняющих веществ, выделяющихся в атмосферный воздух улично-дорожной сети при износе дорожного покрытия с учётом среднего-
DOI: http://dx.doi.org/10.18821/0016-9900-2018-97-12-1171-1178
Original article
Таблица 2
Расчётные значения (в мм/год) абразивного износа покрытия из асфальтобетона дорог различной категории колёсами без шипов*
Нормируемый показатель
Категория дороги (СП 34. 13330. 2012)
I
II
III
IV
Количество автомобилей, двигающихся по одному следу в час, авт. /ч
250
200
150
70
Суточная интенсивность > 7000 движения автотранспорта, авт /сут
3000-7000 1000-3000 100-1000
Величина износа толщины слоя покрытия за год, мм/год
4,0
2,5
1,5
< 1,0
Примечание . * - СП 34.13330.2012. Автомобильные дороги .
дового пробега по территории города автотранспортных средств различного типа, приведено в табл 1
В табл 2 представлены значения абразивного износа дорожного покрытия из наиболее часто используемого материала - асфальтобетона
При пространственно-временной характеристике загрязняющих веществ, выделяющихся в атмосферный воздух улично-дорожной сети, важно знать количество загрязнителей, образующихся при эксплуатационном износе ДАК на протяжении 1 км длины дороги .
Расчёты позволили установить, что при пробеге автомобиля длиной 1 км в окружающую среду при изнашивании протекторов шин легковых автомобилей выделяется примерно 0,26 • 10-3 кг/км шинного материала, у грузового автомобиля - примерно 1,7 • 10-3 кг/км, , у пассажирского автотранспорта (автобус, троллейбус) - 1,1 • 10-3 кг/км . При эксплуатации накладок тормозной системы -0,02 • 10-3, 0,19 • 103, 0,33 10-3 кг/км, при эксплуатации дорожного асфальтобетонного прорытия - 0,34 • 10-3, 11,32 • 103, 0,82 • 103 кг/км соответственно [18].
При определении пространственно-временной характеристики загрязнения атмосферного воздуха улично-дорож-ной сети ДАК необходимо использовать данные ГИБДД о средней скорости движения автомобилей различного типа по изучаемой территории . Нашими исследованиями установлено, что по территории крупных городов ориентировочная средняя скорость легковых и грузовых автомобилей
Таблица 3
Расчётное количество загрязнителей (в кг), выделяющихся в атмосферный воздух улично-дорожной сети, при эксплуатационном износе ДАК
Тип автомобиля
Легковые
Грузовые
Автобусы
Час Сутки
Час Сутки
Час Сутки
При износе шинного материала 10,4 • 10-3 ± 0,9 • 10-3 68,4 • 10-3 ± 2,4 • 10-3 17,0 • 10-3 ± 1,0 • 10-3 13,6 • 10-3 ± 1,0 • 10-3 187,4 • 10-3 ± 3,6 • 10-3 185,8 • 10-3 ± 4,3 • 10-3
При износе материала накладок тормозной системы 0,8 • 10-3 ± 0,04 • 10-3 7,6 • 10-3 ± 0,03 • 10-3 4,96 • 10-3 ± 0,07 • 10-3 1,02 • 10-3 ± 0,07 • 10-3 20,8 • 10-3 ± 0,16 • 10-3 54,25 • 10-3 ± 1,29 • 10-3 При износе материала дорожного покрытия 10-3 ± 1,08 • 10-3 452,8 • 10-3 ± 22,9 • 10-3 123,6 • 10-3 ± 6,4 • 10-3 10-3 ± 125 • 10-3 1240 6 • 10-3 ± 57 1 • 10-3 1354 4 • 10-3 ± 57 4 • 10-3
13,6 17 3
]][игиена и санитария. 2018; 97(12)
DOI: http://dx.doi.org/10.18821/0016-9900-2018-97-12-1171-1178 Оригинальная статья
Таблица 4
Реальное и прогнозируемое количество автомобилей (в шт.), зарегистрированных ГИБДД Санкт-Петербурга
Год Группа автомобилей
Легковые Грузовые Автобусы Всего
2015 1 857,0 142,8 30,91 2 030,8
2020 2 224,0 159,4 36,6 2 420,0
Таблица 5
Количество загрязнителей, поступающих в атмосферный воздух улично-дорожной сети при эксплуатации дорожно-автомобильного транспорта
Тип Количество загрязнителей от всех автомобилей, т/год
автомобиля 2015 год 2020 год
Износ шинного материала:
Легковой 9,1 10,9
Грузовой 4,8 5,4
Автобус 1,0 1,2
Итого 14,9 17,5
Износ материала накладок тормозной системы:
Легковой 0,54 0,64
Грузовой 1,09 1,21
Автобус 0,60 0,72
Итого 2,23 2,57
Износ материала дорожного покрытия:
Легковой 5,79 6,93
Грузовой 3,21 3,60
Автобус 0,76 0,90
Итого 9,76 11,43
Всего... 26, 9 31,6
составляет 40 км/ч, рейсовых городских автобусов - 15 км/ч . Расчётное количество загрязнителей, выделяющихся в атмосферный воздух улично-дорожной сети, при эксплуатационном износе ДАК представлено в табл . 3 .
Результаты расчётов количества загрязнителей, поступающих в атмосферный воздух улично-дорожной сети при эксплуатации ДАК, проведены для примера на территории г. Санкт-Петербурга. Расчёты проведены в качестве прогноза на 2020 г. (табл . 4, 5) [19, 20-25].
Исходными данными для расчёта приняты следующие параметры Средняя скорость легкового автомобиля на территории города 40 км\час; средняя скорость грузового автомобиля на территории города 40 км/ч; средняя скорость автобуса на территории города 18 км/ч; среднегодовой пробег легковых Lk = 18 600 км; среднегодовой пробег грузовых автомобилей Lk = 40 000 км; среднегодовой пробег автобусов Lk = 60 000 км, реальное и прогнозируемое количество автотранспортных средств представлено в табл 4
Пример расчёта в дальнейшем можно использовать для расчёта рассеивания и определения различных видов риска здоровью населения при эксплуатации ДАК на территории города в целом .
Заключение
Таким образом, для определения дополнительного риска здоровью населения от эксплуатационного износа дорожно-автомобильного комплекса можно использовать две схемы - базовую и сокращённую (рис 5)
Базовая схема включает определение количества и морфологического состава транспортных потоков; расчёт количества загрязнителей, выделяющихся в воздушную среду улично-дорожной сети с использованием формул (3), (4), (5); расчёт суммарного количества загрязнителей; определение величины выбросов в г/с на основе среднего скоростного режима по участку дороги; расчёт рассеивания загрязнителей и определение концентрации на различном расстоянии от дороги; расчёт показателя риска здоровью населения в соответствии с формулами (1) и (2) Сокращённая схема осуществляется на основе использования номограмм 1, 2, 3 или 4
Приведённые данные по расчёту коэффициента опасности от выбросов взвешенных веществ ДАК позволяют дополнить (суммировать) риск от всех компонентов, составляющих ДАК
Определение риска здоровью по формулам 1 и 2
Рис . 5 . Схема определения дополнительного риска здоровью населения, связанного с эксплуатационным износом ДАК .
Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки . Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов
Литер ату р а
1. Леванчук А . В . Обоснование разработки информационно-аналитической технологии системы социально-гигиенического мониторинга . Безопасность жизнедеятельности. 2009; 11: 24-29 .
2 . Копытенкова О . И . , Леванчук А. В . , Мингулова И . Р. , Турсунов
3 . Ш . Обоснование направлений социально-гигиенического мониторинга. В кн . : Рахманин Ю .А . , ред . Приоритеты профилактического здравоохранения в устойчивом развитии общества: состояние и пути решения проблем: материалы Пленума Научного совета по экологии и гигиене окружающей среды Российской Федерации. М . ; 2013: 184-187 .
3 . Леванчук А. В . , Копытенкова О . И . Гигиеническая характеристи-
ка риска здоровью населения, проживающего на территории мегаполисов вдоль автомобильных дорог. В кн . : Рахманин Ю . А . , ред . Материалы Пленума Научного Совета РФ по экологии человека и гигиене окружающей среды (17-18 декабря 2015 г.). М . ; 2015:236-237 .
4 . Рахманин Ю .А. , Леванчук А. В . Современные направления со-
вершенствования методологии социально-гигиенического мониторинга загрязнений, связанных с эксплуатацией дорож-но-автомобильного комплекса. В кн . : Материалы XI Международного симпозиума «Экология человека и медика - биологическая без-опасность населения. Кипр, г. Айя-Нага; 2016: 1-3 .
5 . Леванчук А . В . , Мингулова И . Р. , Копытенкова О . И . Методиче-
ские подходы к количественной оценке взвешенных веществ, поступающих в окружающую среду при эксплуатации транс-портно-дорожного комплекса Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития 2012: сборник научных трудов SWorld. Одесса; 2012; Т. 1, № 3: 66-74
6 . Леванчук А . В . , Копытенкова О . И . Методические аспекты гиги-
енической оценки атмосферного воздуха в районах с развитой инфраструктурой . Атмосфера. 2010; 4: 19-21.
7 . Рахманин Ю .А . , Леванчук А. В . Гигиеническая оценка атмос-
ферного воздуха в районах с различной степенью развития доржно-автомобильного комплекса . Гигиена и санитария. 2016; 11: 1117-1121.
8 . Берлянд М .Е . , Генихович Е . Л . , Оникул Р. И . Моделирование за-
грязнения атмосферы выбросами из низких и холодных источников . Метеорология и гидрология. 1990; 5: 5-16 .
9 . Stalnaker D . , Turner J ., Parekh D . , Whittle B . , Norton R . Indoor
simulation of tyre wear: some case studies. Tyre Science and Technology. 1996; 24: 94-118.
10 . Волкодаева М . В . , Полуэктова М . М . Оценка качества атмосфер-
ного воздуха при реализации европейских требований на ограничение выбросов автотранспорта (на примере отдельных автомагистралей г. Санкт-Петербург) . Информационный бюллетень: Вопросы охраны атмосферы от загрязнения. 2005; 1 (31): 121132 .
11 Волкодаева М В Зона влияния выбросов городского транспорта Экология урбанизированных территорий 2008; 4: 30-33
12 Битюкова В Р Социально-экологические проблемы развития городов России М: Либроком; 2009
13 Птюшкин А Н Геоэкологические исследования химического загрязнения земельного отвода под строительство кольцевой автомобильной дороги вокруг г. Санкт-Петербург. Экология урбанизированных территорий 2007; 3: 69-74
14 Копытенкова О И , Леванчук А В , Мингулова И Р Гигиеническая характеристика химического загрязнения окружающей среды в процессе эксплуатации транспортно-дорожного комплекса Профилактическая и клиническая медицина. 2012; 3 (44): 87-92 .
15 Леванчук А В , Копытенкова О И , Мингулова И Р Геоэкоза-щитные мероприятия для сохранения санитарно-эпидемиологического благополучия населения при строительстве транс-портно-дорожного комплекса урбанизированных территорий Современные направления теоретических и прикладных исследований 2013: сборник научных трудов SWorld. Одесса; 2013; Т.
4 (1): 92-102.
DOI: http://dx.doi.org/10.18821/0016-9900-2018-97-12-1171-1178
Original article
16 . Леванчук А . В . Гигиеническая характеристика загрязнения окру-
жающей среды продуктами эксплуатационного износа тормозной системы автомобилей . Успехи современной науки: международный научно-исследовательский журнал 2016; 2, Т 3: 82-85
17 . Носов В . П . , Джалилов М . Ф . Исследование износостойкости ас-
фальтобетона В кн : Научно-технические проблемы дорожной отрасли стран СНГ: сборник научных трудов М : Межправительственный совет дорожников; 2000: 131-139
18 . Рахманин Ю .А . , Леванчук А. В . Качественная и количественная
характеристика загрязнения окружающей среды продуктами эксплуатационного износа компонентов дорожно-автомобиль-ного комплекса. Успехи современной науки: международный научно-исследовательский журнал. 2016; 1 (4): 158-162
19 Леванчук А В Гигиеническое прогнозирование загрязнения окружающей среды урбанизированной территории продуктами эксплуатационного износа дорожно-автомобильного комплекса Профилактическая и клиническая медицина. 2015; 1(54): 15-21.
20 Леванчук, А В , Копытенкова О И , Башкетова Н С Количественная характеристика уровня загрязнения окружающей среды автомобильно-дорожным комплексом В кн : Рахманин Ю А , ред Приоритеты профилактического здравоохранения в устойчивом развитии общества: состояние и пути решения проблем: материалы Пленума Научного совета по экологии и гигиене окружающей среды Российской Федерации М ; 2013: 209211
21 Леванчук А В Гигиеническое обоснование воздействия дорож-но-автомобильного комплекса на атмосферный воздух жилой территории. Автореферат дис. ... доктора медицинских наук Сев.-Зап. гос. мед. ун-т им. И.И. Мечникова. Санкт-Петербург, 2017
22 Леванчук А В Гигиеническая характеристика воздушной среды в зоне влияния дорожно-автомобильного комплекса Медицина и образование в Сибири. 2015;(1): 5 .
23 Леванчук А В Загрязнение окружающей среды продуктами эксплуатационного износа автомобильных шин . Технологии тех-носферной безопасности. 2014; 56 (4): 32 .
24 Рахманин Ю А , Леванчук А В Гигиеническая оценка атмосферного воздуха в районах с различной степенью развития до-рожно-автомобильного комплекса . Гигиена и санитария. 2016; 95 (12):1117-1121 .
25 Горшкова И А , Макарова О Ю Анализ загрязнения атмосферного воздуха выбросами автотранспортных средств в условиях сложившейся градостроительной ситуации в центральной части Санкт-Петербурга . Интернет-журнал Науковедение. 2014; 23 (4): 8
References
1. Levanchuk A . V. Rationale for the development of information-analytical system technology, socio-hygienic monitoring . Bezopasnost' zhiznedeyatel'nosti. 2009; 11: 24-29 . (in Russian)
2 . Kopytenkova O . I . , Levanchuk A . V. , Mingulova I . R . , Tursunov Z . Sh .
Directions justification of social and hygienic monitoring . In . : Rakhmanin Yu . A . , ed . Priorities of preventive health care in sustainable development of society: state and ways of solving problems: materials of the Plenum of the Scientific Council on ecology and environmental hygiene of the Russian Federation. [Prioritety profilak-ticheskogo zdravoohraneniya v ustojchivom razvitii obshchestva: sostoyanie i puti resheniya problem: materialy Plenuma Nauchnogo soveta po ehkologii i gigiene okruzhayushchej sredy Rossijskoj Fed-eracii.] . М. ; 2013: 184-187. (in Russian)
3 . Levanchuk A . V. , Kopytenkova O . I . Hygienic characteristics of
health risk of the population living on the territory of megacities along highways . In . : Rakhmanin Yu . A . , ed . Materials of the Plenum of the Scientific Council of the Russian Federation on human ecology and environmental hygiene (17-18 December 2015).[Materialy Plenuma Nauchnogo Soveta RF po ehkologii chelo-veka i gigiene okruzhayushchej sredy (17-18 dekabrya 2015.)]. М . ; 2015: 236-237. (in Russian)
4 . Rakhmanin Yu .A . , Levanchuk A . V. Modern directions of improving
the methodology of socio-hygienic monitoring of pollution associated with the operation of the road-car complex . In: Proceedings of the
JiprHeHa и санитария. 2018; 97(12)_
DOI: http://dx.doi.org/10.18821/0016-9900-2018-97-12-1171-1178 Оригинальная статья
XI international Symposium «Human ecology and medicine-biological safety - danger of population». [Materialy XIMezhdunarodnogo simpoziuma «Ehkologiya cheloveka i medika - biologicheskaya bezopasnost' naseleniya]. Cyprus, Ayia-Naga; 2016: 1-3 . (in Russian)
5 . Levanchuk A . V. , Mingulova I . R . , Kopytenkova O . I . Methodological
approaches to the quantitative assessment of suspended substances entering the environment during the operation of the transport and road complex . Nauchnye issledovaniya i ih prakticheskoe primene-nie. Sovremennoe sostoyanie i puti razvitiya 2012: sbornik nauchnyh trudov SWorld. Odessа; 2012; 1 (3): 66-74 . (in Russian)
6 . Levanchuk A . V. , Kopytenkova O . I . Methodological aspects of hy-
gienic assessment of atmospheric air in areas with developed infrastructure . Atmosfera. 2010; 4: 19-21. (in Russian)
7 . Rakhmanin Yu .A. , Levanchuk A .V. Hygienic assessment of atmo-
spheric air in the areas with different degrees of the development of the road-traffic complex . Gigiena i sanitariya. 2016; 11: 1117-1121. (in Russian)
8 . Berlyand M . E . , Genihovich E . L . , Onikul R . I . Modelling of atmo-
spheric pollution by emissions from low and cold sources Meteo-rologiya i gidrologiya. 1990; 5: 5-16 . (in Russian)
9 . Stalnaker D . , Turner J . , Parekh D . , Whittle B . , Norton R . Indoor sim-
ulation of tyre wear: some case studies . Tyre Science and Technology . 1996; 24: 94-118 .
10 . Volkodaeva M . V. , Poluehktova M . M . Assessment of air quality in
the implementation of European requirements for limiting emissions of vehicles (for example, individual highways in St. Petersburg) . In-formacionnyj byulleten': Voprosy ohrany atmosfery ot zagryazneni-ya. 2005; 31 (1): 121-132 . (in Russian) 11. Volkodaeva M . V. Zone of influence of urban transport emissions . Eh-kologiya urbanizirovannyh territorij 2008; 4: 30-33 (in Russian)
12 . Bityukova V. R . Social and environmental problems of Russian cities
development. [Social'no-ehkologicheskie problemy razvitiya goro-dov Rossii] . М: Librokom; 2009. (in Russian)
13 Ptyushkin A N Geoecological studies of chemical pollution of land allotment for the construction of the ring road around St. Petersburg . Ehkologiya urbanizirovannyh territorij. 2007; 3: 69-74 . (in Russian)
14 Kopytenkova O I , Levanchuk A V , Mingulova I R Hygienic characteristics of chemical pollution in the operation of transport-road complex . Profilakticheskaya i klinicheskaya medicina. 2012; 44 (3): 87-92 (in Russian)
15 Levanchuk A V , Kopytenkova O I , Mingulova I R , Geo-envi-ronmental measures to preserve the sanitary and epidemiological welfare of the population in the construction of transport and road complex of urban areas Nauchnye issledovaniya i ih prakticheskoe primenenie. Sovremennoe sostoyanie I puti razvitiya 2013: sbornik nauchnyh trudov SWorld.. Odessa; 2013; 4: 92-102 . (in Russian)
16 . Levanchuk A. V. Hygienic characteristics of environmental pollution
products of operational wear of the brake system of cars . Uspekhi sovremennoj nauki: mezhdunarodnyj nauchno-issledovatelskij zhur-nal. 2016; 3 (2): 82-85 . (in Russian)
17 . Nosov V. P. , Dzhalilov M . F. Study of wear resistance of asphalt con-
crete . In: Scientific and technical problems of the road industry of the CIS countries: collection of scientific works. [Nauchno-tekh-nicheskie problemy dorozhnoj otrasli stran SNG: sbornik nauchnyh trudov], М.: Mezhpravitel>stvennyj sovet dorozhnikov; 2000: 131139 . (in Russian)
18 . Rakhmanin Yu . A . , Levanchuk A . V. Qualitative and quantitative
characteristics of environmental pollution by wear and tear products of road-car complex components . Uspekhi sovremennoj nauki: mezhdunarodnyj nauchno-issledovatelskij zhurnal. 2016; 1 (4) 158162 . (in Russian)
19 Levanchuk A V Hygienic forecasting of the urban area at exploitation of the road-car complex . Profilacticheskay I klinicheskaya medicina. 2015; 54 (1): 15-21. (in Russian)
20 . Levanchuk, A . V. , Kopytenkova O . I . , Bashketova N . S . Quantita-
tive characteristics of the level of environmental pollution of the road complex In : Rakhmanin Yu A , ed Priorities of preventive health care in sustainable development of society: state and ways of solving problems: materials of the Plenum of the Scientific Council on ecology and environmental hygiene of the Russian Federation. [Prioritety profilakticheskogo zdravoohraneniya v ustojchivom razvitii obshchestva: sostoyanie i puti resheniya problem: materialy Plenuma Nauchnogo soveta po ehkologii i gigiene okruzhayushchej sredy Rossijskoj Federacii]. М . ; 2013: 209-211. (in Russian)
21. Levanchuk A . V. Gigienicheskoe obosnovanie vozdejstviya dorozhno-avtomobil>nogo kompleksa na atmosfernyj vozduh zhiloj territorii . Avtoreferat dis . . . . doktora medicinskih nauk. Sev. -Zap . gos . med. un-t im . I . I . Mechnikova. Sankt-Peterburg, 2017
22 Levanchuk A V Gigienicheskaya harakteristika vozdushnoj sredy v zone vliyaniya dorozhno-avtomobil>nogo kompleksa . Medicina i obrazovanie v Sibiri. 2015; (1): 5 .
23 Levanchuk A V Zagryaznenie okruzhayushchej sredy produktami ehkspluatacionnogo iznosa avtomobil'nyh shin . Tekhnologii tekh-nosfernoj bezopasnosti. 2014 . 56 (4): 32 .
24 . Rahmanin YU . A . , Levanchuk A . V Gigienicheskaya ocenka atmos-
fernogo vozduha v rajonah s razlichnoj stepen'yu razvitiya doro-zhno-avtomobil'nogo kompleksa Gigiena i sanitariya 2016; 95 (12):.1117-21.
25 Gorshkova I A , Makarova O YU Analiz zagryazneniya atmos-fernogo vozduha vybrosami avtotransportnyh sredstv v usloviyah slozhivshejsya gradostroitel'noj situacii v central'noj chasti Sankt-Peterburga Internet-zhurnal Naukovedenie 2014; 23 (4): 8
Поступила 05 . 09 . 2018 Принята к печати 20 . 12 . 2018
