CC BY
156
УДК 502(031)
ОПТИМИЗАЦИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ НА УРБАНИЗИРОВАННОЙ ТЕРРИТОРИИ КАК СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
В.Н. Лисьев, доцент, к.т.н., ХНАДУ
Аннотация. Предлагается оптимизировать применение транспортных средств в городской черте для решения современных автомобильно-экологических проблем городов с многомиллионным населением.
Ключевые слова: оптимизация, транспортные средства, окружающая среда, урбанизированная территория.
Введение
Современный транспорт - особый источник воздействия на природу и биоту, прежде всего - на человека, а также на инженерные сооружения, расположенные вдоль улиц и дорог. Опасность и степень воздействия автомобильного транспорта на ОС различны для городов и загородных территорий. В городах это воздействие проявляется в:
а) повышенном расходе топлива автомобилями;
б) потребности в значительных площадях внутри городской застройки (30-50% территории);
в) загрязнении: атмосферного воздуха и городских водоёмов токсичными компонентами отработавших газов; параметрическом;
г) энергетических затратах на управление потоками автотранспорта;
д) нарушении психологического равновесия и в увеличении смертности населения.
На загородных территориях это:
а) потребность в значительных площадях для автотрасс и сопутствующих сооружений;
б) загрязнение воздуха, почвы, водоёмов и грунтовых вод;
в) нарушение экологического равновесия в зоне автомобильных дорог;
г) значительные материальные и трудовые затраты;
д) изменение ландшафта и ветрового режима;
е) разрушение условий обитания биоты.
Анализ публикаций
На придорожные экосистемы обычно воздействует тандем - «автомобильный транспорт - автомобильная дорога». Суммарное воздействие всех факторов антропогенного воздействия автомобильного транспорта на окружающую среду (ОС) в масштабах стран СНГ приносит ежегодный экологический ущерб (от загрязнения воздуха и воды, размещения отходов и воздействия шума,
вибраций и т.д. на население) в 7-12 млрд. дол. Основная доля ущерба (78%) связана с загрязнением атмосферы, а 18% приходится на шумовые нагрузки. В структуре ингредиентного высокотоксичного загрязнения воздушного бассейна приоритетно принадлежит выбросам свинца (55%), затем оксидам азота (31%), а на альдегиды приходится около 7% [1]. При этом более половины соединений свинца и 80% оксидов азота поступает в атмосферу от грузовых автомобилей и автобусов. Важно учитывать, что внутри города, на перекрёстках с недостаточной пропускной способностью, при заторах выброс загрязняющих веществ (ЗВ) превышает выброс на перегонах (пробеговый выброс), и сама структура выбросов в условиях города меняется в худшую для человека и природы сторону.
Управленческие структуры в государствах СНГ пока ещё разделены: отдельно - «дорожники» и отдельно - «транспортники». В странах, имеющих исторически более развитую систему автомобилизации, дороги и транспорт объединены в единый комплекс. Это не только обеспечивает большую эффективность управления, но и позволяет автомобильному транспорту быть конкурентоспособным с другими видами транспорта, а также позволяет уменьшить воздействие на ОС. Так, в США (Калифорния) объем вредных выбросов автомобилей, в пересчете на 1 км пробега, за 20 лет уменьшился на (80-90)% на фоне увеличения численности автотранспортных средств на 50% и пробега -на 65% [2].
Осознание факта воздействия транспортно-дорожного комплекса на ОС как реальности, понимание бесплодности простого суммирования результатов наблюдений и неизбежности специальных разработок для смягчения разрушающего эффекта антропогенного воздействия на биосферу, привели уже в 70-х годах к созданию первых
программ по экологизации автомобильных дорог на уровне правительств. Так, в 1975 г. Федеральным управлением скоростных автомобильных дорог США была создана программа «Взаимоотношения скоростных автомобильных дорог и дикой природы», имеющая комплексный характер, разработанная специалистами разных профилей биологических и технических специальностей. Эта программа была направлена на сохранение, как биотопов, так и эстетики ландшафтных придорожных зон [3]. Однако при разработке этой программы не предусматривалась систематизация данных по влиянию техногенных факторов, а также не проводилась оценка количества и качества, действующих на биоту, включая человека, токсикантов. Также не предусматривалось проведение мониторинга состояния здоровья отдельных биологических видов, подвергающихся этому воздействию. Такие же недостатки, как правило, характерны и для других зарубежных и отечественных программ.
Параметры конструкции автомобильных дорог регламентированы их техническими категориями. Развитие автомобилизации приводит к необходимости учитывать все новые и новые параметры эколого-транспортной нагрузки на автомобильные дороги и ОС: состав транспортного потока, скоростной режим его движения, техническое состояние транспортных средств, типы двигателей, сортность топлива и т.д. и т.п., так как все эти факторы (и многие другие) определяют количество и химический состав поступающих в экосистему токсикантов. При движении автотранспортных средств по полотну автодороги воздушная среда придорожного пространства активно загрязняется отработавшими газами (ОГ) автомобильных двигателей, испарениями из топливной системы, отработавшими маслами, тяжелыми металлами. Среди компонентов ОГ приоритетность мониторинга ЗВ определяется известностью «человеку» свойств, прежде всего -токсичностью, затем массой поступления и, наконец, возможностью инструментального исследования количественного состава ингредиентов ОГ. К таким веществам, прежде всего, относятся - оксиды углерода, азота и серы, а также непредельные углеводороды. Опасность того или иного вещества (для человека) определялась гигиенистами исходя из глубины знаний о его токсичности и объемах поступления ЗВ в среду. Однако следует отметить, что до настоящего времени степень познания биологической роли того или иного элемента на жизнедеятельность биоты, в основном, зависит от изученности его аналитического (т.е. химического) состава; от простоты, надежности, чувствительности, доступности методов и средств определения токсичности. В настоящий момент уже известно более 200 веществ - компонентов ОГ, многие из которых высокотоксичны, и их численность продолжает возрастать. Используемые на практике показатели
экологической опасности (ПДК, ПДВ и т.д.), в основном, имеют лишь гигиеническое обоснование и уже назрела необходимость переоценки роли этих критериев в экологии с учетом долговременного и комплексного воздействия ЗВ и антропогенных параметрических загрязнений на экосистемы, базируясь на современном уровне развития экологической науки. При этом следует ожидать парадоксальных обнаружений, например того, что высоким токсичным эффектом могут обладать компоненты выбросов малой концентрации («эффект малых доз»), как это было доказано на примере исследования токсичности пестицидов и других синтезированных химических соединений.
Автомобильный транспорт является энергетически, а значит, и экологически дорогим. Оценки удельных выбросов на единицу транспортной работы показывают, что автомобильным транспортом выбрасывается в десятки-сотни раз больше ЗВ, чем другими видами транспорта, а выполняемая работа - в несколько раз меньше. Наиболее экологически «чистым» транспортом сейчас считается железнодорожный. Анализ показывает, что отказ от применения автомобильного транспорта, прежде всего из-за его чрезвычайной мобильности, в обществе даже не рассматривается. Количество автомобильного транспорта в мире продолжает стремительно увеличиваться. Применение альтернативных топлив для ДВС - по экономическим, социальным и др. причинам - пока не получает должного развития (это особенно характерно для стран СНГ).
Цель и постановка задачи
Целью данной работы является обоснование необходимости оптимизации применения транспортных средств на урбанизированной территории в современных условиях.
Основные направления оптимизации
Одним из направлений уменьшения отрицательного воздействия автомобильного транспорта на человека, природу и инженерные сооружения может оказаться путь оптимизации применения транспортных средств. Исследования показывают, что:
1) Основные грузоперевозки и массовые перевозки людей целесообразнее осуществлять не грузовыми автомобилями или автобусами, а такими средствами, как ж/д электротранспорт, метро, монорельс, многозвенный скоростной трамвай и т.п. (в дальнейшем -ж/д транспорт), как наиболее экологически чистым транспортом, движение которого:
а) строго ограничено определенной зоной (колеей), что резко снижает вероятность возникновения аварийных ситуаций и позволяет пространственно разделить ж/д и др. виды транспорта;
б) энергетически обеспечивается системой «электростанция - электродвигатель», что позволит решить сразу две проблемы - резко снизить загрязнение биотопов и не требует дополнительного производства (а затем и утилизации) громадного количества аккумуляторов, необходимых для такого «экологически чистого» транспорта, как электромобили;
в) резко увеличивает объемы и скорости пасса-жиро и грузопотоков. Так, количество пассажиров, которое одновременно перевозится одним составом ж/д транспорта, может быть перевезено автомобильным транспортом, но только при использовании семиполосных автомобильных дорог. Скорость современного ж/д транспорта (максимальная - более 500км/час, средняя - около 200км/час) в несколько раз превышает существующие скорости автомобильных перевозок. При дальностях перевозок до 500км ж/д транспорт уже является конкурентом и авиационному транспорту. Решается проблема «пробок».
2) Автомобильным транспортом целесообразно осуществлять перевозки только в тех случаях, когда применение «рельсового» транспорта не эффективно (дороги малой интенсивности, города с малой численностью населения, между станциями ж/д транспорта, в сельской местности и т.д.).
3) Целесообразно для нерельсовых транспортных средств законодательно внести ограничения - по мощности (мощность многих легковых автомобилей превышает мощность легких танков), типу топлива (наиболее канцерогенно опасное - дизельное топливо, газовое топливо применяется не оправданно мало, а спирты в качестве топлива в странах СНГ не применяются совсем) и времени пребывания на территориях с высокой плотностью населения (частично подобные решения уже применяются, например, в Италии, Англии).
4) Возникла необходимость административно-экономическими методами оптимизировать (по статусу) количество административно-хозяйственных учреждений в центре городов, что позволит резко уменьшить количество автомобильного транспорта, ежедневно прибывающего в город, сократить пассажиропотоки «утром - в центр, вечером - на окраину», уменьшить площади стоянок, повысить среднюю скорость движения. Повысить степень защиты населения от ЗВ, поскольку плотность населения и плотность застройки территории в центре города (особенно при радиальной схеме застройки) в настоящий момент значительно выше, чем на окраине, а рассеивание основного объема ЗВ, при реализации предлагаемого решения, будет происходить в больших объемах пространства, характерных для более озелененных окраин.
Конечно, предложенные способы оптимизации, т.е. разграничения сфер применения транспорта, имеют свои (и довольно серьезные) недостатки, например, сложность совместимости ж/д транспорта с нерельсовым транспортом и большим количеством пешеходов на ограниченной площади урбанизированной территории, большие экономические затраты на строительство рельсовых (в том числе монорельсовых) магистралей и т.д. Но опыт Москвы, а также ряда других многомиллионных городов, показывает, что затраты на строительство современных автомобильных магистралей в городской черте стремительно растут, а их эффективность также стремительно падает (строительство третьего транспортного кольца в Москве не решила проблему «пробок», а экономические затраты на это строительство побили все рекорды).
Однако наличие недостатков у предлагаемых решений автомобильно-экологических проблем современности не означает, что предложенный способ оптимизации плох. Просто возможности решения автомобильно-экологических проблем «на плоскости» урбанизированных территорий уже исчерпаны и назрела необходимость перехода к созданию транспортных многоуровневых магистралей в «объеме» трехмерного пространства многомиллионных городов. А при использовании многоуровневой схемы движения (как надземной, так и подземной) ж/д многозвенному электротранспорту нет альтернативы.
Выводы
Предлагаемые оптимизационные решения позволят:
- сохранить памятники культуры исторического значения, которые, как правило, расположены в центральной части городов, от «антропогенного старения», вызванного интенсивной хозяйственной и бытовой деятельностью;
- повысить эффективность и скорость транспортных перевозок на урбанизированной территории;
- понизить концентрацию ЗВ и параметрических воздействий в городской черте и, следовательно, сохранить здоровье населения больших городов.
Литература
1. Петрухин В. А. и др. Воздействие транспорта на
состояние окружающей среды. (Научно-аналитический доклад). - М.: Минтранс РФ, 1996. - 134 с.
2. Мендоуз Д.Х. и др. За пределами роста. - М.:
Прогресс; Пангея, 1994. - 102 с.
3. Leedy D.J. Highway-Wildlife Relationships.
Vol. 1-2. Final Report. Federal Highway Administration U.S. Department of Transportation, D.C. 20590. - Washington, 1975.
Рецензент: В.К. Жданюк, профессор, д.т.н., ХНАДУ.
Статья поступила в редакцию 1 февраля 2005 г.
